联轴器的种类

联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。

联轴器所联两轴由于制造误差、安装误差、轴受载而产生的变形、基座变形、轴承磨损、温度变化（热胀、冷缩）、部件之间的相对运动等多种因素而产生相对位移。一般情况下，两轴相对位移是难以避免的，但不同工况条件下的轴系传动所产生的位移方向，即轴向（x）、径向（y）、角向（α）以及位移量的大小有所不同，如图1所示。只有挠性联轴器才具有补偿两轴相对位移的性能，因此在实际应用中大量选择挠性联轴器。刚性联轴器不具备补偿性能，应用范围受到限制，因此用量很少。

（a）轴向位移x                 （b）径向位移y

（c）角位移a      （d）综合位移x、y.a

图1 轴线相对位移

图2 联轴器的分类

一、刚性联轴器

刚性联轴器只能传递运动和转矩，不具备其他功能，其特点是不能补偿两被联接轴间的相立移，也不能缓冲与减振；结构简单、重量轻。主要用于两轴线能精确对中，转速不高及载荷急的场合。

二、挠性联轴器

（1）无弹性元件挠性联轴器由于这类联轴器自身有相对可动元件，因而随无弹性元件，但有挠性，对两轴相对位移有一定的补偿性能。

（2）金属弹性元件挠性联轴器通常称为弹性联轴器，这类联轴器的弹性元件用金属材料成，利用金属弹性元件的弹性，补偿联接两轴的相对位移，缓和冲击，改变轴系的自振频率，免发生危险性的振动。

金属弹性元件具有疲劳强度高、承载能力大、弹性模量大而稳定、性能易控制及寿命长等点。

（3）非金属弹性元件挠性联轴器通常也称为弹性联轴器。非金属弹性元件的材质有两，一类是由橡胶材料制成弹性元件的联轴器，具有多向弹性、弹性模量小、变形量大、较高的尼减振性及电绝缘性能。主要适用于往复式发动机与工作机械间、电动机与具有变动载荷件机械间、电动机与带有冲击载荷工作机械间两轴的联接，并适用于中小转矩传递场合。另一类是由工程塑料制成弹性元件的联轴器。

常用联轴器

一、凸缘联轴器

属于刚性联轴器，是把两个带有凸缘的半联轴器用普通平键分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传递运动和转矩。这种联轴器有两种主要的结构形式：①靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中和靠螺栓杆承受挤压与剪切来传递转矩，见图3；②靠一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中。连接两个半联轴器的螺栓可以用A级和B级的普通螺栓，转矩靠两个半联轴器结合面的摩擦力矩来传递，见图3。

图3 凸缘联轴器

凸缘联轴器结构简单，制造方便，成本较低，工作可靠，装拆、维护均较简便，传递转矩较大，能保证两轴具有较高的对中精度，一般常用于载荷平稳，高速或传动精度要求较高的轴系传动。凸缘联轴器不具备径向、轴向和角向补偿性能，使用时如果不能保证被联接两轴对中精度，将会在机件内引起附加载荷，降低联轴器的使用寿命、传动精度和传动效率，并引起振动和噪声。

凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30米／秒时应用铸钢或锻钢。

二、套筒联轴器

套筒联轴器是利用公用套筒，并通过键、花键或锥销等刚性联接件，以实现两轴的联，见图4。套筒联轴器的结构简单，制造方便，成本较低，径向尺寸小，但装拆不方便，需使轴作轴向移动。短适用于低速、轻载、无冲击载荷，工作平衡和上尺寸轴的联接。最大工作转速一般不超过为25r／min。套筒联轴器不具备轴向、径向和角向补偿性能。

图4 套筒联轴器

三、夹壳联轴器

夹壳联轴器是利用两个沿轴向剖分的夹壳，用螺栓夹紧以实现两轴联接，靠两半联轴器表面间的摩擦力传递转矩，利用平键作辅助联接，图5。

夹壳联轴器装配和拆卸时，轴不需轴向移动，所以装拆很方便，夹壳联轴器的缺点是两轴轴线对中精度低，结构和形状比较复杂，制造及平衡精度较低，只适用于低速和载荷平稳的场合，通常最大外缘的线速度不大于5m／s，当线速度超过5m／s时需要进行平衡校验。

