联轴器的分类与应用特点

联轴器用来连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。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的连接部件。常用联轴器有膜片联轴器，齿式联轴器，梅花联轴器，滑块联轴器，鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。

联轴器分类

（1）刚性固定式——套筒联轴器

1.组成：套筒+联接零件（键或销钉传递转矩），套筒材料：35 或 45钢。

2.特点：结构简单，径向尺寸小，成本低。

3.应用：载荷不大，工作平稳，两轴严格对中处，在机床工业中广泛应用。

（1） 刚性固定式——凸缘联轴器

1.组成： 两个带凸缘的半联轴器，分装在两轴端，靠螺栓联接传递转矩。

2.原理：铰制孔螺栓连接——靠螺栓受挤压和剪切传递转矩；普通螺栓连接——靠凸缘接合面上的摩擦力传递转矩。

3.材料：HT200——用于转矩中等以下，v ≤35m/s；ZG270-500或35钢——用于重载，v：高的场合。

4.特点：结构简单，对中较可靠，传递转矩大，但不消振。

5.应用：转速低，轴刚性大，载荷平稳，两轴严格对中，无冲击的场合。

总结：

对于刚性固定式联轴器，由于制造安装误差，轴变形及温度变化等原因，使两轴不能保证严格对中，而存在不同程度的偏移或偏斜。若用刚性联轴器将引起附加动载荷，要求联轴器或离合器从结构上适应各种形式的偏移，以保证正常工作。

（2）刚性可移式——滑块联轴器

1.组成： 两个端面开凹槽的半联轴器 ＋ 一个两面有凸牙（榫）的浮动盘，凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。

2.特点：浮动盘中心的运动轨迹为圆，其直径等于两轴的偏心距e =△y，在两轴有相对位移情况下工作时，中间盘会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。

