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1、線上影片連結補充教材軸承介紹 如何製造軸承(英)自潤軸承 止推滾珠軸承 線上影片連結補充教材滾針軸承 連座軸承 歐丹聯結器(英)歐丹聯結器 線上影片連結補充教材萬向接頭1 萬向接頭2 撓性盤聯結器 撓性彈簧環線(英)脹縮接頭聯結器 離合器的動作 線上影片連結補充教材6-2英國廣播公司-製造技術全集(十五)-軸承材料-(中文版)6-3歐丹聯結器(歐丹聯軸器的機構傳動流程：左右兩端面銑有直槽，中間的連歐丹聯軸器的機構傳動流程：左右兩端面銑有直槽，中間的連接件之兩面皆有一長方形凸緣，兩長方條互成接件之兩面皆有一長方形凸緣，兩長方條互成90 )6-3歐丹聯結器(適用於互相平行但不在同一中心線上的兩軸適

2、用於互相平行但不在同一中心線上的兩軸)6-3萬向接頭(傳遞兩端之間的動力介面傳遞兩端之間的動力介面,容許大角度的偏移及較大力量的傳達容許大角度的偏移及較大力量的傳達)6-3垂直式風車(單發電機單發電機+萬向接頭萬向接頭)6-31997年國際技能競賽精密機械製造題目(萬能接頭傳動與摩擦機構萬能接頭傳動與摩擦機構)線上影片連結補充教材軸承為固定機件，用來支持、引導並限制軸的運動。軸頸在軸承裏面轉動時，可能發生滑動，這一類的軸承稱為滑動軸承（Sliding Bearing）；軸頸在軸承中若是滾動時，這一類的軸承則稱滾動軸承（Rolling Bearing）。滑動軸承與滾動軸承又可依所承載負載的方向分

3、類，大致上可分為徑向軸承（Radial Bearing）與止推軸承（Thrust Bearing）等二種。凡受力（負載）的方向垂直於中心軸線者，稱為徑向軸承。凡負載係平行軸向，除支持機件的旋轉外，更可阻止沿軸線方向的運動者，稱為止推軸承。表6-1 及圖6-1 為各類軸承之分類。滾動軸承廣為工業界採用，其優點如下：1.摩擦力小。相對運動的接觸面積小，因之摩擦力小，起動抵抗力亦小，且過熱的現象少，動力的損失少。2.不需要時常加油。滾珠（子）與座圈（環）間有滑脂（Grease）附在其間。3.尺寸精密。環（Race）與迴轉體之間隙小，鋼珠或滾子的直徑公差在0.00125 mm0.0025 mm（501

4、00 微吋）。4.互換性大。種類及規格多，容易選擇及交換。滾動軸承依接觸面的情形，可分成下列兩類。每一徑向滾珠軸承，均由四元件所構成，如圖6-2 所示。(1)外座圈（Outer Race）：或稱外環，軸承的外環座圈。(2)內座圈（Inner Race）：或稱內環，軸承的內環座圈。(3)鋼珠（Steel Ball）：為固定機件與迴轉機件的媒介物。(4)保持器（Retainer）：或稱滾珠籠（Ball Cage），用來隔離滾珠，使其不相接觸，以減少摩擦及噪音。徑向滾珠軸承常分為下列六種：如圖6-3 為深槽單行徑向軸承（Single-row Radial Ball Bearing），通常徑向負載多用

5、此軸承。如圖6-4 所示為常用的單行斜角接觸軸承（Single-row Angular Contact Bearing），內、外座圈都只在一側有較高的肩，另一側僅能維持鋼珠裝妥後而不致脫出而已。此種軸承不但有較高的徑向負載，更有很高的單方軸向負載容量，若外座圈固定，除承受徑向力外，尚可承受由右向左的軸向推力。如圖6-5 為雙重作用軸承（Duplex Bearing），等於兩個斜角接觸軸承軸向夾緊在一起。圖6-5(a)外座圈固定，除承受徑向力外，可承受更大的由右向左的軸向推力。圖6-5(b)除承受徑向力外，可承受由左向右及由右向左雙方向的軸向推力。圖6-5(c)承受的負載與圖6-5(b)相同。應

