聯軸器是機械產品軸系傳動中最常用的連接部件。其功能是：連接兩軸共同迴轉以傳遞轉矩和運動、補償所連兩軸相對位移和改善系統傳遞動力學特性。其應用範圍涉及國民經濟的總多領域，是品種多、使用量大的通用基礎部件。隨著科學技術的進步和生產的發展，機械產品的種類日增多，對其使用性能的要求也不斷提高。為了適應各種不同工況的需要，要求有各種不同特性的聯軸器，已獲得預期的使用效果。
一、聯軸器概述
1.1 聯軸器的功能要求和分類
機器由動力機—傳動—工作機—控制器四個主要部分組成。聯軸器是用來連接其中兩軸或軸與迴轉體，以傳遞運動和轉矩為基本功能的通用部件。
聯軸器（圖1-1）的兩個半聯軸器1、2用軸轂連接固裝在主、從動軸上，在用連接件3、4、5、6（剛體、彈性體）將兩個半聯軸器連接起來，形成剛性聯軸器和撓性聯軸器。前者只起連接兩軸傳遞運動和扭矩，不具備其它功能。用金屬或非金屬彈性元件連接的兩個半聯軸器，分別稱為具有金屬彈性元件的撓性聯軸器和非金屬彈性元件的撓性聯軸器，它們利用彈性元件的變形來補償兩軸線的相對偏移，同時具有不同程度的減震、緩衝和改善傳動系統工作特性的功能。能起過載安全保護作用的稱為安全聯軸器。所有聯軸器只能在停機狀態下通過裝拆才能使兩半聯軸器結合或分離。
圖1-1球窩軸向限位撓性膜片聯軸器
1/2:主/從動半聯軸器 5:中間節 3/4:輸入/輸出端護套 6:膜片、螺栓組
為了便於設計和選用聯軸器，我國已制定了GB/T12458-2003《機械式聯軸器分類》的國家標準。分類標準規定，其分類有以下五個層次:
1)類別：聯軸器按其是否具有兩軸線相對偏移的補償功能和安全保護功能分為四類。
2)組別：聯軸器按其補償兩軸線的相對偏移原理分為三組。
3)品種：聯軸器按不同工作原理、結構、材料和特性來劃分品種並命名。
4)形式：根據連接、安裝、配套、安全、潤滑等需要同一種聯軸器結構不變的前提下，由基本型派生出不同的形式。
5)規格：根據聯軸器的尺寸和其所能長期傳遞的公稱轉矩Tn,由小到大用阿拉伯數字排序。它們的類別、組別、品種和型號均用其漢語拼音字母為代號。
1.2聯軸器的標記方法及其與軸的連接
聯軸器和鍵連接時的標記方法如下:
其中，1處為聯軸器的型號、名稱；6處為標準號；中間分子、分母上分別標註主、從動端的相應代號及尺寸；2處標註軸孔形式代號；3處標註鍵槽形式代號；4處標註軸孔直徑；5處標註軸孔配合長度；若主、從動端的軸孔和鍵槽形式及尺寸相同時，則居中只標記一端，另一端省略不寫。Y型軸孔、A型鍵槽的代號在標記中省略不寫。
若用矩形花鍵孔連接時，則2、3、4處按GB/T1144-2001《矩形花鍵》規定標記；用圓柱直齒漸開線花鍵連接時，2、3、4處按GB/T3478.1-1995規定標記；用脹緊套連接時，2、3、4處按JB/T7934-1999規定標記；油壓裝卸過盈連接時，因無鍵槽，故3處不標。
例1-1：UL5輪胎式聯軸器。主動端Y型軸孔，A型鍵槽，d1=28mm，L=62mm。從動端：J1型軸孔，B型鍵槽，d2=32mm，L=60mm。
例1-2：CIICLZ4鼓形齒式聯軸器。主動端：圓柱直齒漸開線花鍵孔，齒數24，模數2.5mm，30°平齒根，公差等級6級，L=107。從動端：J型軸孔，A型鍵槽，d=70mm，L=107mm。
標記中的型號由組別代號、品種代號、形式代號和規格代號和規格代號組成；其中前三個代號取其名稱的第一漢語拼音字母代號，如有重複時則取第二個字母，或名稱中第二、三個字的第一、第二漢語拼音字母，或選其名稱中具有特點字的第一、第二漢語拼音字母，以在同一組別、同一品種、同一形式中相互間不得重複為原則。規格代號則以其公稱轉矩系列順序號表示。
聯軸器的公稱轉矩Tn是根據系列化要求設計每一規格聯軸器所能長期傳遞的主要參數，其規格是按GB/T321-2005《優先數和優先係數》中R5、R10、R20；1系列的值[由（0.10~1.6）×106按R5排列]應優先於2系列的值[由（1.0~2.0）×106按R10排列]，2系列的值又應優先於3系列的值[由（1.0~2.0）×106按R20排列]。公稱轉矩值應符合GB/T3507-1983的規定。
聯軸器的軸孔形式、連接形式及主要尺寸，主要取決於所連接軸的形式及尺寸。在進行聯軸器選擇時，以其傳遞扭矩的大小、結構和輪轂強度為依據，確定其軸孔形式、直徑範圍和軸孔長度，國外企業每一規格聯軸器只有一種軸孔長度，以利於專業化生產，因為軸孔是與軸伸配套的，所以軸孔也應該符合軸伸標準GB/T756-1990，GB/T757-1993，GB/T1569-1990和GB/T1570-1990。
聯軸器的軸孔形式、與軸的連接形式及尺寸一般應遵照GB/T3852-1997的規定。
聯軸器的軸孔形式有七種，分別為長圓柱形軸孔（Y型）、有沉孔的短圓柱形軸孔（J型）、無沉孔的短圓柱形軸孔（J1型）、有沉孔的長圓錐形軸孔（Z型）、無沉孔的長圓錐形軸孔（Z1型）、有沉孔的短圓錐形軸孔（Z2型）和無沉孔的短圓錐形軸孔（Z3型）。
聯軸器軸孔與軸的連接形式有十一種，其中圓柱形軸孔有：單平鍵槽（A型）、120°佈置雙平鍵槽（B型）、180°佈置雙平鍵槽（B1型）、普通切向鍵槽（D型）、矩形花鍵（按GB/T1144-2001）、圓柱直齒漸開線花鍵（按GB/T3478.1-1995）、圓柱形過盈連接（U型）、階梯圓柱形過盈連接（U1型）、脹緊套連接（Z2型、Z3型按JB/T7934-1999）；用於圓錐形軸孔有：單平鍵槽（C型，錐度10：）、圓錐過盈連接（UZ型、孔錐度按JB/T6136-1992）。
1.3聯軸器的類型選擇及選擇計算
聯軸器的類型選擇就是根據機器工作的需要正確地選擇聯軸器聯軸器的類別、品種及其結構形式。
選擇適合於某一傳動系統的最佳聯軸器並不容易，這是因為聯軸器工作的好壞，除與其本身的結構、幾何尺寸和特徵參數有關外，還與其所處傳動軸系的動力特性、載荷情況、安裝和維護等因素有關。
如何選擇比較恰當的聯軸器，是一個關係到整個機械的工作性能、使用壽命、維護和經濟性的重要問題。選擇聯軸器時需要參考以下幾方面因素。
1)聯軸器所連接兩軸的相對偏移
聯軸器所連接的兩軸，由於製造和安裝誤差、受載和溫差變形、運行磨損引起間隙以及兩軸設計的特殊要求等因素導致兩軸的相對偏移是難以避免的。因而，聯軸器對相對偏移補償能力是選型時首先要考慮的因素。剛性聯軸器只適用於兩軸能精確對中的場合；當所連兩軸的相對偏移較大時應選用撓性聯軸器，且應針對所連兩軸相對偏移的性質（徑向，軸向或角向）和大小，選用具有相應補償能力的聯軸器。表1-1給出了一些聯軸器允許的兩軸相對偏移量，供選型時參考。
