各类联轴器的分类、特点和应用.docx

联轴器是机械传动中连接两轴或轴与回转件的重要部件，用于传递运动和扭矩，同时补偿一定的轴向、径向和角向偏差。根据结构、功能和应用场景的不同，联轴器可分为以下几类：
一、联轴器的主要分类
1. 刚性联轴器
特点：结构简单，无弹性元件，不能补偿轴系偏差，不具有缓冲减振性能。对两轴对中精度要求高，传递扭矩大，刚性强。典型类型：
凸缘联轴器：凸缘联轴器由两个凸缘盘式半联轴器组成，利用键和螺栓实现两轴的联接。用于高精度对中且无振动的场合（如机床主轴）。凸缘联轴器结构简单，制造成本低，装拆方便，能保证两轴具有较高的对中精度，传递转矩大，但不能吸收振动与冲击。通常用于等轴径联接，低速、轻载、平稳、无冲击力、长传动轴的联接。
套筒联轴器：套筒联轴器由整体公用套筒借用锥销或键等联接件实现两轴的联接。适用于小扭矩、短距离轴连接。套筒联轴器用于等轴径，要求两轴对中性好；轻载、工作平稳、无冲击载荷；经常正反转，且最高转速不超过250r/min的联接中。
夹壳联轴器：夹壳联轴器装拆方便，不需要使轴做轴向移动，但两轴的轴线对中精度低，结构和形状较复杂，平衡精度低，制造成本高。通常用于等轴径联接，低速、轻载、平稳、无冲击、长传动轴的联接
2. 挠性联轴器
(1) 无弹性元件的挠性联轴器特点：通过机械结构（如齿轮、滑块等）补偿偏差，但无减振功能。适用于中等载荷和转速的场合。
典型类型：
齿式联轴器：工作时有较大轴向和径向位移以及角位移，相啮合的齿面间不断做轴向的相对滑动，必须保证这种联轴器具有良好的润滑。由于鼓行齿较之直齿，能够改善轮齿沿齿宽方向的接触状态，鼓形齿联轴器比直齿器联轴器具有更大的补偿能力和承载能力，提高了使用寿命，但加工复杂，制造成本高。适用于传递大转矩，有较大相对位移，安装精度要求不高的两轴联接。内外齿啮合，可补偿较大的径向和角向偏差，用于重型机械（如轧钢机）。
万向联轴器（十字轴式）：向联轴器种类很多，一般可分为非等速型、准等速型和等速型三种。单十字轴万向联轴器属于非等速型万向联轴器，而双十字轴万向联轴器属于准等速型万向联轴器。单十字轴万向联轴器适用于小轴径，传递转矩不大，两轴线相交的传动，如汽车、钻床等的辅助传动中，不宜用于转速高的场合。双十字轴万向联轴器主、从动轴之间允许较大的夹角，一般达50°，由于两轴的角速度相等，传递载荷平稳，但结构复杂，适用于要求两轴有较大角位移，对轴向尺寸又有一定限制的场合，目前主要用于中小型车辆中、工程机械。
滑块联轴器：通过中间滑块传递扭矩，补偿径向偏差，但高速时易磨损。联轴器结构简单，径向尺寸小，制造较复杂，适用两轴线相对径向位移较小、转速不高、无剧烈冲击和刚度较大的两轴联接。
(2) 有弹性元件的挠性联轴器
特点：含弹性元件（橡胶、聚氨酯、金属弹簧等），可缓冲振动、吸收冲击，补偿偏差。适用于有振动、冲击或频繁启停的场合。
典型类型：
梅花联轴器：这种联轴器零件数量少，外形尺寸小，装拆方便，承载能力较高，具有良好的减振、缓冲性能，适用于对两轴补偿性能，缓冲减振要求不高的中小功率传动。弹性梅花垫传递扭矩，结构紧凑，用于泵、压缩机等。
