? ??????摘要：聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸，使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。本文主要介紹聯(lián)軸器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。尤其針對(duì)船用彈性聯(lián)軸器進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。

????????1聯(lián)軸器的概況聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器又分為無彈性聯(lián)軸器和有彈性聯(lián)軸器。無彈性這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有凸緣聯(lián)軸器、十字滑塊聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器及齒式聯(lián)軸器等。彈性這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲(chǔ)蓄的能量越多，則聯(lián)軸器的緩沖能力愈強(qiáng)；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時(shí)零件間的摩擦功愈大、則聯(lián)軸器的減振能力愈好。這類聯(lián)軸器目前應(yīng)用很廣，品種亦愈來愈多。常用的有滾子鏈聯(lián)軸器、彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、星形彈性聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、輪胎聯(lián)軸器及膜片聯(lián)軸器等。

????????2 聯(lián)軸器的發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)聯(lián)軸器的技術(shù)和生產(chǎn)主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。一是二十世紀(jì)五、六十年代以自力更生為主，配合各種機(jī)械設(shè)備的制造，配套制造一些聯(lián)軸器，功率較小，品種少，不成套。二是二十世紀(jì)七、八十年代，隨著對(duì)外開放，引進(jìn)一些專利技術(shù)，也進(jìn)口了各種機(jī)械設(shè)備，如引進(jìn)奧地利蓋斯林格公司的蓋斯林格聯(lián)軸器，對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展和在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用起了關(guān)鍵作用。進(jìn)口許多大型挖泥船及其它船舶，對(duì)大功率彈性聯(lián)軸器和彈性離合器的消化吸收和發(fā)展應(yīng)用也起了很大作用。三是近十幾年來，各工業(yè)部門根據(jù)發(fā)展配套的需要，在原機(jī)械部機(jī)械院標(biāo)準(zhǔn)所的統(tǒng)一規(guī)劃下開展了一系列聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)化工作，進(jìn)行了大量基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的工作，為聯(lián)軸器的通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展打下了基礎(chǔ)。在國(guó)外，聯(lián)軸器的生產(chǎn)均以專業(yè)化為主，一般規(guī)模為中、小型，人員在數(shù)十至數(shù)百人，也有很多企業(yè)是全球性的，在世界各國(guó)有他們的生產(chǎn)、銷售和服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。也有一些聯(lián)軸器公司是大集團(tuán)公司的一部分。這些聯(lián)軸器公司的共同特點(diǎn)是產(chǎn)品技術(shù)含量高，適應(yīng)當(dāng)前重機(jī)配套的技術(shù)需要，加工設(shè)備先進(jìn)，鑄鍛件及液壓、電器元器件配套，管理先進(jìn)，注重技術(shù)開發(fā)和技術(shù)進(jìn)步。國(guó)內(nèi)國(guó)營(yíng)專業(yè)聯(lián)軸器生產(chǎn)廠不多，也有一些大型冶金設(shè)備、重型設(shè)備、鋼廠、電廠、造船廠有自已的工段式車間進(jìn)行聯(lián)軸器的配套生產(chǎn)，而在汽車行業(yè)相對(duì)這些國(guó)營(yíng)專業(yè)生產(chǎn)廠較多些。除此之外，小規(guī)模的民營(yíng)企業(yè)較多，可以生產(chǎn)較為單一的產(chǎn)品。?

????????近年來聯(lián)軸器技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：一是對(duì)聯(lián)軸器質(zhì)量要求的不斷提高，這就對(duì)原材料、加工與裝配工藝，產(chǎn)品的過程和最終檢驗(yàn)的要求大大提高。二是與主機(jī)、負(fù)載綜合分析和配套。如工程機(jī)械、車輛、船舶動(dòng)力傳動(dòng)，都需要聯(lián)軸器的特性與發(fā)動(dòng)機(jī)和負(fù)載機(jī)械特性進(jìn)行系統(tǒng)分析，從而進(jìn)行聯(lián)軸器的最佳選擇。三是隨著主機(jī)要求的變化以及技術(shù)發(fā)展的需要，對(duì)聯(lián)軸器的技術(shù)發(fā)展和技術(shù)開發(fā)更為重視。四是聯(lián)軸器本身的配套向?qū)I(yè)化發(fā)展。如離合器、制動(dòng)器的摩擦材料、聯(lián)軸器的彈性元件，離合器、制動(dòng)器的液壓、氣動(dòng)和電器元件，甚至鑄鍛件、熱處理和標(biāo)準(zhǔn)件均更趨專業(yè)化配套。聯(lián)軸器是機(jī)械通用零部件的重要組成部分，是量大面廣的機(jī)械零部件，適用于冶金礦山、交通運(yùn)輸、工程機(jī)械、航天航空、船舶機(jī)械、輕工紡織等行業(yè)。其功能主要是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，由于其使用場(chǎng)合的不同，因此其傳遞范圍小到幾個(gè)牛米，大到數(shù)萬千牛米，其轉(zhuǎn)速范圍小到數(shù)轉(zhuǎn)每分，大到數(shù)萬轉(zhuǎn)每分。以離合器和聯(lián)軸器例，由于不同的使用要求以及其技術(shù)的發(fā)展，它們的種類和型式多樣，以適應(yīng)不同的需求。