無彈性元件的撓性聯軸器（例如鼓形齒聯軸器）是藉助中間運動副，使兩半聯軸器做相對運動來補償相對偏移的，因而有一定摩檫、磨損和功率消耗，其工作性能與其潤滑和維護條件有關，它具有較大的相對偏移補償能力和承載能力，但無減震和緩衝能力。金屬或非金屬彈性元件的撓性聯軸器，（例如膜片聯軸器、彈性柱銷聯軸器）是利用中間彈性元件的彈性變形來使兩半聯軸器產生相對運動，以補償兩軸的相對偏移。其償能力和承載能力均低於無彈性元件的撓性聯軸器，但均有減振、緩衝能力，金屬彈性元件的承載能力高於非金屬元件，但減振、緩衝功能較差。（隨著金屬彈性元件材料的提升，目前金屬元件的聯軸器承載能力已大大提高）。
2)聯軸器的載荷特性
動力機到工作機之間，通過數個不同形式或規格的聯軸器將主、從動端連接起來，形成軸系傳動系統，動力機和工作機的機械特性（機械的力能參數T、P和相應運動參數ω、t之間的關係）對整個傳動軸系有重大影響。動力機由於工作原理和結構的不同，均將使包括聯軸器在內的傳動系統所承受的載荷有很大的差異，因此有嚴重衝擊載荷和長期波動載荷時，應選擇具有緩衝減振功能的聯軸器，以達到削減尖峰載荷和扭轉振動以及調整系統固有頻率、防止共振的目的。
3)聯軸器的工作轉速
聯軸器工作轉速的大小直接關係到聯軸器各零件的離心力和彈性元件變形的大小，過大的轉速將會導致磨損增加、潤滑惡化、連接鬆動。聯軸器額需用轉速範圍是根據聯軸器不同材料強度所允許的線速度和最大外緣尺寸，經計算確定的。不同材料、品種和規格的聯軸器的許用轉速範圍不同，在高速運轉時應選用平衡精度高的聯軸器，如金屬膜片聯軸器、齒式聯軸器等，而不宜選用非金屬彈性元件的撓性聯軸器，因為高速時非金屬彈性元件會產生較大的非工作形變。
4)聯軸器的傳動精度
對於精密傳動和伺服傳動，要求聯軸器所連兩軸在任何情況下均應同步轉動，應選用剛性聯軸器或金屬膜片聯軸器，大多數撓性聯軸器的傳動精度均低於剛性聯軸器。
高速低彎矩全息動平衡聯軸器
5)聯軸器的外廓尺寸、安裝和維護
聯軸器的外廓尺寸必須容納在機組允許的安裝和拆卸空間內。在滿足使用要求的條件下，應選擇製造工藝性好、裝拆方便、調整容易、維護簡單、更換易磨損件不需要移動所連兩軸的聯軸器。大型機組因難於調整所連兩軸的對中精度，應選用壽命長、更換易損件方便的撓性聯軸器。在高空、井下等不方便維護作業的場所或長期運轉、不易停機的場所，應選用不需潤滑或維護週期長、維護簡便的聯軸器，以減少非工作時間，提高生產效益。
礦井風機膜片聯軸器
6)工作環境
選擇聯軸器及其保護措施時必須考慮其工作環境，如溫度、溼度、水、蒸汽、粉塵、酸鹼、油、腐蝕介質和輻射等。在高低溫、酸鹼和腐蝕介質環境中，應選用金屬彈性元件或者以尼龍、聚氨酯為彈性元件材料的撓性聯軸器，而不宜選用以普通橡膠為彈性元件材料的撓性聯軸器，前者耐腐蝕性、耐高低溫、耐磨性和強度都高於橡膠，但彈性和阻尼性能不及橡膠。
聯軸器的品種、形式、規格和材料、製造工藝、精度和平衡等級的不同，其製造成本往往相差甚遠。選用聯軸器時，應根據具體工作要求，綜合考慮上述幾個方面的因素，選擇合適的聯軸器。
