聯軸器

概要

$$聯軸器(coupling)是直接連結兩條軸來傳輸動力的裝置，使用於原動機和迴轉軸(馬達與軸相連)、迴轉軸與迴轉軸(軸與軸相連)的連接。

使用目的

• 連結二個個別製造的旋轉機器的軸（如馬達和其他機械），在需要更換或維修時可以脫開。
• 增加機械的可撓性，允許軸有小幅度的偏差。
• 保護傳動軸，避免過轉矩。

選擇方法

• 傳輸扭矩大小
• 迴轉軸的迴轉速度
• 連接軸直徑尺寸、固定方式
• 在聯軸器上作用的負荷種類

分類

$$聯軸器依使用目的不同，結構上也不同設計，主要分為三類：

剛性聯軸器(點擊)

$$剛性聯軸器的好處是可以精確的傳遞扭矩，不過對於二個軸的同心度要求非常高，要求二個轉軸要在同一直線上。剛性聯軸器可分為以下幾類：

• 套筒型：聯軸器以軸套的方式連接二個軸。

套筒型聯軸器示意

• 夾殼型：用夾殼與螺栓夾緊兩軸，同心度較低。

夾殼型聯軸器示意

撓性聯軸器(點擊)

$$撓性聯軸器允許在有軸向、徑向或角度偏差時傳遞力矩，舉例如下：

• 十字滑塊聯軸器：用於兩軸平行不共線的場合，由三個圓盤組成，在旋轉時，滑塊圓盤會有徑向的運動。

十字滑塊聯軸器示意

• 萬向接頭：兩軸在任何角度下均可運作，不過兩軸不平行時當傳動軸等速旋轉，從動軸會有轉速變化。

萬向接頭示意

扭力限制聯軸器(點擊)

$$扭力限制聯軸器又稱安全離合器、安全聯軸器，可以保護系統，避免出現過大的扭力。當發生過載故障時（扭矩超過設定值），扭力限制器便會產生分離，從而有效保護了驅動機械（如電機、減速機、伺服馬達）。

扭力限制聯軸器示意

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齒輪傳動

概要

$$齒輪為最常用的機械元件之一，之所以這般普及主要原因是不管是鐘錶齒輪，或大型輪船，齒輪都能確實傳遞動力。經由不同齒數的組合，可以得到不同的轉速比，利用齒輪組合數的增減則可以自由變換迴轉軸之間的相對位置。

$$齒輪的傳動功率和速度適用範圍較廣，具有恆定的轉速比且傳動效率高，然而齒輪的製造和安裝精度要求較高，價格昂貴，精度低時震動與雜訊也較大，不宜用於軸間距離大的傳動。

分類

$$齒輪種類繁多，根據齒輪傳動軸性來區分可分為三類：平行軸、相交軸、交錯軸類型，這些類型可在依齒型往下分類：

• 平行軸齒輪：正齒輪、螺旋齒輪、內齒輪、齒條
• 相交軸齒輪：直齒傘形齒輪、彎齒傘型齒輪
• 交錯軸齒輪：交錯軸螺旋齒輪、蝸輪蝸桿

平行軸齒輪示意

相交軸齒輪、交錯軸齒輪示意

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時規皮帶

概要

$$時規皮帶是一種透過撓性傳動(flexibledrive)傳遞動力的機械元件。當主動軸與從動軸軸距較遠，無法使用直接傳動時(如齒輪)則可使用同步帶。時規皮帶與平帶不同，平帶使用摩擦力與拉力傳遞，因此平帶與驅動輪間不可避免的會有相對運動，無法精確傳導。時規皮帶由於工作面與齒輪相似，能與時規皮帶輪的齒槽做嚙合傳動，故時規皮帶與時規皮帶輪沒有相對滑動。

$$時規皮帶的傳動效率高、轉速傳遞精確，且適合連結軸距較遠的主從動軸，因此常被用於伺服機構中如機械手臂，機器人底盤等。

同步帶示意圖

撓性傳動(點擊)

$$當主動軸與從動軸距離過遠，無法使用直接接觸傳動時，必須藉助具有撓曲性之聯接物，利用拉力與摩擦力兩機件連動而傳達運動或功率的方法，稱為「撓性傳動」(flexibledrive)。

$$常用的撓性聯接物有皮帶、繩索及鏈條等。

撓性傳動示意

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分類

$$按照齒形進行分類，時規皮帶主要分為梯形齒和圓弧齒兩大類。與齒輪傳動相對應，梯形齒的帶輪齒形為漸開線，圓弧齒則對應圓弧齒形。

梯形齒(左)、圓弧齒(右)示意圖