????????3聯(lián)軸器存在的問題近年來因?yàn)樗欧姍C(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，適應(yīng)高速和高精度控制的需求越來越被夸大。聯(lián)軸器越來越多的應(yīng)用于通過伺服系統(tǒng)控制的機(jī)械上面。聯(lián)軸器在這些領(lǐng)域和一般的制造機(jī)械不同的是，必需要求輸出相對(duì)于輸入具有很高的追隨性。最近聯(lián)軸器被越來越多地被應(yīng)用在機(jī)床和半導(dǎo)體系體例造機(jī)械等通過伺服系統(tǒng)控制的精密機(jī)械上。在這些領(lǐng)域里，和一般的制造機(jī)械不同的是，聯(lián)軸器必須要求其輸出相對(duì)于輸入具有很高的追隨性。特別是在要求高頻率正逆轉(zhuǎn)，高精度定位以及20000r/min以上的高速旋轉(zhuǎn)的工作機(jī)床上使用時(shí)，聯(lián)軸器除了本身必需具備高剛性外，還必須具有能耐受反復(fù)扭轉(zhuǎn)負(fù)載的高彈性疲憊限度的能力，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，聯(lián)軸器本來必需具備高扭矩剛性、零回轉(zhuǎn)間隙、彈性體補(bǔ)償制造機(jī)械在傳動(dòng)過程中兩軸所產(chǎn)生的徑向、軸向、角向偏差、順時(shí)針與逆時(shí)針回轉(zhuǎn)特性相平等特點(diǎn)。過去，人們只是將聯(lián)軸器作為一個(gè)機(jī)械部件來考慮，但是，跟著使用聯(lián)軸器的機(jī)械裝置本身用途的多樣化，為達(dá)到更高的機(jī)能，對(duì)于聯(lián)軸器的熟悉，已經(jīng)從一個(gè)單純的機(jī)械部件轉(zhuǎn)變?yōu)槟茏笥艺麄€(gè)機(jī)械系統(tǒng)機(jī)能的重要的機(jī)械要素。因此，光靠聯(lián)軸器廠家獨(dú)自的產(chǎn)品開發(fā)來知足用戶的要求也變得越來越難題。現(xiàn)在，用戶和廠家聯(lián)手合作，共同開發(fā)符合機(jī)械系統(tǒng)要求的聯(lián)軸器已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。聯(lián)軸器企業(yè)的自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)是長(zhǎng)久以來聯(lián)軸器行業(yè)面臨的老問題了，但是隨著汽車、工程機(jī)械等相關(guān)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)配套聯(lián)軸器的材質(zhì)、性能、強(qiáng)度等方面的技術(shù)要求又上升了一個(gè)新臺(tái)階，于是，創(chuàng)新能力這個(gè)問題變得更加突出了。目前，國(guó)際聯(lián)軸器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾方面首先，動(dòng)力傳動(dòng)聯(lián)軸器裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，于是特殊聯(lián)軸器的應(yīng)用、行星聯(lián)軸器裝置的發(fā)展、低振動(dòng)、低噪聲聯(lián)軸器裝置的研制成了聯(lián)軸器設(shè)計(jì)方面的一些特點(diǎn)；其二，由于機(jī)械設(shè)備向大型化發(fā)展，聯(lián)軸器的工作參數(shù)提高了，如高速聯(lián)軸器的傳遞功率為1000-30000kw；第三，由于硬齒面聯(lián)軸器廣泛應(yīng)用，以及高速、高性能要求的聯(lián)軸器日益增多，因此要求磨齒加工，在效率和質(zhì)量上都要提高；此外，關(guān)于聯(lián)軸器材料與熱處理隨著便自面聯(lián)軸器的發(fā)展，也逐漸受到人們的重視。據(jù)中國(guó)聯(lián)軸器專業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)王聲堂表示，目前我國(guó)聯(lián)軸器生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品在疲勞壽命與噪聲指標(biāo)上與國(guó)外先進(jìn)水平表現(xiàn)出來很大的差距，主要與材料和熱處理水平有很大關(guān)系。然而，我國(guó)大多數(shù)聯(lián)軸器生產(chǎn)企業(yè)基本沒有能力跟得上這些趨勢(shì)，只能重復(fù)低水平建設(shè)，在低端市場(chǎng)進(jìn)行著低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。隨著汽車工業(yè)、機(jī)械制造行業(yè)不斷升級(jí)，低端聯(lián)軸器市場(chǎng)很快就會(huì)出現(xiàn)飽和狀態(tài)，那時(shí)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)將更大。此外，原材料的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)該引起關(guān)注，一方面，國(guó)內(nèi)聯(lián)軸器鋼市場(chǎng)雖然表現(xiàn)平穩(wěn)，但是價(jià)格呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)。另一方面，聯(lián)軸器質(zhì)量與性能提高的切入點(diǎn)在原材料上，國(guó)際聯(lián)軸器鋼的發(fā)展趨勢(shì)，一是含Cr，Ni，Mo的低合金鋼；二是硼鋼；三是碳氮共滲用鋼；四是易切削鋼。然而國(guó)內(nèi)能提供高質(zhì)量聯(lián)軸器鋼的特鋼企業(yè)數(shù)量較少，預(yù)計(jì)今后企業(yè)間的資源爭(zhēng)奪將變得更加激烈。