6、用在汽車輪軸上。如圖6-6 所示為雙行軸承（Double-row Bearing），軸承包括兩組滾珠，雙行球槽及兩個保持器。這種軸承目的在於能有較高的徑向負載容量。如圖6-7 所示為自動對正軸承（Self-aligning Bearing），或稱自動校正軸承，又稱自動調心軸承，其內座圈與雙行軸承相同，但外座內孔呈一圓弧形，能使軸承在微小的偏差，可自動對正中心。連座軸承（Pillow Block Bearing）又稱枕型軸承，如圖6-8 所示。此種軸承乃連結軸承與軸承底座而成。其優點為裝置簡單，節省製造費用，並可自動調整中心。任何的止推軸承可由四元件所構成，如圖6-9 所示。即固定座圈（環）、迴

7、轉座圈（環）、鋼珠（或滾子）及保持器所組成。止推滾珠軸承通常可分成下列二種：如圖6-9 所示為單列止推滾珠軸承（Single-row Ball Thrust Bearing），軸向兩內側有凹槽，可容軸向負載。如圖6-10 所示為雙列止推滾珠軸承（Double-row Ball Thrust Bearing），可容納較大的軸向負載。滾子軸承又稱滾柱軸承，依受力的方向及功用，可分為兩大類：徑向圓筒滾子軸承（Radial Cylindrical Roller Bearing）亦稱徑向直滾子軸承（Radial Straight Roller Bearing），如圖6-11 所示。各圓柱的中心線與主軸的

8、中心線平行，滾子為同直徑的圓柱體。滾針軸承（Needle Bearing），如圖6-12 所示。其形狀與徑向滾子軸承相似，只不過滾子的直徑較小，一般長度與直徑比值六倍或六倍以上時，稱為滾針軸承，通常此種軸承不使用保持器。徑向錐形滾子軸承（Radial Tappered Roller Bearing），如圖6-13所示。各截圓錐滾子的中心線與主軸的中心線交於一點。如圖6-14 所示的錐形滾子軸承，設滾子的中心線與主軸的中心線之夾角為，則 45 時，此軸承主要的功用為徑向重負載，次要功用作止推（單一軸向）負載，如圖6-13 即是。如圖6-15 所示為徑向球面滾子軸承（Radial Spherica

9、l Roller Bearing），內座圈上刻有凹槽，外座圈內孔為球面，因此在重負載下，此種軸承能自動對正中心。止推圓筒滾子軸承（Cylindrical Roller Thrust Bearing）亦稱止推直滾子軸承（Straight Roller Thrust Bearing），如圖6-16 所示。滾子為直圓筒形。如圖6-14 中，45，此軸承主要的功用為止推，單一軸向的重負載，次要的功用作徑向負載。如圖6-17 所示為止推錐形滾子軸承（Tapped Roller Thrust Bearing）。如圖6-18 所示為止推球面滾子軸承（Spherical Roller Thrust Beari

10、ng），滾子為球面，此種軸承有自動對正中心的作用。多孔軸承係以粉末冶金製造的軸承，將金屬粉末以高壓形成胚塊，再施以燒結（Sintering）。已完成的軸承具有孔隙，約佔軸承之25%，空間充以非膠質潤滑（通常為機油），當該軸承內之軸旋轉時，可將孔內之油滲出以資潤滑，如軸停止轉動，油即因毛細管作用而吸入軸承之襯套內。一般適用於輕負載的徑向軸承。自潤軸承又稱無油軸承（Oilless Bearing），為充以石墨或其他固體潤滑劑作為襯套之軸承。例如尼隆（Nylon）軸承即是，因它具有極佳的抗磨性，故不需加油，但通常只適合輕負載，如小電扇主軸軸承等。寶石硬度高，又不須加潤滑油，故寶石軸承（Jewel B

11、earing）常被用在鐘錶及精密機械中。為了使滾動軸承的尺寸系列，具有國際間的互換性，並符合大量生產之經濟要求，已由國際標準組織（International Organization for Standardization）制定ISO 標準，我國亦以此標準為依據編定CNS 滾動軸承尺寸系列號碼。滾動軸承為標準機件，有專業工廠製造生產，一般使用時，只需依照商品目錄上之公稱號碼規格選用即可。軸承以內徑、外徑、寬度（徑向軸承以寬度，止推軸承以高度表之）等表示軸承的主要尺寸；如加去角則可表現軸承的外形輪廓。如圖6-19 所示，以內徑為基準，定出外徑及寬度系列。外徑系列（Outside Diameter

12、 Series）符號，由數字8、9、0、1、2、3、4 等表之，依上述順序，愈後表示外徑愈大。寬（高）度系列符號由8、9、0、1、2、3、4、5、6 等表示之，依前述順序，愈後表示寬度愈大。尺寸系列符號由寬度與外徑符號合併表示之。例如尺寸符號80，即表示寬度系列為8，外徑系列為0。公稱號碼用來表示軸承的形式、尺寸、精度及內部構造等。由基本號碼及輔助符號所組成，其內容及排列順序，原則上如表6-2 所示。由軸承之形式符號與尺寸系列符號所組合而成，稱為軸承系列符號如表6-3 所示。此種號碼係用來表示軸承內徑，如表6-4 所示。1.內徑號碼從1、2、.、9、00 分別代表示內徑尺寸為1、2、.、9、1

13、0 mm。2.內徑號碼01、02、03 分別表示內徑尺寸為12、15、17 mm。3.內徑號碼04、05、.、92、96 分別表示內徑尺寸為20、25、.、460、480 mm，即將末兩位數乘以5，就是內徑尺寸。4.內徑號碼前加一斜線者，即表示為內徑尺寸（切勿再乘以5）。接觸角乃是自內、外環與滾珠接觸點所連直線，與徑向所成之夾角。如表6-5 所示。軸承的各種輔助符號，包括密封板符號、軌道圈形狀符號、組合符號、間隙符號及等級符號，如表6-6 所示。三位數之前面無英文字母時，則最後一個數字（即第三字）直接表示內徑尺寸。三位數之前面有英文字母時，則最後二個數字（即第二、三字）04 以後者的5 倍，即

14、為該軸承的內徑。軸承內徑號碼在04 以上者，則後二位數字的5 倍，即為該軸的內徑。四位號碼中，前後兩位數之間，加一斜線隔間者，其最後兩位數，直接表示內徑。軸承號碼為五位或六位數者，其最後兩位數與四位數的軸承號碼之最後兩位數的意義完全相同。六位號碼中，前後三位數之間，加一斜線隔間者，其最後三位數，直接表示內徑。軸的連接裝置可分為兩種。主動軸與從動軸作永久性的結合者，稱為聯結器（Coupling）。主動軸與從動軸作間歇性的離合者，稱為離合器（Clutch）。剛性聯結器剛性聯結器（Rigid Coupling）在構造上不允許有角度的偏差、軸向移動或旋轉的撓曲。適合於連接同心軸且低速迴轉。筒形聯結器（

15、Collar Coupling）又稱套筒聯結器（Sleeve Coupling），為各種聯結器中構造最簡單的一種。如圖6-20 所示，主動與從動軸端裝上套筒，再用錐形銷固定，當扭矩過大時，錐形銷被剪斷，從動軸即停止運轉，以避免損傷機器。應用在車床導螺桿及自動進給桿的連接，故只能傳遞輕負載的動力。兩個銷子互成90 位置為最佳。如圖6-21 所示，裝入斜鍵，可傳遞中級負載的動力。如圖6-22 所示，軸端做成L 型，然後用兩支固定螺釘固定之，因軸各一半聯接在一起，故可傳遞重負載的動力。如圖6-23 所示為分筒聯結器（Split Sleeve Coupling）亦稱盒形聯結器（Box Coupling

16、），係由兩個分裂的圓筒對合組合，置入斜鍵，並以數組螺栓鎖緊。此聯結器可傳遞中級負載動力。如圖6-24 所示為凸緣聯結器（Flange Coupling）。主動與從動軸分別與兩個凸緣，用鍵連結，通常兩凸緣用四支或六支螺栓結合。此種聯結器因構造簡單、成本低，適用於25 mm 以上的大型軸及高速精密機械之迴轉軸。摩擦阻環聯結器（Friction Clip Coupling），如圖6-25 所示，其構造為一個有外錐度之分裂筒，兩個內錐度相同的圓環緊套，依機件之摩擦來傳遞動力，故只適合輕級負載的傳動。塞勒氏錐形聯結器（Sellers Cone Coupling），如圖6-26 所示，大圓筒A是鑄鐵製成，

17、內孔做成相對的截圓錐，機件B、C外錐度與大圓筒內孔相配的截圓錐，且製成軸向槽縫，其大端直徑，通常為軸徑的兩倍，然後以螺栓聯結，小圓筒B、C 受螺栓加壓鎖緊的作用，內孔收縮，依靠摩擦力挾緊主動與從動軸。此種聯結器適合輕負載傳動。撓性聯結器（Flexible Coupling）具有適當的撓曲性，以便允許兩軸間有小量的角度偏差、中心線偏心或軸向移動，甚至可用聯結器吸收一部分的扭力矩。互相平行但不在同一中心線上的兩軸，偏心極微且軸的角速度又必須絕對相等時，使用歐丹聯結器（Oldhams Coupling）最佳。如圖6-27 所示，兩軸各聯接柱形凸緣，兩連接件的接觸面上各具有凹槽，如圖6-27 中A、B

18、。中間有一圓盤，如圖6-27 中C，盤的兩面各具有凸出的長方條，且相互垂直，連接時，此兩方條分別與主動和從動軸之凸緣凹槽相互嵌合。如圖6-28 所示為主動、從動軸與凸緣盤連接後再和圓盤裝置組合成一體的情形。萬向接頭（Universal Joint Coupling）又稱虎克接頭，亦稱十字接頭，如圖6-29 所示，應用於兩軸的中心線交於一點，且從動軸的角速度可以任意變更，如圖6-30 所示，主動軸以等角速度旋轉，而從動軸的角速度，隨兩軸角度的偏差位置（角）之大小而變更，偏差角度愈大，從動軸的角速度變化亦愈大。角不宜超過30，以5 以下為最理想。倘欲免除從動軸角速度的變化，而使其角速度與主動軸完全

19、相同，則在主動軸與從動軸間另設一軸，稱為中間軸或稱副軸，使偏位角度相等即可，如圖6-31 所示。撓性齒輪聯結器（Flexible Gear-type Coupling），如圖6-32 所示，兩個軸端各結合一個外齒輪，然後用兩個相對應的環狀（內）齒輪嚙合，再用螺栓連接之。如圖6-33 所示為鏈條聯結器（Chain Coupling），主要的構造為兩個軸端各裝上一個鏈輪，然後用雙股滾子鏈或靜聲鏈連接起來。撓性盤聯結器（Flexible Disk Coupling），如圖6-34 所示，係以鋼片與皮革、纖維或塑膠等物質，以交錯的方式用螺栓固定於凸緣盤上。如圖6-35 所示為撓性彈簧環線聯結器（Fle

20、xible Toroidal Spring Coupling），主動、從動軸端連接兩個柱形凸緣，凸緣銑切與軸平行的徑向槽縫，然後用一薄彈簧鋼片來回彎曲纏繞其上。如圖6-36 所示為最簡單的彈性材料膠合聯結器（Elastic Material Coupling），兩傳動軸端各有一軸環，且用螺釘固定之，中間用短軸連接，然後用彈性材料膠合之。如圖6-37 所示兩軸端各裝一凸緣，用固定螺釘或鍵固定於軸上，兩凸緣用彈性材料膠合之。如圖6-38 為彈性環墊凸緣聯結器，主動軸上凸緣之固定螺釘，置入從動軸凸緣之橡膠環墊或皮革環墊的孔內，因扭力變動，不僅使衝擊緩和，而且能使各螺栓所承受的力均勻。如圖6-39 所

21、示為脹縮接頭聯結器，允許軸方向有餘隙及微量的中心偏差，使用時接頭處襯入橡膠，當軸受熱而發生膨脹的現象時特別適用。離合器通常可分為下列六種：顎夾離合器（Jaw Clutch）又稱爪離合器。此種離合器常分成下列三種：如圖6-40 所示為銷離合器，設A 連接於主動軸，B 鍵於從動軸上，能隨軸而轉動，亦可沿軸向移動，B 之銷可插入A 的孔中，即合，B 如向右軸向移動即離。如圖6-41(a)所示為方爪離合器，銜接的情形如圖6-41(b)所示。此種離合器的優點為可做雙方向傳動；A、B 嚙合時，主動軸必須停止迴轉。如圖6-42(a)所示為斜爪離合器，又稱螺旋爪離合器，銜接的情形如圖6-42(b)所示。此種離

22、合器A、B 嚙合時，主動軸必須停止迴轉；特點為只允許單方向傳動。摩擦離合器（Friction Clutch）是利用兩個以上的接觸面的摩擦力作扭力傳動，一般可分為兩大類，一為軸向離合器，其接觸壓力與軸向平行，例如錐形離合器、圓盤離合器等。二為徑向離合器，其受力的方向為徑向，例如塊狀離合器等。錐形離合器（Cone Clutch）如圖6-43 所示，若A 接於主動軸上，B 接於從動軸上，從動軸仍為靜止，若B 由右往左作軸向移動，使A 之內錐與B 之外錐配合摩擦接觸，如圖6-44 所示，則從動軸開始運動，通常半錐角為12.5。圓盤離合器（Disk Clutch）又稱片狀離合器（Plate Clutch