3.材料：两半联轴器——45钢或ZG310-570（大尺寸用）；中间浮动盘——45钢，表面淬火。

4.应用：径向偏移△y较大，T大，无冲击，低速传动的两轴联接。允许 nmax =100~250r/min ，  △y≤0.04d , △α≤30′。

（2）刚性可移式——齿轮联轴器

1.组成：两个带外齿的半联轴器1＋两个带内齿的外壳3＋联接螺栓5，  靠内外齿啮合传递 转矩。

2.特点：

①齿形为渐开线，α＝20°，一般Z=30~80；

②外齿齿顶承椭球面，且与内齿啮合后有适当的顶隙和侧隙∴允许较大的综合偏移；

③外壳内贮油，以便润滑啮合齿轮；

④因啮合传动，传递转矩大；

⑤制造困难，成本高。

3.材料：45锻钢或铸钢，HB≥250；外壳HB≥290。

4.应用：重型机械，允许 △y＝2.4~6.3mm，△α＜3°。因计算困难，一般根据转矩查标准，选取合适的尺寸。

（2）刚性可移式——万向联轴器

1.组成：两个叉形接头1、3 ＋ 中间十字轴2 ＋ 轴销（在十字轴里）  ——构成可动的联接。

2.特点：

①允许两轴间有较大的角偏移，αmax=35°～45°（但α↑η↓）；

②运转中α变化也能工作，但瞬时传动比变化，且ω1≠ω2；

③径向尺寸小。

3.缺点：当主动轴角速度ω1为常数时，从动轴的角速度ω3在一定范围内（ω1cosα≤ω3 ≤ω1/cosα）变化，→引起附加动载荷。

4.材料：合金钢 40Cr，20Cr等。

5.应用：机床、汽车、工程机械等设备中。

常将万向联轴器成对使用——双万向联轴器

总结：

以上各种联轴器的共同特点：

1.刚性零件，缺乏缓冲吸振能力。

2.零件间的摩擦阻力随载荷的增加而增加，当阻力达到一定程度时，零件移动困难→附加动载荷。

要求这类联轴器摩擦表面硬度高，且需润滑以减少摩擦阻力。

（3）金属弹性联轴器——膜片联轴器

1.组成：两半联轴器 ＋ 一叠簧片（6组径向放置）＋联接螺栓 ＋外轮；簧片一端固定在轮毂中，另一端嵌在外轮的楔槽中。

2.特点：弹性高，阻尼值大，传递T大，结构紧凑，工作可靠，不受温度、灰尘等环境影响。允许△y＝0.45~1mm, △x=1.5~5mm, △α=0.2°。

3.应用：载荷变动较大，易发生扭转振动的轴系，如高速大功率柴油机驱动的机组中。

4.特性：

联轴器受T后，被联接两轴将因弹性元件的变形而产生相应的扭转角φ；

定刚度—φ与T成正比关系的弹性元件为定刚度；

变刚度—φ与T不成正比的为变刚度；

金属材料的弹性元件由于其结构不同，可有变刚度的与定刚度的两种。

（3）金属弹性联轴器——蛇形联轴器

蛇型弹簧联轴器的特点

优越的扭转缓冲性能

蛇型弹簧联轴器系列产品具有30%以上的优良减振能力，加上其优越的缓冲性能，能够有效保护驱动装置与被驱动装置，延长设备的使用寿命。

良好的弥补位移偏差的能力

蛇型弹簧的高弹性特征使其在动力传输时通过弹簧的伸展来吸收冲击力、补偿偏差。有利于减少冲击负荷和集中应力。

特殊设计以保证弹簧的长寿命

采用U型的毂齿，运行时联轴器的弹簧能够渐进式地与毂齿贴合，这样当联轴器负荷增大时，弹簧与毂齿的接触面积更多，因此能够传递更高的扭矩并将摩擦应力分散在更大的范围里，降低了局部摩擦应力。

总结：

非金属材料的弹性元件都是变刚度的，常用非金属材料的刚度多随载荷的增大而增大，故缓冲性好，特别适用于工作载荷有较大变化的机器。

（4）非金属弹性联轴器——弹性套柱销联轴器

1.组成： 两半联轴器 ＋ 套有弹性圈的柱销。

2.特点： 结构简单，成本低，允许综合偏移，且缓冲、吸振。

3.允许最大偏移量： △y＝0.2~0.7mm， △x=2~7.5mm， △α=30′～1°30′。

注：为补偿较大的△x，安装时要留出间隙C,设计时要留出距离A，以便更换橡胶圈时不必拆开两轴。

4.材料：半联轴器——HT200,ZG270-500,或35钢。

柱销——35钢，正火处理

弹性套——天然橡胶或合成橡胶。

5.应用：启动频繁，变载下工作的轴联接；工作温度t=-20~50℃；圆周速度Vmax＜30m/s；确保无油和其它有害于橡胶的介质。

（4） 非金属弹性联轴器——弹性柱销联轴器

1.组成：两半联轴器 ＋ MC尼龙柱销 + 两侧挡板（以防柱销滑出）。

2.特点：结构简单，制造容易，维护方便，传递T大，允许较大的△y,缓冲、吸振，但对温度敏感，不宜用于高温。

3.允许偏移量： △y＝0.15~0.25mm, △α=30′。

4.工作温度：   t= -20~60℃。

5.应用：代替弹性套柱销联轴器，传递大的T。

（4）非金属弹性联轴器——梅花/星形形联轴器

1.组成：将梅花形弹性元件置于两半联轴器的凸爪之间，工作时弹性件受挤压并传递转矩。

2.弹性元件材料：丁腈橡胶，聚氨脂，尼龙等。

3.特点：结构简单，价格低，有良好的补偿位移和减振能力。

4.允许偏移量：△y＝0.5~1.8mm, △x＝1.2~5mm, △α=1°~2°

5.允许外缘速度：铸铁V=30~50m/s；铸钢V=60m/s;  锻钢V=100~120m/s 。

（4）非金属弹性联轴器——轮胎联轴器

1.组成：轮胎状弹性元件 ＋加紧板 ＋两半联轴器 ＋螺钉。

2.特点：富有弹性，消振能力强，扭转刚度小，但径向尺寸较大，过载时产生附加轴向载荷。

3.允许偏移量：△y＝0.01D, △x＝0.02D, △α=5°~12°（D为轮胎外径）。

4.应用：起动频繁，正反转向，nmax=5000r/min,冲击大的两轴联接。