????????4 船用高彈性聯(lián)軸器高彈性聯(lián)軸器被廣泛地應(yīng)用在柴油機(jī)動(dòng)力裝置中. 它設(shè)置在柴油機(jī)的輸出端,其功能在于:傳遞扭矩;調(diào)整傳動(dòng)裝置軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性;補(bǔ)償因振動(dòng)、沖擊引起的主、從動(dòng)軸的中心位移;緩沖和吸振. 因此,起到了減振降噪的目的,從而起到保護(hù)主、從動(dòng)機(jī)和整個(gè)傳動(dòng)裝置運(yùn)行可靠性的目的。因此廣泛的用于艦船的動(dòng)力裝置、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組、壓縮機(jī)組、柴油機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架等。然而，高彈的應(yīng)用也會(huì)給系統(tǒng)帶來新的問題和矛盾，其中扭振方面的問題比較突出。只有在應(yīng)用中解決和協(xié)調(diào)好這些矛盾，才能保證整個(gè)裝置長(zhǎng)期在良好的狀態(tài)下運(yùn)行。高彈聯(lián)軸器的性能。

????????[1](1) 額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩是指聯(lián)軸器允許持續(xù)傳遞的轉(zhuǎn)矩,它應(yīng)滿足動(dòng)力裝置在持續(xù)工況下的平均轉(zhuǎn)矩. 最大轉(zhuǎn)矩是指聯(lián)軸器能夠滿足動(dòng)力裝置在瞬態(tài)工況下(如:啟動(dòng)、沖擊、通過臨界點(diǎn)等) 的工作轉(zhuǎn)矩. 許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩是指高彈性聯(lián)軸器滿足在動(dòng)力裝置持續(xù)工況下周期性扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的允許扭轉(zhuǎn)振動(dòng)轉(zhuǎn)矩幅值. 該特性反映了高彈性聯(lián)軸器承受振動(dòng)的能力,也是高彈性聯(lián)軸器的特征技術(shù)性能之一.

????????(2) 動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼系數(shù)動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度C 以產(chǎn)生單位扭轉(zhuǎn)變形所需的扭矩表示,動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度可以調(diào)節(jié)軸系的自振頻率以實(shí)現(xiàn)避開共振的目的. 而阻尼系數(shù)反映聯(lián)軸器衰減振動(dòng)的能力. 動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼系數(shù)是動(dòng)力裝置軸系扭振計(jì)算不可缺少的高彈性聯(lián)軸器的重要特征技術(shù)性能參數(shù).

????????(3) 許用軸向位移、許用徑向位移、許用角向位移許用軸向、徑向、角向位移分別是允許高彈性聯(lián)軸器主、從動(dòng)端相對(duì)端面軸向、徑向和角向(兩軸線成一定角度) 的偏移量。這3 項(xiàng)指標(biāo)反映了高彈性聯(lián)軸器補(bǔ)償主、從動(dòng)機(jī)兩軸端軸線位移的能力. 另外,還有重量尺寸、許用轉(zhuǎn)速等指標(biāo)。目前,高彈性聯(lián)軸器品種繁多。在船舶上廣泛應(yīng)用的蓋斯林格型、伏爾康型和RATO 型等聯(lián)軸器均已形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品,基本滿足了各種船動(dòng)力裝置的要求。金屬?gòu)椥月?lián)軸器阻尼小,如果采用硅油增加阻尼,則增加了工藝的復(fù)雜性,造價(jià)高、維護(hù)困難. 某型船上應(yīng)用的蓋斯林格聯(lián)軸器就發(fā)生了幾起故障事故。而橡膠元件易老化,耐油性和耐高溫差的缺點(diǎn)也影響了它的使用范圍。如日本報(bào)道的橡膠元件聯(lián)軸器損壞較多。主要有扭振和減缸運(yùn)行引起的扭矩變化使橡膠元件發(fā)熱(高達(dá)100 ℃) 而破損,發(fā)生沖擊時(shí)因螺旋槳慣性產(chǎn)生反扭矩使橡膠產(chǎn)生裂紋。橡膠復(fù)合材料之間的結(jié)合力對(duì)聯(lián)軸器整個(gè)的強(qiáng)度有影響,在使用中易發(fā)生疲勞破壞。

????????5 聯(lián)軸器的研究狀況從全世界的范圍來看，目前聯(lián)軸器的研究主要集中在美國(guó)、中國(guó)、日本和德國(guó)等國(guó)家。大部分研究之集中在聯(lián)軸器的材料、結(jié)構(gòu)、扭矩、阻尼等方面。通過研究以獲取更好的動(dòng)態(tài)特性。柴油機(jī)是‘種往復(fù)活塞式機(jī)械，其本質(zhì)決定了這種裝置的軸系要長(zhǎng)期承受著柴油機(jī)的扭振激勵(lì)作用，而高彈應(yīng)用在這類裝置中的最重要目的就是降低軸系的扭轉(zhuǎn)自振頻率，來減小激勵(lì)對(duì)高彈后端軸系的影響(隔振效應(yīng))，避免發(fā)生嚴(yán)重的共振。

????????[2]高彈性聯(lián)軸器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)與彈性元件本身的硬度、彈性和阻尼等基本性能及結(jié)構(gòu)特性有關(guān)，各參數(shù)之間存在著一定的聯(lián)系和相互制約關(guān)系。當(dāng)剛度值很大而阻尼值很小時(shí)，聯(lián)軸器的性能接近于剛性軸，振動(dòng)和沖擊都將大大增加。當(dāng)阻尼值很大而剛度值很小時(shí)，大部分能量都轉(zhuǎn)換為阻尼功，使得傳遞的扭矩大幅度減小，無法起到傳動(dòng)作用。因此，必須使高彈性聯(lián)軸器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)達(dá)到一定的優(yōu)化匹配數(shù)值，才能使其既可以補(bǔ)償一定的相對(duì)位移，又可以消耗一定的振動(dòng)能量，起到緩沖吸振的作用。因此，獲取高彈性聯(lián)軸器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)便成為對(duì)其扭轉(zhuǎn)振動(dòng)控制性能進(jìn)行研究并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)軸器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

????????[3]這是目前研究的重點(diǎn)和方向。此外。新型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)研究也是近年來研究熱點(diǎn)。

????????References:[1]. 黃次浩, 林.A., 艦船高彈性聯(lián)軸器的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)分析. 海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2001(02): 第49-53頁(yè).[2]. 劉靜宇, 高彈性橡膠聯(lián)軸器在柴油機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的運(yùn)用. 水利電力機(jī)械, 2002(04): 第45-46頁(yè).[3]. 畢國(guó)軍. 2010, 哈爾濱工程大學(xué).