联轴器分类及应用介绍

由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合，如图4-5-2所示。

图4-5-2　被联两轴的相对偏移

目前联轴器按有无补偿两轴相对位移的能力，可以分为三大类：刚性联轴器、挠性联轴器、安全联轴器。

1.刚性联轴器

刚性联轴器无位移补偿能力，它要求被联接两轴的轴线严格对中，理论上没有相对偏移。在构造上不允许有角度、轴向偏差或旋转的变形，仅适用于同心且低速回转的、始终需要连接的两轴。常用的刚性联轴器有凸缘联轴器（如图4-5-3所示）和套筒联轴器（如图4-5-4所示）两种。

图4-5-3　凸缘联轴器

图4-5-4　套筒联轴器

（1）凸缘联轴器

由两个带凸缘的半联轴器和联接螺栓所组成，利用螺栓连接两半联轴器的凸缘，以实现两轴的连接，凸缘联轴器要求严格对中。

它有两种对中方式：一种是通过半联轴器上的凸台和凹槽的嵌合来保证对中，用普通螺栓联接预紧，如图4-5-5（a）所示。其对中精度高，工作时靠两个半联轴器接触面上产生的摩擦力来传递转矩；另外一种是采用铰制孔用螺栓联接来传递转矩和保证对中，如图4-5-5（b）所示，拆卸时传动轴不需做轴向移动，只需拆卸螺栓即可，故装拆较方便。

凸缘联轴器结构简单，维护方便，能传递较大的较矩，但对两轴之间的相对位移不能补偿，因此对两轴的对中性要求很高，广泛地用于低速、转矩、载荷平稳、短而刚性好的轴的连接。

图4-5-5　凸缘联轴器对中

（2）套筒联轴器

套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键或销组成，如图4-5-6所示。可采用键进行周向固定并传递转矩，紧定螺钉进行轴向固定；或采用锥销既进行周向固定、又进行轴向固定，并传递转矩，且当轴超载时锥销会被剪断，可起安全保护作用。

套筒联轴器仅适用于传递转矩较小的场合，被联接轴的直径一般不大于60～70mm。套筒联轴器结构简单，径向尺寸小，制造方便，但装拆时需作轴向移动而不太方便。故仅用于低速、轻载、工作平稳。要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。

图4-5-6　套筒联轴器

2.挠性联轴器

挠性联轴器具有一定的补偿两轴相对位移的能力，能适应两轴间有一定的角度偏差、中心线偏差或轴向移动，具有缓冲和减振作用。挠性联轴器可分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器两类。

（1）无弹性元件挠性联轴器

无弹性元件挠性联轴器的承载能力大，但不具备缓冲减振的性能，在高速或转速不稳定或正反转时，有冲击和噪声，主要适用于低速、重载、转速平稳的场合。常用的无弹性元件挠性联轴器有滑块联轴器和滑块联轴器、万向联轴器、齿轮联轴器、滚子链联轴器。

①滑块联轴器

滑块联轴器是等腰低副运动链的应用，如图4-5-7所示。两轴端各有一半联轴器，其面上各具有径向凹槽，中间有一个十字滑块，滑块的两面各具有互相垂直的径向突出长方条，分别与两轴端半联轴器的凹槽相互嵌合。

图4-5-7　滑块联轴器

滑块联轴器结构简单，径向尺寸小，但转速较高时，中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷，因此它只适用于低速（轴的转速一般不超过300 r/min）轴的刚度较大、无剧烈冲击的场合。

②万向联轴器

万向联轴器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所组成，如图4-5-8所示。叉形接头和十字头是铰接的，因此允许被联接两轴的轴线夹角很大。万向联轴器应与两轴中心线交于一点，且两轴具有较大的角位移的传动。万向联轴器常成对使用，中间加装一副轴（中间轴），但其轴间角α须相等，广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。