图5夹壳联轴器

1-夹壳；2-悬吊环；3一垫圈；4-螺母；5-螺栓

四、滑块联轴器

滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中心滑块组成，见图6。中心滑块通过两边呈90°相对分布的卡槽和两侧的轴套联接在一起，从而达到传递扭矩的目的。因为中间滑块可以在两侧半联轴器端面的相应径向槽内滑动，所以允许两轴有较大的径向位移。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损，因此滑块联轴器不适宜于高速运转下工作，一般用于转速n＜250r/min。

图6 滑块联轴器

1一半联轴器；2-中心滑块；3-半联轴器

滑块联轴器零件的材料可用45钢，工作表面需要进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。

五、链条联轴器

图7为链条联轴器，是利用公用的链条，同时将并列的两个齿数相同的链轮啮合，不同结构型式的链条联轴器主要区别是采用不同链条，常见的有双排滚子链联轴器、单排滚子链联轴器、齿形链联轴器、尼龙链联轴器等。

图7 链条联轴器

链条联轴器具有结构简单、装拆方便、拆卸时不用移动被联接的两轴、尺寸紧凑、质量轻、有一定补偿能力、对安装精度要求不高、工作可靠、寿命较长、成本较低等优点。可用于纺织、农机、起重运输、工程、矿山、轻工、化工等机械的轴系传动。适用于高温、潮湿和多尘工况环境，不适用于高速、有剧烈冲击载荷和传递轴向力的场合，链条联轴器应在良好的润滑并有防护罩的条件下工作。

六、齿式联轴器

齿式联轴器是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成，靠内、外齿的啮合传递转矩。外齿分为直齿（基本被淘汰）和鼓形齿（见图11-8）两种齿形，所谓鼓形齿即为将外齿制成球面，球面中心在齿轮轴线上，齿侧间隙较一般齿轮大，鼓形齿联轴器可允许较大的角位移（相对于直齿联轴器），可改善齿的接触条件，提高传递转矩的能力，延长使用寿命。

鼓形齿

图8 鼓形齿式联轴器

齿式联轴器在工作时，两轴容易产生相对位移，内外齿的齿面周期性作轴向相对滑动，必然形成齿面磨损和功率损耗，因此齿式联轴器需在良好润滑和密封的状态下工作。齿式联轴器径向尺寸小，承载能力大，常用于低速重载工况条件的轴系传动，高精度并经动平衡的齿式联轴器可用于高速传动，如染汽轮机的轴系传动。

七、万向联轴器

图9为万向联轴器的结构简图。它主要是由两个分别固定在主、从动轴上的叉形接头和一个十字形零件（称十字头）组成，利用该机构的特点，可使两轴不在同一轴线情况下实现连续回转，并可靠地传递转矩和运动。根据结构型式，万向联轴器可分为：十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等，最常用的为十字轴式见图11-9；在实际应用中根据所传递转矩大小分为重型、中型、轻型和小型。

图9 万向联轴器

1、2-叉形接头；3一十字头

万向联轴器具有角向补偿量大，结构紧凑，传动效率高等特点。但当两轴线不重合时，主动轴等速转动时，从动轴将作周期性的变速转动，引起附加动载荷。为了克服这一缺点，常将万向联轴器成对使用，构成双万向联轴器。

八、膜片联轴器

膜片联轴器由几组膜片（不锈钢薄板）用螺栓交错地与两半联轴器联接，以实现两轴的弹性联接，见图10。每组膜片由数片叠成，膜片分为连杆式和不同形状的整片式。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移，是一种高性能的金属元件挠性联轴器，不用润油，结构较紧凑，强度高，使用寿命长，无旋转间隙，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱防腐蚀的特点，适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动

膜片联轴器至少由一个膜片和两个轴套组成。膜片被用销钉紧固在轴套上一般不会松动或引起膜片和轴套之间的反冲。由于单膜片联轴器不太适应偏心，可以使用双膜片联轴器来补偿偏心。双膜片联轴器有两个膜片，膜片中间有一个刚性元件。

图10 膜片联轴器

九、蛇形弹簧联轴器

蛇形弹簧联轴器是一种结构先进的金属弹性联轴器，见图11a。它是在两个半联轴器的凸缘上加工出特定形状的齿，并以蛇形弹簧片（见图11b）轴向嵌入两半联轴器的齿槽内，工作时通过蛇形弹簧片将转矩从一个半联轴器传至另一个半联轴器。为防止蛇形弹簧在离心力作用下与齿接触发生干摩擦，需用封闭的壳体罩住，并在里面注以润滑油或润滑脂。

