為伺服系統(tǒng)選配聯(lián)軸器是一個復雜的過程，這個過程需要考慮力矩、軸的相對位移、硬度、轉速、尺寸等要求。為了保證聯(lián)軸器的正常運轉，這些要求必須非常匹配。在選用聯(lián)軸器之前，對這些聯(lián)軸器的性能和應用細節(jié)進行詳細了解將非常有助于選擇合適的聯(lián)軸器。不同的伺服連軸器存在著其自身的優(yōu)缺點。本文旨在向伺服聯(lián)軸器的終端用戶介紹不同聯(lián)軸器的性能，同時指出設計中要考慮的因素以及如何針對不同的應用情況選擇合適的聯(lián)軸器。

 

1.十字滑塊聯(lián)軸器

 

    特點：平行糾偏能力最強

 

    十字滑塊聯(lián)軸器由兩個轂和一個中心滑塊組成。中心滑塊是由塑料制造，特別情況下可由金屬制造。中心滑塊通過兩邊呈90°相對分布的卡槽和兩側的轂榫接在一起，從而傳遞力矩。中心滑塊和轂間通過微小的壓力吻合，這種結合能使聯(lián)軸器具有零背隙特性。

 

    隨著使用時間的增長，滑塊可能會因磨損而失去零背隙特性，但中心滑塊并不貴，也很容易更換，更換后仍能恢復其原有的性能。在使用過程中，中心滑塊的滑動可調節(jié)軸的相對平行偏差。因為軸間的偏差只會導致滑塊與轂之間產(chǎn)生摩擦力，因此它們之間的軸承負荷不會因偏差的增加而增大。與其它聯(lián)軸器不同， 十字滑塊聯(lián)軸器不會產(chǎn)生附加彎矩，因而不會產(chǎn)生附加軸承載荷。

 

    十字滑塊聯(lián)軸器的性價比很高，并且有多種滑塊材料可供用戶選擇，這是十字滑塊聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢。一些廠商也可以提供多種材料的滑塊來滿足各種應用的不同要求。一般來說有兩類材質，一類材質適用于零背隙、高扭轉剛度和大扭矩的應用，另一類材質適用于低精度定位、非零背隙、但有吸震和減噪要求的應用。非金屬滑塊還有電絕緣作用，可以充當機械保險絲。當塑料滑塊損壞后，扭矩傳遞將被完全終止，從而保護貴重的機械零件。這種設計適用于大的平行偏差（從0.025到0.100英寸或更大，具體取決于聯(lián)軸器的尺寸）。

 

    這種聯(lián)軸器僅能調節(jié)小于0.5°的相對角度偏差和小于0.005英寸的軸向位移，轉速通常小于4000 轉/分鐘。角向偏差過大可使其失去等速特性。分體的三部分設計限制了它的軸向偏差調節(jié)能力，例如，它不適用于推拉式應用。同時，因為中心滑塊是浮動的，兩軸的運動必須保證滑塊不會脫落。

 

2.梅花聯(lián)軸器

 

    特點：吸收沖擊最好的聯(lián)軸器

 

    這種聯(lián)軸器一般有兩種類型，一種是傳統(tǒng)的直爪型，一種是曲面（內凹）爪型的零背隙聯(lián)軸器。傳統(tǒng)的直爪型不適用于精度很高的伺服傳動應用。

 

    梅花聯(lián)軸器是在直爪型的基礎上演變而來的，但不同的是其曲面爪設計能適用伺服系統(tǒng)應用。曲面是為了減少彈性梅花塊的變形和限制高速運轉時向心力對它的影響。

 

    爪型聯(lián)軸器由兩個金屬轂和一個彈性塊組成。梅花塊有多個葉片分支，像十字滑塊聯(lián)軸器一樣，它也是通過壓擠來使彈性塊和兩邊的轂吻合的，由此保證了聯(lián)軸器的零背隙性能。與十字滑塊聯(lián)軸器不同的是，它是通過壓擠傳遞運動，而十字滑塊聯(lián)軸器是通過剪力傳遞運動。

 

    在使用梅花聯(lián)軸器時，使用者一定要注意扭矩不能超過彈性元件的******承受能力（保證零背隙的前提下），否則彈性元件將會被壓扁變形失去彈性，這樣彈性體上的預加載荷將會消失，從而致使聯(lián)軸器失去零背隙性能，還可能在發(fā)生嚴重問題后才被發(fā)現(xiàn)。

 

    梅花聯(lián)軸器具有很好的平衡性能，適用于高轉速應用（******可達40000 轉/分鐘）， 但不能適用較大的偏差，尤其是軸向偏差。較大的平行偏差和角向偏差會產(chǎn)生比其他伺服聯(lián)軸器更大的附加軸承載荷。另一個值得關注的問題是梅花聯(lián)軸器的失效。一旦彈性梅花塊損壞或失效，力矩傳遞并不會中斷，兩轂的金屬爪將嚙合在一起繼續(xù)傳遞扭矩，這很可能會導致系統(tǒng)出現(xiàn)問題。根據(jù)實際應用選擇合適的彈性梅花塊材料是梅花聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢，制造商可提供各種材料的彈性梅花塊，通過不同的硬度和溫度承受能力滿足客戶的實際應用要求。

 

3.膜片聯(lián)軸器

 

    特點: 高扭轉剛度,高速

 

    膜片聯(lián)軸器至少由一組金屬疊片（金屬或合成樹脂）和兩個轂組成。金屬疊片被銷釘緊固在轂上，一般不會松動或引起盤和轂之間的反沖。有一些生產(chǎn)商可提供兩組金屬疊片的聯(lián)軸器，中間有一個剛性件，兩邊再連在轂上。

 

    單膜片聯(lián)軸器和雙膜片聯(lián)軸器的不同之處類似于單組螺旋切縫和多組螺旋切縫聯(lián)軸器之間的差別，單膜片聯(lián)軸器不適用于調節(jié)平行偏差，而雙膜片聯(lián)軸器可以同時向不同的方向彎曲，所以可以承受平行偏差。

 

    這種特點有點像波紋管聯(lián)軸器，實際上聯(lián)軸器傳遞力矩的方式差不多。金屬疊片很薄，當偏差荷載產(chǎn)生時它很容易彎曲，因此可以承受高達5度的偏差，同時還能產(chǎn)生較低的軸承負荷。金屬疊片具有很好的扭轉剛度，僅稍遜于波紋管聯(lián)軸器。不利之處在于膜片聯(lián)軸器非常精巧，如果在使用中誤用或沒有正確安裝則很容易損壞。所以保證安裝偏差在聯(lián)軸器的正常運轉承受范圍之內是非常必要的。

 

4.剛性聯(lián)軸器 

 

    特點:安裝軸對中要求高

 

    顧名思義，剛性聯(lián)軸器是一種扭轉剛度為剛性的聯(lián)軸器，即使承受負載時也無任何回轉間隙。如果系統(tǒng)中有任何安裝偏差，則會導致軸、軸承或聯(lián)軸器過早的損壞，也就是說剛性聯(lián)軸器無法用在高速的環(huán)境下，因為機器高速運轉時軸上可能會產(chǎn)生高溫，這種高溫會導致軸的伸縮變形，而剛性聯(lián)軸器無法補償由于軸的伸縮所造成的軸向尺寸偏差。當然，如果軸的軸向相對位移偏差能被成功地控制，在伺服系統(tǒng)中剛性聯(lián)軸器也會發(fā)揮很出色的性能。

 

    盡管過去人們不贊成把剛性聯(lián)軸器用在伺服傳動中，但由于它具有高扭矩承受力、剛性和零背隙等性能，在運動控制領域中越來越多的用戶開始使用小規(guī)格的鋁合金剛性聯(lián)軸器。

 

伺服聯(lián)軸器關鍵性能比較

 

結論

    選擇合適的伺服聯(lián)軸器是整個系統(tǒng)設計的重要組成部分，它會很大地影響到系統(tǒng)的整體性能。因此，在設計過程中應盡早地考慮聯(lián)軸器的選型，并分別把各種聯(lián)軸器和系統(tǒng)的功能目標排列對照，這樣就可以避免運動控制應用中常見的各種問題。上述我們討論的每種聯(lián)軸器都有其各自的特點，適用于各種不同的應用。目前，市場上存在各種類型的聯(lián)軸器，設計工程師可根據(jù)需要選擇最合適的聯(lián)軸器，使系統(tǒng)性能最優(yōu)且使用壽命最長。