空心转轴结构概说.doc

一字型转轴分为空心结构及实心结构
空心结构: 此结构为利用公轴外径与母轴内径干涉，使公、母轴转动时产生扭力，不同于实心结构是利用套筒之干涉于公母轴间。
如下图

另外依公轴之油沟形式另有其他斜沟及无沟两种形式，为空心结构中之分类。如下图

空心结构之干涉：
空心结构之转轴：其构造十分简单、容易生产、影响扭力之因素即为公轴与母轴配合时之干涉量，但在一定之尺寸范围内其干涉量不得过大，否则即产生结构破坏，所以需要求较精密之尺寸公差，符合所需干涉要求。
空心结构之强度：
为了实际应用之扭力值以及装配上方便之需要，都将公轴之实心去除成为空心之公轴，故称之为空心结构。结构空心之强度，对扭力的影响亦非常大。目前最主要控制扭力范围之方式，主要就以干涉值以及公轴空心之强度设计，来配合母轴之外观尺寸需要。
切槽之设计：
一般而言，若以相同外观体积之空心结构可设计出较高扭力值之转轴，但为了考虑其寿命稳定性，需给予公母轴干涉摩擦时，增加公轴之挠度以期寿命稳定。另外均会于公轴套入母轴之截面上，对公轴切入一槽，其宽度与深度则依设计者扭力要求之需要作设计，亦可作为二次扭力调整之辅助。
油沟之设计：
原则上公母轴间之配合，干涉摩擦面积愈大，可产生之扭力值愈大，油沟之设计虽减少摩擦面积，却常用于较高扭力值的转轴中，其原因可对公母轴干涉所产生之径向压力探讨：
“『径向压力=径向力/圆周面积』” ;
“『摩擦力=径向压力*摩擦系数』”
可知油沟虽减少摩擦面积，却在相同之径向力下，产生更高之径向压力，而得到相同之摩擦力。
油沟之作用:
在较高的扭力转轴转动一段时间后，于摩擦面间磨屑逐渐产生，油沟除了供油蕴含外，也提供了愈来愈多的磨屑及时排出摩擦面之沟槽，避免磨屑影响扭力的不稳定，甚至是造成公母轴间的磨损，导致寿命减短。
斜沟与直沟之差别:
转轴的扭力值愈高磨屑愈难排出于摩擦面外，斜沟更助于转动的行径时更直接排出磨屑，而且在转动之方向与斜沟之方向成一夹角，即可将外力于转轴转动时分解成一「径向力」与「轴向分力」，增加公母轴抵抗外力之稳定能力。
空 心 结 构 之 转 轴 各 项 参 考 数 据　
编号
扭力值范围
公轴重要尺寸
母轴重要尺寸
配合公称尺寸
油沟
外径
内径
径差
槽深
槽宽
内径
外径
径差
径干涉
干涉深度
J003
28.0 ~ 32.0 kgf-cm
X
8.10
5.30
2.80
7.60
1.80
8.04
12.00
3.96
0.06
5.20
J003-A
32.0 ~ 36.0 kgf-cm
X
8.10
5.30
2.80
7.60
1.00
8.04
12.00
3.96
0.06
5.20
J003-B
38.0 ~ 42.0 kgf-cm
斜沟
8.12
4.90
3.22
7.00
1.00
8.04
12.00
3.96
0.08
5.50
J003-C
35.0 ~ 42.0 kgf-cm
斜沟
9.09
4.90
4.19
7.00
1.00
9.02
12.00
2.98
0.07
4.50
J003-D
15.0 ~ 17.0 kgf-cm
X
8.10
5.30
2.80
7.60
1.00
8.04
12.00
3.96
0.06
4.20
J003-E
33.0 ~ 37.0 kgf-cm
斜沟
9.09
5.30
3.79
7.20
1.00
9.02
12.00
2.98
0.07
4.50
J003-F
18.0 ~ 22.0 kgf-cm
X
8.10
5.30
2.80
7.60
1.00
8.04
12.00
3.96
0.06
3.90
J003-H
24.0 ~ 28.0 kgf-cm
斜沟
9.08
5.30
3.78
7.00
1.00
9.02
12.00
2.98
0.06
4.60
J003-K
44.0 ~ 48.0 kgf-cm
斜沟
9.11
5.30
3.81
7.00
1.00
9.02
12.00
2.98
0.09
4.60
D009
6.3 ~ 7.3 kgf-cm
直沟
5.60
3.80
1.80
7.00
1.00
5.50
7.00
1.50
0.10
3.00
J006
5.5 ~ 6.5 kgf-cm
直沟
4.10
2.00
2.10
4.50
0.60
4.04
6.50
2.46
0.06
2.00
J005
4.5 ~ 5.5 kgf-cm
直沟
3.88
1.60
2.28
4.90
0.80
3.82
5.00
1.18
0.06
2.20
D201-A
8.0 ~ 9.0 kg-cm
X
5.10
3.00
2.10
7.30
0.80
5.02
7.00
1.98
0.08
5.70
结论:
以目前空心结构之扭力值 以及尺寸需求 取以上数种典型过去成品之型号 分析其中之主要尺寸配合之数据 约略可交叉分析出我们之前所判断之特质 并加以左证 其主要特质如下:
扭力值:扭力值之大小主要取决之关键 即为公母轴配合所产生的干涉 但干涉之范围必须受限公母轴之强度 尺寸愈大者 愈可设计出较大扭力值之空心结构转轴
油沟:当所需要之扭力非常大 而公母轴尺寸受限时 往往干涉均接近上限 此时摩擦之破坏 较为严重 尤要注意磨屑之产生与排出 可得较为稳定扭力寿命
径干涉: