曲軸

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我是B94611008 徐嘉鴻

曲軸是整個引擎中唯一的動力輸出軸，所謂的「引擎轉速」也就是曲軸的轉速，所以曲軸可算是引擎中最主要的零件之一。曲軸之所以稱為「曲軸」，就是因為它不是一支從頭到尾直通的軸，為了提供力臂讓活塞的上下直線運動轉為旋轉運動，曲軸必須根據活塞的數目設計成一支曲折的軸。曲軸之曲折處 (其偏心部分) 與活塞連桿大端連接，稱為曲柄臂；而曲軸主軸承則在曲軸之旋轉中心軸處支撐曲軸。曲軸於各個曲柄臂旁都有類似半圓形狀的曲軸配重，使得偏心運轉的曲柄臂之質量中心能落於旋轉中心 (圓心) 上，以消除偏心運轉所帶來之震動。

曲軸由於要承受活塞因爆炸所產生之強大力量，其材質必須相當堅固且耐久，所以曲軸通常都是鍛造成型，其主軸承處內也襄入耐磨且精密的軸承片 (波司)。整個曲軸及主軸承處有許多供機油流入之油孔，好使機油能在整個曲軸上發揮潤滑與冷卻的功用。

曲軸之曲柄半徑大小決定活塞在汽缸內上下運動的行程 (衝程)，曲柄半徑越大者活塞衝程越長。所以同一家車場所生產之不同排氣量的同一系列引擎，只要引擎排氣量差別不大，在不更動引擎大部分設計以節省成本的前提下，多會採用不同曲柄半徑之曲軸來改變排氣量，所以只是活塞衝程改變而導致排氣量不同，而不是有些人說的「擴缸」，「擴缸」是指將器缸的缸徑加大，因為缸徑加大要更動的零件遠較衝程加大者多出許多。 Read more!

活塞與連桿

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我們在「引擎概論」中可以知道，活塞是在汽缸中往復運動來壓縮空氣，並且承受油氣爆炸時的動力，而連桿將活塞與曲軸連結，並且把活塞直線的往復運動轉化成曲軸的旋轉運動。以下將介紹活塞、活塞環以及連桿的機械特性：

活塞與活塞環

從活塞的外型來看，有活塞頂面、活塞頂座、三道活塞環槽、活塞裙及活塞銷。活塞頂面與汽缸頭形成引擎的燃燒室；三道活塞環分別嵌入上壓縮環、第二壓縮環及刮油環；活塞裙則承受活塞動力行程及壓縮行程時因連桿擺動所造成對汽缸壁的衝擊力；而連桿是藉著活塞銷與活塞結合。活塞通常由鋁合金製成，並且其熱膨脹係數必須很低，以免活塞受熱膨脹而卡在汽缸內；另一方面，活塞的散熱性也要很好，避免成為燃燒室的「熱點」而引發爆震。

在造型上，活塞的頂面會依功能需求而有不同的設計及加工，例如有些二行程引擎，會將活塞頂面設計成海浪狀，讓進氣氣流轉而能在汽缸中行成一股迴旋氣流，以幫助掃除廢氣；柴油引擎會在活塞頂面設計成各種形式之凹槽，好使燃油噴入燃燒室撞擊活塞頂面後，能形成渦流而與燃燒室內的空氣充分混和，某些強調高性能的引擎，其活塞頂面也會有螺旋狀刻痕，以幫助進入引擎室的混合氣能產生渦流而提高燃燒效率。

活塞環為一環狀合金鑄鐵，其上有一缺口，在嵌入活塞環槽之前其外徑大於汽缸內徑，當活塞裝入汽缸後，活塞環則與汽缸壁緊密貼合而成為正圓形，而且各活塞環之缺口必須錯開，以免造成引擎漏氣或過多機油流至燃燒室內。活塞環由兩個壓縮環及一個刮油環為一組，其功用分別為密封燃燒室、將活塞的熱傳至汽缸壁、將適量的機油攜帶至活塞與汽缸壁間，並且刮除汽缸壁上過多的機油。

正常的汽缸壁上會有加工留下的「搪線」，這些搪線是以螺旋狀分佈於汽缸壁上，若活塞與汽缸產生不正常摩擦，汽缸壁上會產生與活塞運動方向平行的深刻刮痕，或是在活塞頂座、活塞裙上留下痕跡，這樣的引擎是必須要搪缸並更換活塞。而更嚴重的「縮缸」則是活塞與汽缸壁卡死，以致引擎無法運轉。

連桿

連桿兩端分別連結活塞與曲軸，連結活塞者稱為小端，而連結曲軸者稱為大端。在引擎運轉時，連桿小端隨活塞做上下運動，連桿大端隨曲軸作圓周擺動運動，並且要承受很大的應力，所以連桿斷面都設計成H型，以提高抗彎曲強度，而連桿多為鋁合金鍛造而成。 Read more!