二、聯軸器的安裝與調整
聯軸器使用效果的好壞和壽命高低不僅與產品自身的性能有關，還與其安裝和調整也有著密不可分的關係。恰當的安裝及調整可使其充分發揮效能並長時間安全運行，否則將使其發生故障，甚至損壞，嚴重時還會危及到與其相連的原動機或工作機的安全。
聯軸器的安裝一般包括輪轂在軸上的裝配、兩軸的對中與調整及自身內部連接，下面分別進行介紹。
2.1輪轂與軸的裝配
1.靜力壓入法
這種方法是根據裝配時所需壓入力的大小不同、採用夾鉗、千斤頂、手動或機動的壓力機進行，靜力壓入法一般用於錐形軸 孔。由於靜力壓入法受到壓力機械的限制，在過盈較大時，施加很大的力比較困難。同時，在壓入過程中會切去聯軸器與軸之間配合面上不平的微小的凸峰，使配合面受到損壞。因此，只適用於傳遞載荷不大且採用鍵連接的軸和輪轂的裝配，而不宜適用於過盈連接的場合。壓裝時的壓入力P可由下式計算：
式中df、Lf—結合直徑和長度，mm；μ—結合表面摩擦因數，見表2-1；δmax—最大過盈量；Ea、Ei—分別為包容件和被包容件的彈性模量，MPa，見表2-2；da 、di—分別為包容件外徑和被包容件內經（實心軸di=），mm；v—泊松比，見表2-2：
2.動力壓入法
這種方法是指採用衝擊工具或機械來完成裝配過程，一般用於聯軸器與軸之間的配合是過渡配合或過盈不大的場合。裝配現場通常用手錘敲打的方法，方法是在輪轂的端面上墊放木塊或其他軟材料作緩衝件，依靠手錘的衝擊力，把彈性膜片聯軸器敲入。這種方法對用鑄鐵、淬火的鋼、鑄造合金等脆性材料製造的聯軸器有局部損傷的危險，不宜採用。這種方法同樣會損傷配合表面，故經常用於低速和小型聯軸器的裝配。
3.溫差裝配法
溫差裝配法是指裝配時採用加熱輪轂使其膨脹或冷卻軸使其收縮，從而形成配合面間間隙，將軸插入孔內實現裝配。裝配時加熱或冷卻可單獨使用，亦可兩者同時使用。這種方法不損傷配合面，裝配時施力小，因此適用於重要連接或大型件裝配。
可採用油浴加熱、蒸汽加熱、火焰加熱、加熱爐加熱及感應加熱等多種方法加熱輪轂。其中油浴加熱溫度一般不超過200℃，蒸汽加熱溫度不超過120℃，兩者均適用於過盈量不大的連接件。火焰加熱可採用氧氣乙炔或丙烷，加熱溫度不超過350℃。該方法適用於局部加熱和熱脹尺寸要求嚴格控制的中、小型連接件。感應加熱溫度可達400℃，主要適用於特重型及重型過盈配合的大、中連接件加熱。
熱裝時應控制好工件的加熱溫度和時間。加熱完畢，還應保溫0.5~2h，工件尺寸較大時，保溫時間還應適當長些。
熱裝時工件的加熱溫度可按下式計算：
式中α—材料的線膨脹係數，℃-1，見表2-3;△1—配合過盈量，mm;△2—熱裝時的最小間隙，見表2-4；t0—環境溫度，℃。熱裝後零件應採用自然冷卻，不得急冷。冷卻後零件與定位面間由於收縮而出現的間隙不得大於配合長度尺寸的0.3/1000mm。
工件的冷卻通常採用液氮、液氧冷卻，亦可採用乾冰及低溫箱冷卻。其中液氮的最低冷卻溫度可達-195℃，液氧的最低冷卻溫度可達-180℃，兩者都適用於過盈量較大的連接件的冷卻。乾冰冷卻的最低冷卻溫度可達-78℃，適用於過盈量小的小型件及薄壁件的冷卻。
低溫箱最低冷卻溫度可達-140℃，一般適用於配合精度較高的工件冷卻。
冷卻時的冷卻溫度及時間同樣嚴格控制，以保證裝配順利，工件尺寸大時冷凍時間要長些，以便其能充分冷卻。
冷卻溫度計算可按式進行：
冷卻時間：
式中δ—被冷卻件的最大半徑或壁厚，mm；k—與零件材質和冷卻介質有關的綜合係數；min·mm-1，見表2-4
最後還應注意，操作時均應注意採取安全保護措施，以免燙傷。
4.油壓裝配法
對於大型聯軸器輪轂和軸的裝配，通常還採用油壓裝配法。它是藉助於高壓油泵和專用工裝，在輪轂和軸表面間送入高壓油，從而使輪轂膨脹，進而逐漸將軸和輪轂壓裝在一起。操作過程中，加壓和推進可交替進行，直至全部裝入。裝配前應注意用乾淨白布和高壓油將配合面和油腔清理乾淨，以免因遺留有雜質或汙物進入配合表面，影響裝配質量。
油壓裝配中的連接共包括了圓柱連接、圓錐連接和圓錐中間套連接等幾種情況，分別如圖所示:
油壓連接形式
(a)、(b)所示的圓柱連接是最為常用的連接形式，它一般是採用溫差裝配，油壓拆卸。拆卸時使用高壓油導入結合面，使包容件和被包容件間行程間隙，然後藉助外力，使包容件分離。其中(b)所示的階梯形軸徑的圓柱連接，拆卸時高壓油起到增大包容件內徑和軸向推離的雙重作用，因而具有自卸能力，故應用較為普遍。
(c)、(d)，其中(c)中帶有密封環。不同於圓柱連接，圓錐連接可以利用高壓油裝配和拆卸。
(e)所示為軸和中間套的內孔為圓柱面連接，中間套外錐面和錐孔是圓錐面連接。這種連接方式可進行多次重複裝拆，中間套作為易損件來更換，其裝拆方法和一般圓錐連接裝拆方法相同。
對於圓柱形及圓錐形連接的油壓值可根據不同的相對過盈量δ及包容件外徑與內徑之比D/d，直接由表2-5查取。
基本油壓值亦可按下式計算:
根據連接件剛性大小，裝配時的油壓可較上述基本油壓值加大（15~25）%，以便裝配更為順利。拆卸時油壓應更大些，一般可增加（16~40）%，但注意最大油壓值均不得使連接件產生塑性變形。
對於採用圓錐中間套連接時的油壓值，其軸向壓入力由下式計算:
F=1000πdbp(μ+K/2)=KFdbp(kN)
式中 b—中間套的寬度，m；P—最大油壓，MPa；d—軸孔直徑，m；K—錐度；μ—油膜摩擦因數，一般取0.015~0.045；KF—壓入力系數。
5.脹套裝配法
對於輪轂和軸採用脹緊套連接時，首先應將結合表面清洗乾淨，保證無汙物，無腐蝕及無損傷，並同時在脹套表面和連接件的結合表面上，均勻地塗一層不含二硫化鉬添加劑的薄潤滑油，在把輪轂推移到軸上設計規定的位置後，將擰鬆螺釘的脹套平滑地裝入連接孔內，在保證連接件不歪斜的情況下，用手將螺釘擰緊。擰緊脹套螺釘時用力矩扳手先後分三次以規定力矩的1/3、1/2、1按對角、交叉、均勻地擰緊，最後以規定力矩檢查全部螺釘。
2.2聯軸器的對中
1.對中的意義及允許偏差
聯軸器所連接兩軸的對中，也稱找正。軸的準確對中，可使整個傳動系統運行平穩，不會產生異常振動、噪聲和異常磨損，也不會產生不正常的附加載荷，這對確保系統安全可靠運行，尤其是對高速回轉軸系，具有十分重要的意義。
軸系對中的四種情況
事實上任何軸系的安裝都會存在不可避免的誤差，一般兩連接軸的安裝偏差可概括為四種情況，即理想對中和存在著徑向、角向偏差及徑向與角向負荷偏差。
實際安裝時應使兩軸的徑向及角向偏差越銷越好，這主要是考慮到設備運行過程中不可避免地存在著如基礎下沉、各部件的不均勻熱膨脹、軸的彎曲、零部件的磨損等各種情況，這些都會對軸系的對中產生不利的影響，因此安裝時控制徑向及角向安裝偏差，一般可將其控制在允許偏差的1/8~1/3，這將會為運行過程中產生新的偏移留下一定的補償空間，從而確保運行時兩軸仍能對中良好並安全運行。
對於一些高速的迴轉軸系或發熱量比較大、兩側熱膨脹量差別比較大的軸系，如果冷態安裝時按零偏差對中，那麼實際運行時兩軸將會產生明顯的不對中。因此這種情況下，一般應事先測出或算出工作狀態時兩端的熱膨脹量之差，在冷態調整時預留好這一差值，以使其熱態運行時能正常對中，從而保證軸系在熱態運行時的安全性。
2.對中的方法及測量
兩軸對中的方法多種多樣，根據軸系工作轉速的高低、聯軸器類別的不同可分別採用不同的方法。
①利用直尺測量聯軸器的同軸度誤差，利用塞規測量聯軸器的平行度誤差。這種方法簡單，但誤差大。一般用於轉速較低、精度要求不高的機器。
②用百分表找正隊中。採用百分表進行找正對中的方法有許多種，例如單表法、雙表法、三表法等。這裡介紹一種操作簡單，讀數、數據處理及調整都很方便，且對中效果也很好的雙表法。它是在基準軸和被調軸的輪轂法蘭上各安裝一塊百分表，根據測量的徑向跳動量來判斷兩軸的對中情況並進行調整，其測量步驟如下：
a.選取測點。將粗調好的兩半軸輪轂法蘭圓柱面上等分為四個測點，分別用a1、a2、a3、a4及b1、b2、b3、b4表示相應各點的測量值，其中a表示基準軸上的測值，b表示被調軸上的測值，如圖：
b.安裝百分表。將百分表安裝固定在基準軸和被調軸的半聯軸器上，表架應有足夠剛性，安裝要牢固。安裝完之後，對百分表進行調零。注意水平對中時，基準軸上百分表在右方調零，被調軸上千分表在左方調零。而垂直對中時，基準軸上百分表在上方調零，被調軸上千分表在下方調零。
c.測量。同時轉動兩半軸180°，測得a1~ a4及b1~ b4。
d.檢查表架剛性。表架剛性直接影響到測量結果的準確性，進而影響對中精度。因此正式測量前，應對錶架剛性進行檢查，一般應滿足a1+a2≈a3+a4及b1+b2≈b3+b4。如果誤差大於0.05mm，則應加強表架剛性。
e.其它數據測量。測量兩百分表測頭間距離c，測量背調軸上的百分表測頭到被調軸前支承和後支承的距離f1和 f2。
由於通常對中時一般是先水平後垂直，因此a1、a2和b3、b4通常取為零，這樣便可以用A表示a3、a4測量值，B表示b1、b2測量值，據此可以判斷出被調整方向和調整量，分別見表2-6~表2-8。
注：
1. V1、V2分別表示被調軸前後支承垂直方向的調整量及方向。
2. H1、H2分別表示被調軸前後支承水平方向的調整量及方向。
3. ↑表示上移，↓表示下移，→表示從被測軸尾部看右移，←表示從被測軸尾部看左移。
4. 0表示不需調整。
5. 表2-6~表2-8各符號含義相同。
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