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title: 傳動零件
tags: [DIT 新生教學文件, DIT 12th 教學 -- 新生教學]

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<!-- {%hackmd @HungPin/Dark %} -->

# 傳動零件
## <font color="#FFC300">聯軸器</font>

### 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。==
- 提供扭力限制，保護傳動軸。

### 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：

:::success
:::spoiler 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。
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<img src="https://i.imgur.com/VdZS7Ov.jpg" style="width:300px;">
    <p style="font-size:14px">套筒型聯軸器示意</p>
</img>
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* 夾殼型：用夾殼與螺栓夾緊兩軸，同心度較低。
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<img src="https://i.imgur.com/5jKhRZy.jpg" style="width:300px;">
    <p style="font-size:14px">夾殼型聯軸器示意</p>
</img>
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:::success
:::spoiler 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。
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<img src="https://i.imgur.com/9PQRcXb.jpg" style="width:300px;">
    <p style="font-size:14px">十字滑塊聯軸器示意</p>
</img>
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* 萬向接頭：兩軸在任何角度下均可運作，不過<font color="#FFC300">兩軸不平行時當傳動軸等速旋轉，從動軸會有轉速變化</font>。
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<img src="https://i.imgur.com/qvJnbHj.jpg" style="width:300px;">
    <p style="font-size:14px">萬向接頭示意</p>
</img>
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* ⚠️注意萬向接頭[並非等速傳動](https://www.youtube.com/watch?v=LCMZz6YhbOQ)，可用兩組萬向接頭組合達到固定轉速
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:::success
:::spoiler 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<font color="#000">保護了驅動機械</font>（如電機、減速機、伺服馬達）。

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<img src="https://rathicouplings.com/blog/wp-content/uploads/2019/10/RTPL-Torque-Limiter.png" style="width:300px;">
    <p style="font-size:14px">扭力限制聯軸器示意</p>
</img>
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## <font color="#FFC300">齒輪傳動</font>

### 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==；也可以透過齒輪組合的數目增減調整轉軸間的==相對位置==。
    ![](https://1.bp.blogspot.com/-jaefeozOxEI/WOd8ntgxRUI/AAAAAAAAM3o/bFVISHI74D4kpVHUwM9cpTQr0lBq9yZUACLcB/w1200-h630-p-k-no-nu/gearTrain.JPG =40%x)
- 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

#### A | 平行軸齒輪 ( 正齒輪、齒條、螺旋齒輪、內齒輪 )

- 正齒輪(Spur Gears)
    - 齒筋與軸心平行的圓筒齒輪
    - 因易於加工，使用最為廣泛
    - 可調節運動速度和作用力大小，有時可改變運動方向
<!--         :::spoiler 齒筋
        ![](https://hackmd.io/_uploads/H1xlxRaa2.png) -->
<!--         ::: -->
   
- 齒條(Racks)
    - 與正齒輪咬合的直線條狀齒輪
    - 可以看成是直徑無限大的正齒輪
    - ==可轉換旋轉與直線運動==
- 內齒輪(Internal Gears)
    - 與正齒輪箱咬合，在圓環內側切齒的齒輪
    - 主要使用在行星齒輪傳動機構及齒輪聯軸器等應用上
- 人字齒輪(Herringbone Gears)
    - 齒筋為左旋及右璇的兩個螺旋組合而成的齒輪
    - 優點: 不產生軸向推力
- 螺旋齒輪(Helical Gears)
    - 齒筋為螺旋線的圓筒齒輪
    - 比正齒輪強度高、運轉平穩
    - 缺點: 轉動時產生軸向推力
- 螺旋齒條(Helical Racks)
    - 與螺旋齒輪箱咬合的條狀齒輪
    - 相當於螺旋齒輪的節徑變成無限大情形    

▼ 平行軸齒輪示意圖


![平行軸齒輪示意](https://i.imgur.com/cK5nZPA.png)

#### B | 相交軸齒輪 ( 直齒傘形齒輪、彎齒傘型齒輪 )

- 主要用來改變旋轉的方向或是速度與作用力
- 直齒傘形齒輪(Straight Bevel Gears)
    - 齒筋與節錐的母線一致的傘型齒輪
    - 在傘型齒輪中較容易製造，應用最廣
- 彎曲傘型齒輪(Spiral Bevel Gears)
    - 齒筋為曲線，帶有螺旋角的傘型齒輪
    - 製造難度較大
    - 高強度、低噪音

#### C | 交錯軸齒輪 ( 交錯軸螺旋齒輪、蝸輪蝸桿 )

- 圓筒蝸輪組(Worm Gears)
    - 圓筒蝸桿+蝸輪
    - 運轉平靜
    - 大轉速比
    - 效率低
    - 改變運動方向同時改變速度和作用力
- 交錯螺旋齒輪(Screw Gears)
    - 可與螺旋齒輪或正齒輪搭配使用
    - 運轉平穩
    - 不適用於高負荷情形

▼ 相交軸齒輪、交錯軸齒輪示意圖

![相交軸齒輪、交錯軸齒輪示意](https://i.imgur.com/pETjRXO.png)

## <font color="#FFC300">時規皮帶</font>

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<img src = "https://www.iqsdirectory.com/articles/conveyor-belts/timing-belt/timing-belt-in-application.jpg" width = "500">

</center>

- 時規皮帶是一種透過==撓性傳動==(flexibledrive)傳遞動力的機械元件。

:::success
:::spoiler 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。
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<img src="https://i.imgur.com/peeM2G2.jpg" style="width:300px;">
    <p style="font-size:14px">撓性傳動示意</p>
</img>
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- ==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。

### 皮帶輪

- 依形狀可分為A型、B型、K型

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<p float="left">
  <img src="https://hackmd.io/_uploads/HkFxPJcpn.png" width="100" />
  <img src="https://hackmd.io/_uploads/H1u7vJ9pn.png" width="200" />
  <img src="https://hackmd.io/_uploads/SyINDJqTn.png" width="150" />
</p>
    
![](https://hackmd.io/_uploads/H1FIPJ9an.png)
</center>



### 時規皮帶

- 常用的有2gt, 3gt, s3m

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<img src="https://hackmd.io/_uploads/SylKd1qTh.png" width="500">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/rJG2_Jc63.png" width = "500" >
</center>

### 皮帶漲緊方法

#### 惰輪(&槽)

- 使用惰輪
    - 於皮帶==鬆弛==側
    - 惰輪軸鎖孔可開槽型，以便調整皮帶張力
    - ![](https://hackmd.io/_uploads/Sy9ZKyqT3.png)
    - ![](https://hackmd.io/_uploads/BJ-MFkqp3.png)
    
- 使用情況: 手臂、底盤

#### 槽狀馬達鎖孔
通常馬達會透過馬達架和螺絲固定在底盤上，為了能調整馬達轉軸及輪軸的距離，底盤鎖孔會設計成槽狀。

- ⚠️注意開槽位置: ==動馬達，不是動輪子==
- 會有鬆動問題
- 使用情況: 看空間配置