图4-5-8　万向联轴器

③齿轮联轴器

齿轮联轴器两轴端各装有一外齿轮与两个相对应的内齿轮啮合，再用螺栓将两内齿轮连接在一起，如图4-5-9所示。 安装时两个套筒通过过盈配合（或键）分别与主动轴和从动轴相连，两个外壳的凸缘用螺栓相连，并通过套筒的外齿与外壳的内齿（齿数相同）相啮合来传递转矩。齿式联轴器结构紧凑、承载能力大，能补偿适量的综合位移，适应速度范围广，但鼓形齿的制造工艺较复杂或需专用设备，制造成本较高，适用于高速、重载、启动频繁和经常正反转的场合。(www.xing528.com)

图4-5-9　齿轮联轴器

图4-5-10　滚子链联轴器

④滚子链联轴器

滚子链联轴器是利用公用的链条，同时与两个齿数相同的并列链轮啮合，如图4-5-10所示。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。双排滚子链联轴器的性能优于其他结构形式的联轴器，为国内外广泛采用。滚子链联轴器具有结构简单（四个件组成）、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，应在良好的润滑并有防护罩的条件下工作。

（2）有弹性元件挠性联轴器

这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦愈大、则联轴器的减振能力愈好。这类联轴器目前应用很广，品种愈来愈多。

一般使用的是非金属弹性元件联轴器，可分弹性柱销联轴器和弹性套柱销联轴器两类。

①弹性柱销联轴器

用弹性柱销将两个半联轴器连接而成，为了防止柱销滑出，两侧用挡环封闭，如图4-5-11所示。这种联轴器结构简单，加工容易，维修方便，结构简单，制造方便，成本低。适用于启动频繁，两轴轴向移动较大、冲击不大，经常正反转的中、低速以及较大转矩的传动轴系。

②弹性套柱销联轴器

弹性套柱销联轴器的结构与凸缘式联轴器很近似，不同的是用装有弹性套的柱销代替联接螺栓，利用弹性套的弹性变形来补偿两轴间的相对位移，如图4-5-12所示。这种联轴器结构简单、制造容易、装拆方便、成本较低，但弹性套容易磨损、寿命较短。适用于转矩小、转速高、频繁正反转、需要缓和冲击的地方。

3.安全联轴器

安全联轴器，也叫做扭矩限制器，扭力限制器、安全离合器，如图4-5-13所示。是联接主动机与工作机的一种部件，主要功能为过载保护。扭力限制器是当超载或出现机械故障而导致所需扭矩超过设定值时，以打滑形式限制传动系统所传动的扭力，当过载情形消失后自行恢复联接。这样就防止了机械损坏，避免了昂贵的停机损失。

图4-5-11　弹性柱销联轴器

图4-5-12　弹性套柱销联轴器

图4-5-13　安全联轴器

知识拓展

一、万向联轴器

万向联轴器是实现转轴之间变角度传递动力的部件。根据在扭转方向是否有一定弹性，分为刚性万向联轴器和弹性万向联轴器。刚性万向联轴器在扭转方向没有弹性、动力靠零件的铰链式连接传递。刚性万向联轴器的类型如表4-5-1所示。

表4-5-1　刚性万向联轴器的类型

续表

二、梅花联轴器

梅花联轴器（如图4-5-14所示）是一种应用很普遍的联轴器，也叫做爪式联轴器，是由两个金属爪盘和一个弹性体组成，如图4-5-15所示。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4-5-14　梅花联轴器

图4-5-15　梅花联轴器分解图

梅花联轴器结构简单、无需润滑、方便维修、便于检查、免维护，可连续长期运行。高强度聚氨酯弹性元件耐磨耐油，承载能力强，使用寿命长，安全可靠；工作稳定可靠，具有良好的减振、缓冲和电气绝缘性能；具有较大的轴向、径向和角向补偿能力；结构简单，径向尺寸小，重量轻，转动惯量小，适用于中高速场合。

梅花联轴器广泛用于数控机床、加工中心、雕刻机、数控铣床、冶金机械、矿山机械、石油机械、化工机械、起重机械、运输机械、轻工机械、纺织机械等机械上。