各種凸輪之特性

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凸輪的種類很多 ,若就其形狀來分,則可分為下列各類 :

1. 平板凸輪:也有叫做圓板凸輪、三角凸輪...... 等。所謂圓板凸輪,其 構造非常簡單 ,就是

在圓板上做一個偏心。而圓板偏心量的 大小,可以改變其移動量 (圖 36) 。

圖 36

2.正面凸輪: 在平板的平面上設巾槽溝,將從動結構嵌入這槽溝中, 所以 也叫做槽凸輪。

正面凸輪的例子如下 :

(1). 圓錐凸輪:圓筒呈圓錐形。

(2). 球面凸輪:在球面上設有有槽溝。

(3). 斜板凸輪:圓板與旋轉軸相對傾斜所形成的。

3.直線凸輪 :就是利用凸輪從事直線往返運動。把平板凸輪的外周加以 展開而成。

4.反凸輪 :將凸輪安裝在從動結構的一側。和直線凸輪的作用相反。

5.圓筒凸輪 :在圓筒的外周設置槽溝, 使從動結構嵌入槽溝中(圖 37)。

圖 37 圖 38

6.端面凸輪: 圓筒的端面,主要的是使其圓周的外側做成所需要的形狀。 等於是在槽溝處

將圓筒凸輪切斷 (圖 38) 。

一般量測凸輪 ,即在求其外形尺寸的變化量,一般將凸輪架起 ,可以利用從 動結構

運動之軌跡反推凸輪輪廓( 圖 39),但此法並不合適要求精密的場合 中 ,因此仍須利用

精密量具來量測。

圖 39

凸輪可以利用下述的設備來量測:

1.輪廓投影機 :將小型凸輪架於輪廓投影機上, 作凸輪的輪廓投影,利用

投影機上的角度及直線測量裝置 ,進行凸輪之量測工作。

2.三次元量床 :利用二次元量床, 於凸輪周圍作多點量測,量的點越多, 其

所得到的結果也就越準確。

3.工具顯微鏡 :小型凸輪可利用工具顯微鏡作量測, 配合顯微鏡及旋轉台

之直線及角度刻劃 ,而進行凸輪量測。

4.利用凸輪測量機作檢測 :凸輪測量機專為測量凸輪而設, 測量結果相當

精確 。

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齒厚之測定

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齒厚測定之種類

齒厚之測定一共有三種 : 1.弦齒厚2.跨齒厚 3.跨銷值,現分述於下 :

1. 弦齒厚(節圓弦齒厚)

圖 23 齒輪量測弦齒厚(節圓弦齒厚) 之方法

如圖 23, 此法量測左右兩側齒面與節圓相交處的齒厚,在量測時是以

齒頂為基準。

在此將齒厚游標卡尺的用法及順序說明於下 :

(1).先把本尺爪對準滑塊爪 ,使齒厚尺的 0 點確定。此時因卡尺兩爪部的

前端容易磨損 ,必須小心。

(2). 把量齒高的榫舌對合卡尺的齒高,用進給螺絲固定。然後用進給輪來

移動齒高滑塊 ,使它對準游標卡尺,再用固定螺絲把滑塊固定。

(3).把榫舌的測定面接觸到齒輪的齒冠圓 (外周), 推動進給輪來進給齒厚

滑塊 ,使滑塊爪的測定面與齒面接觸時,由游標卡尺的刻度讀出其尺寸 。

齒厚滑塊的進給法與高滑塊相同。

2. 跨齒厚

圖 24

如 圖 24 ,測定部位是在齒輪圓周上各差 90度的齒寬中央處。用錶規與

卡尺組合而成的測定器, 可用單手操作,在小齒輪的測定時非常方便。

3. 跨銷值

圖 25

齒厚測定方面還有銷徑 (Over Pin) 法。這是在相對於正齒輪直徑上的齒 溝( 偶數溝)中

各插入銷, 然後測定其外側尺寸(圖 25)(內齒輪時測其內側 尺寸(圖 26)),而求出齒厚

的方法。在螺旋齒輪的情況 ,外齒是量測兩量銷 或珠子外側的距離 ,內齒輪是量測兩個珠

子中間的距離。

齒厚量測必須注意的事項

齒厚的量測方法各有其必須注意的事項 ,茲分述如下:

1.弦齒厚 :量測弦齒厚應在節圓處。

2.跨齒厚 :跨齒數的選擇最好能使量測的接觸點置於節圓處。

3.跨銷值 :量測的直線距離要能垂直齒輪軸線方向。

4.量測位置 :弦齒厚與跨齒厚的量測位置應取齒面寬一半處,每隔大約 90度作 一選擇來量測。

跨銷值法亦置於齒面寬的一半處, 以大約垂直的 兩跨銷處作量測。

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齒輪中心距及節圓直徑之測定

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教授您好,我是徐嘉鴻,上一篇同樣主旨的我忘記標明我的姓名

齒輪中心距及節圓直徑之測定

事實上,齒輪的精度按以下幾個項目決定:

*.鄰接節距誤差

*.累積節距誤差

*.法線節距誤差

*.齒形誤差

*.齒溝誤差

*.齒寬方向誤差

綜合說明如下:齒線方向誤差在JIS規格的定義是 " 在節圓上及必要檢查 範圍內,實際齒線曲線與理論上的曲線之間的誤差", 齒線方向誤差的測定以 螺旋齒輪最麻煩。

雖然正齒輪的齒線方向也同樣重要,但在測定上較簡單,只要把測頭按軸方向移動即可。螺旋齒輪則不但要把測頭按軸方向移動,同時 要順箸齒形的螺旋角來旋轉齒輪方可。在 JIS規格中把" 齒溝的偏差"定義為" 把鋼珠或銷的接觸點在節圓附近的齒溝兩側齒面接觸時,兩者半徑方向位置之最大差",亦即 "齒輪的偏心 "。節距的檢測每兩個齒都要做一次,可分為節圓節距與基圓節距,節圓節距在量測時無法真正找到節圓來量測,故一般以接近節圓來進行量測。

圖20

節圓節距量測方法可分為直線距離法和角度量測法兩種。直線距離法如 圖 20根據齒輪中心, 齒輪外徑或齒根徑為基準來量測節圓上兩齒面間的直線距離的方法。

圖 21

角度量測法如 圖 21以齒輪旋轉中心為量測使用的基準,直接量測節圓上各相鄰齒相對中心所夾的角度。角度的量測一般使用光學法。量測基圓節距的方法可分為1. 手動式2.齒中心基準式。

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齒形之測定

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1.齒輪之標準系統說明如下:

(1)20度全深度漸開線

此等齒輪有20度之壓力角。為一廣被使用的囓合系統。ψ等於25度之齒

條,除了角度之改變外,與它相似。

(2)14又1/2 度全深度漸開線

此為一種漸開線齒形,其基本齒條有直邊齒,此種系統之囓合為甚為令人 滿意。假使

齒輪有相當多的齒數。就如將作的解釋,當齒數為少時,若此 等齒輪以轉成過程

(Generating process)之一製成,則因受到清角(under cutting)之作用,可能減少齒與齒之間的

接觸期間。它們不能與14又1/2 度複合系統之齒輪互換使用。齒之輪廓不同,而真正的

齒輪作用無法發 生。

(3)14又1/2 度複合系統

此系統之齒輪作用於一20度之壓力角,而有比全深度系統為短之齒頂與齒 根(Dedendum)。

雖然清角之作用已被減少,但短的齒頂減少了接觸期間。 振動可能發生,尤其在齒數少之

齒輪,因為在齒輪作用中無充分的重疊作 用。

(5)斐羅斯刨齒系統(Fellows Gear Shaper System),此種系統使用20度之壓 力角,

及兩個節徑,如 5/4 、6/8 等等。

2.說明:

漸開線確保作用力沿齒根圓方向並行。

擺線齒形即按兩擺線的連線所形成的齒形。此種齒形除鐘錶外幾乎都不使 用。

3.齒形可以利用下列方法測量:

(1).基圓盤式:

圖 19

使用和被測齒輪的理論基圓(圖 19) 相等的圓盤,和直規接觸在沒會滑 動地情形下來轉動,

直規接觸面上的一點(相當量測頭)就會對應圓盤的轉動 而同步移動,畫出基準的漸開線來。

此機型的缺點為須因應被測齒輪的規格,而使用各種不同的基圓盤,往往 基圓盤精度的不良,

及安裝不適當,都影響到測試的精度。

(2).基圓調節方式:

採用單一的基圓盤及調整基圓的機構,能將量測頭的直線運動因應基圓盤

及被測齒輪的基圓直徑比,作適當的縮小或擴大,創成出基準漸開線。 Read more!

機動學的補充資料

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