轮胎式联轴器：联轴器弹性好，能有效降低动载荷和补偿较大的轴向位移，工作时无噪声，当转矩较大时，会产生附加轴向载荷，因此不适用于载荷较大，转速较高的场合，且轮胎环的装配比较困难。橡胶轮胎状弹性体，减振性能优异，用于船舶、风机。
膜片联轴器：结构比较简单，对中性好，不需润滑，维护方便，但受金属膜片强度限制传递功率不大，缓冲吸振能力较差。适用于高速精密设备（如航空发动机）。
波纹管联轴器：金属波纹管提供柔性，用于精密仪器和小型伺服系统。
橡胶金属环联轴器：联轴器弹性好，防振性能好；阻尼性能好，能缓冲吸振。但它外形尺寸大，结构复杂。
弹性套柱销联轴器：结构简单，制造容易，更换方便，不需润滑。但由于弹性套厚度较小，变形量有限，弹性较差，且弹性套容易磨损，寿命短。适用于对中精度要求较高，正反转变化较多、中小功率、运转平稳的两轴联接。
弹性柱销联轴器：耐磨性好，结构简单，装拆、更换方便。用于联接两轴有一定相对位移和一般减振要求、中等载荷、起动频繁的场合。
3. 安全联轴器
特点：安全联轴器工作时，当传递的工作转矩超过联轴器所允许的极限转矩时，联接件会发生折断、脱开或打滑，以使重要零件不致破坏。具有过载保护功能，当扭矩超过设定值时自动断开或打滑，保护设备。
典型类型：
剪切销式联轴器：
通过剪切销传递扭矩，过载时销被剪断，需更换销恢复。销式安全联轴器，这种安全联轴器结构简单，但限定的安全转矩准确性不高，销钉安全联轴器没有自动恢复工作的能力，更换销钉时，必须停机，使用不便。
摩擦式联轴器：通过摩擦力传递扭矩，过载时打滑，可自动复位。
二、联轴器的应用场景
1. 刚性联轴器：高精度机床、齿轮箱、刚性轴系（如电机与减速器直连）。
2. 齿式/万向联轴器：重型机械（轧机、起重机）、车辆传动系统、多轴联动设备。
3. 弹性联轴器：泵、风机、压缩机（吸收振动）；伺服电机、机器人（精密传动）；船舶、发电机组（抗冲击）。
4. 安全联轴器：易过载设备（破碎机、输送机）、自动化生产线（保护精密部件）。
三、各类联轴器的优缺点对比
类型
优点
缺点
刚性联轴器
结构简单、传递扭矩大、成本低
需高精度对中，无偏差补偿能力
齿式联轴器
补偿偏差能力强，承载能力高
需润滑，维护复杂
万向联轴器
允许大角度偏移，传动效率高
存在转速波动，需成对使用
梅花联轴器
缓冲减振、安装方便
弹性元件易老化，寿命有限
膜片联轴器
免维护、耐高温、高速性能好
制造成本高，补偿偏差能力有限
安全联轴器
过载保护，避免设备损坏
需复位或更换元件，可能停机
四、选型关键参数
1. 扭矩与转速：根据传递扭矩和转速选择承载能力匹配的联轴器。
2. 偏差补偿需求：径向、轴向、角向偏差的允许范围。
3. 环境条件：温度、湿度、腐蚀性介质（影响材料选择）。
4. 动态特性：是否需要减振、绝缘或防爆功能。5. 安装空间：联轴器尺寸与安装位置限制。
五、总结
刚性联轴器：适用于对中精度高、无振动的刚性传动系统。挠性联轴器：补偿偏差、吸收冲击，是工业传动的主流选择。安全联轴器：保护设备免受过载损害，适用于高可靠性要求的场景。发展趋势：轻量化、高精度、智能化（如集成扭矩监测功能）。
正确选择联轴器需综合考虑载荷特性、工作环境及经济性，确保传动系统高效、可靠运行。