(a)               (b)

图11 蛇形弹簧联轴器

由于簧片的特殊性能，从而很大程度上避免了原动机与工作机的共振现象，使用寿命远高于非金属弹性元件联轴器；簧片所接触的齿面为弧形，接触面的大小随传递扭矩的大小而变化，因而它能承受更大的载荷变动量，经测定其短时超载能力为额定扭矩的2～3倍，传动效率达99.5％，运行安全可靠；且蛇形弹簧联轴器的结构简单，装拆方便，允许有较大的安装偏差，适用于冲击式的碎煤机、碎石机、曲柄往复运动、矿山、重型机械、减速机等。

十、弹性柱销齿式联轴器

弹性柱销齿式联轴器是利用若干非金属材料制成的柱销，置于两半联轴器与外环内表面之间的对合孔中，通过柱销传递转矩实现两半联轴器联接，见图12。

图12 弹性柱销齿式联轴器

该联轴器具有以下特点：（1）传递转矩大，在相同转矩时回转直径大多数比齿式联轴器小，体积小，质量轻，可部分代替齿式联轴器。（2）与齿式联轴器相比，结构简单，组成零件较少，制造较方便，不用齿轮加工机床。（3）维修方便，寿命较长，拆下档板即可更换尼龙柱销。（4）尼龙柱销为自润材料，不需润滑，不仅节省润滑油，而且净化工作环境。（5）减振动能差，噪声较大。弹性柱销齿式联轴器具有一定补偿两轴相对偏移的性能，适用于中等和较大功率传动，不适用于对减振有一定要求和噪声需要严加控制的工作部位。

十一、轮胎式联轴器

轮胎式联轴器是用将轮胎状橡胶元件（轮胎环）与金属压板硫化粘结一起，装配时用螺栓直接与两半联轴器的凸缘联接在一起，以实现两轴的联接，见图13。轮胎状橡胶元件的材料通常为橡胶或橡胶织物复合材料。橡胶的弹性高，补偿性能和缓冲减振效果好，而橡胶织物复合材料的承载能力大。

图13 轮胎式联轴器

工作时轮胎环将发生扭转剪切变形，故轮胎联轴器具有很高的弹性，补偿两轴相对位移的能力较大，并有良好的阻尼，减振效果好，而且结构简单、不需润滑、装拆和维护都比较方便。适用于正反向运转、起动频繁，且有较大冲击载荷的传动轴系。

轮胎式联轴器的缺点是承载能力不高、外形尺寸较大，随着两轴相对扭转角的增加，会使轮胎外形扭歪，在两轴上产生较大的附加轴向力，使轴承负载加大而降低寿命；在高速运转时，由于离心力的作用，轮胎外缘向外扩张，使轴向尺寸收缩，进一步增大附加轴向力。因此，轮胎式联轴器不适用于低速重载和高速大转矩工况。同时，在安装联轴器时应保持有一定量的轴向预压缩变形，以抵消部分附加轴向力，改善联轴器和两轴承的工作条件。

十二、梅花形弹性联轴器

梅花联轴器是一种应用很普遍的联轴器，也叫爪式联轴器，是两个金属爪盘和一个弹性体组成，见图14。两个金属爪盘一般是45号钢，但是在要求载荷灵敏的情况下也有用铝合金的。

图14 梅花联轴器

梅花联轴器主要有两种类型，一种是传统的直爪型的，另一种是曲面（内凹）爪型的零间隙联轴器。传统的直爪型梅花联轴器不适合用在精度很高的伺服传动应用中。而在直爪型的基础上演变而来的零间隙爪型梅花联轴器，由两个金属轴套和一个梅花弹性间隔体结合而成。并通过压挤来使梅花弹性间隔体和两边的轴套吻合，并以此保证了其零间隙性能。则能适合伺服系统的应用，常用于联接伺服电机、步进电机和滚珠丝杆。曲面是为了减少弹性梅花间隔体的变形和限制高速运转时向心力对它的影响。

梅花联轴器具有很好的平衡性能和适用于高转速应用（最高转速可达30000转／分钟），但不能处理很大的偏差，尤其是轴向偏差。较大的偏心和偏角会产生比其他伺服联轴器大的轴承负荷。另外，当梅花弹性间隔体损坏或失效，扭矩传递并不会中断，同时两轴套的金属爪啮合在一起继续传递扭矩，这很可能会导致系统出现问题。