23、），如圖6-45 所示。此離合器乃是圓錐形離合器演變而成，即半錐角=90。因sin90 =1，故公式（6-4）改成 假設圓盤上的壓力為均勻分布，則 通常將圓盤離合器做成幾個摩擦盤，以增加摩擦面來增大傳達的扭力矩，此種離合器稱為多盤離合器（Multiple-disk Clutch），如圖6-46 所示。塊狀離合器（Block Clutch）傳達扭力矩的方式，是借一個或多個塊狀物，經由徑向壓力於圓筒的表面上，產生摩擦力以發生扭力矩，如圖6-47 所示。塊狀物可置圓筒的外側或內側。如果接觸角不超過60時，接觸面的壓力可視為均勻不變。塊狀物的徑向力 流體離合器（Fluid Clutch）的原理，如圖6

24、-48 所示，將兩個電風扇相對放置，將一風扇接上電源，利用旋轉空氣可迫使另一風扇轉動，唯其轉速較慢而已，如為了增高傳動效率，可將葉片罩在一箱盒中，即使能量不致擴散損失。流體離合器，如圖6-49 所示，係利用流體之輸入與輸出產生壓力使兩軸結合，以傳達動力。當主動軸端上之葉輪旋轉時，以流體作媒介壓迫使從動軸端之葉輪而旋轉，再將動力傳出。通常以油作為媒介物，所以又稱液壓聯結器（Hydraulic Coupling），汽車之自動排擋即使用此種聯結器。如圖6-50 所示為乾流體離合器（Dry-fluid Clutch），包括主動軸與外箱殼連結，從動軸與轉板連結箱內的乾流體，一般都是小鋼球。當主動的外箱殼

25、轉動時，由於離心力的作用小鋼珠夾緊轉板，以達成傳達扭力矩的作用。傳達扭力矩的大小，依主動軸的轉速而定，轉速愈大，離心力愈大，因之小鋼球把轉板夾得愈緊，傳動的扭力矩亦愈大，當主動軸的轉速低於某一數值時，從動軸即不轉動。過速離合器（Overrunning Clutch）只允許主動軸在某一方向旋轉，方可將動力傳至從動軸，若主動軸迴轉方向相反，則從動軸不會發生運動，此種離合器又稱自由輪（Free-wheeling）或稱單向離合器（Unidirectional Clutch），亦稱超越式離合器，此種離合器種類很多，常用的有下列兩種：如圖6-51 所示為摩擦棘輪離合器（Friction Ratchet C

26、lutch），當主動件A 順時針轉動時，滾子鍥入內外兩輪之間，利用摩擦力，帶動從動件B 傳達扭力矩。如圖6-52 所示之離合器，滾子加一壓縮彈簧使其接觸內外兩輪間，主動件順時針轉動，依其摩擦力而帶動從動件，主動件若逆時針方向迴轉，則失去傳動的作用。因摩擦棘輪離合器使用過久之後，必然產生高熱而致機件損壞，棘爪離合器（Ratchet Jaw Clutch），如圖6-53(a)所示，主動軸上裝置一壓縮彈簧，依靠彈簧的壓力，帶動從動軸轉動，當負載過大時，主動與從動軸上的棘輪相離，從動軸不轉動。如圖6-53(b)所示，主動棘齒向右旋轉時，帶動從動棘輪轉動；主動件向左旋轉，從動件不轉動。沒有上述摩擦棘輪離合器依靠摩擦力傳動的缺點，所以廣為工業界採用。如圖6-54 所示為電磁離合器（Magnetic Clutch），係利用磁場作用的原理，產生相互的吸力，以達傳遞扭力的目的。當主動軸與從動軸間有相對運動時，在其間的磁鐵粉各層之間發生剪力作用，即產生扭力矩。扭力矩之大小視自線圈通過磁鐵粉粒沿輻射方向所成之磁力強度而定，而且大致與線圈內電流的大小成正比。如圖6-55 所示為電磁離合器，通電前、後磁場作用所造成之離合現象。此種離合器的優點：衝擊力較小，缺點：功率耗損較大。