地特四等申論題
110年
[機械工程] 機械設計概要
第 一 題
📖 題組：
傳動軸與軸承之組裝設計圖上顯示其軸承標稱號碼為「6312-C3」，且與軸之組裝配合為「H6/k7」，經查 6 級之標準公差為 0.019，而 k7 上、下公差分別為（+0.015, +0.002），則： (一) 軸承記號之「C3」是什麼意思？（5 分） (二) 軸與軸承之配合過盈量（或餘隙）為多少？（10 分） (三) 若為方便組裝軸承，設計要求其與軸間須留有至少 0.020 以上之間隙時，則軸承需要在油中加熱至何溫度？（軸承之材料線膨脹係數為 15x10^-6 mm/mm-°C、室溫以 25°C 計。）（10 分）
傳動軸與軸承之組裝設計圖上顯示其軸承標稱號碼為「6312-C3」，且與軸之組裝配合為「H6/k7」，經查 6 級之標準公差為 0.019，而 k7 上、下公差分別為（+0.015, +0.002），則： (一) 軸承記號之「C3」是什麼意思？（5 分） (二) 軸與軸承之配合過盈量（或餘隙）為多少？（10 分） (三) 若為方便組裝軸承，設計要求其與軸間須留有至少 0.020 以上之間隙時，則軸承需要在油中加熱至何溫度？（軸承之材料線膨脹係數為 15x10^-6 mm/mm-°C、室溫以 25°C 計。）（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
軸承記號之「C3」是什麼意思？（5 分）
思路引導 VIP
看到軸承代號後面的「C」系列附加記號，應立刻聯想到「內部游隙（內部間隙）等級」。C3 代表大於標準（CN/C0）的游隙，通常用於高溫或過盈配合較緊的工作環境以防卡死。
小題 (二)
軸與軸承之配合過盈量（或餘隙）為多少？（10 分）
思路引導 VIP
看到此題，先由軸承代號「6312」推算基本尺寸（12×5=60 mm），再根據「H6/k7」及題目給定的數值列出孔與軸的上、下偏差。最後利用「最大餘隙 = 孔最大 - 軸最小」與「最大過盈 = 軸最大 - 孔最小」求出結果，並依此判定配合種類。
小題 (三)
若為方便組裝軸承，設計要求其與軸間須留有至少 0.020 以上之間隙時，則軸承需要在油中加熱至何溫度？（軸承之材料線膨脹係數為 15x10^-6 mm/mm-°C、室溫以 25°C 計。）（10 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先從軸承代號解碼出『基本尺寸(內徑)』，接著判斷在最不利組裝(最大過盈)的狀況下，軸的最大尺寸是多少。將此最大尺寸加上題目要求的安全間隙，即可求出軸承孔需膨脹的總量，最後代入熱膨脹公式求出目標溫度。
軸承內部游隙等級
💡 軸承運轉前預留的內部間隙，用以補償熱膨脹及配合擠壓。
| 比較維度 | 標準游隙 (CN/C0) | VS | C3 游隙 |
|---|---|---|---|
| 標記方式 | 通常省略不標 | — | 明確標註 C3 |
| 間隙空間 | 較小，屬常規設計 | — | 較大，預留緩衝 |
| 典型配合 | 間隙配合或輕過渡 | — | 緊密的過盈配合 |
💬C3 游隙是為了預防軸承在緊配合或高溫運轉下發生「死鎖」。
