轴的材料
轴
第十一章轴1-1 基础知识一、轴的分类、材料及设计准则1．轴的分类轴是组成机器的主要零件之一。
其主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。
按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。
工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。
只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。
只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。
轴还可按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。
曲轴通过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。
直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。
2．轴的常用材料轴的常用材料主要采用碳素钢和合金钢。
碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，所以应用较为广泛。
合金钢具有较高的机械强度，可淬性也较好，可在传递大功率并要求减轻重量和提高轴颈耐磨性时采用。
常用钢材有：1）优质碳素钢35，40，45，50钢等，其中最常用的是45钢；2）合金结构钢20Cr，40Cr，35CrMO，40MnB，40CrNi等。
对于不重要的或受力较小的轴以及一般的传动轴可使用Q235，Q255，Q275等普通碳素钢制造。
形状复杂的轴，也可以采用铸钢、合金铸铁和球墨铸铁制造。
在一般工作温度下，各种钢的弹性模量E的数值相差不大，因此选用合金钢，采取热处理方法都只能提高轴的疲劳强度或耐磨性，对提高轴的刚度没有实效。
3．轴的失效形式及设计准则轴在弯矩或扭矩作用下产生的应力一般为变应力，因此轴的主要失效形式是疲劳断裂。
设计时一般应进行疲劳强度校核。
对于瞬时过载很大，应力性质较接近于静应力的轴，可能产生塑性变形，还应按最大载荷进行轴的静强度校核。
对于有刚度要求的轴（如机床主轴，跨度大的蜗杆轴等），应进行刚度计算。
对高转速轴（如汽轮机轴）或载荷作周期性变化的轴，为防止共振，还要进行振动稳定性计算。
轴的设计应满足下列几方面的要求：合理的结构、足够的强度、必要的刚度和振动稳定性及良好的工艺性等。
一般而言，轴的设计主要包括两个方面的内容：轴的结构设计和轴的强度计算。
轴的常用材料及其机械性能
轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。
轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。
对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。
对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi 等。
球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。
特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。
根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。
对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。
在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。
轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。
轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。
为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。
对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。
轴的常用材料及其机械性能(MPa)各种发动机曲轴材料及热处理各种凸轮轴材料及热处理工艺机床主轴材料和热处理半轴常用材料及技术要求。
轴的材料及选择
轴的材料及选择
轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：
1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；
2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；
3.轴的材料来源和经济性等。
轴的常用材料是碳钢和合金钢。
碳钢比合金钢价格低廉，对轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：
1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；
2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；
3.轴的材料来源和经济性等。
轴的常用材料是碳钢和合金钢。
碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢。
尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。
合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。
如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。
值得注意的是：由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。
低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。
球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。
只是铸件质量难于控制。
轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。
锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。
轴的常用材料有哪些
轴的常用材料有哪些
轴是一种用于传递动力和扭矩的机械零件，广泛应用于各种机械设备中。
根据
不同的使用场景和要求，轴的材料也有所不同。
下面将介绍一些轴常用的材料及其特点。
1.碳素钢。
碳素钢是一种常见的轴材料，具有良好的强度和硬度，适用于一般机械设备中。
碳素钢轴经过热处理后，可以获得更高的硬度和耐磨性，适用于承受较大载荷和高速旋转的场合。
2.合金钢。
合金钢是由碳素钢中添加一定比例的合金元素（如铬、镍、钼等）而成，具有
更高的强度、硬度和耐磨性。
合金钢轴适用于承受高温、高压或腐蚀环境下的工作条件，如汽车发动机、航空发动机等。
3.不锈钢。
不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，适用于在潮湿、腐蚀性环境中工作的轴。
不锈
钢轴常用于化工设备、海洋工程等领域，能够保持良好的表面光洁度和机械性能。
4.铝合金。
铝合金轴具有较轻的重量和良好的导热性能，适用于要求轴重量轻、散热性能
好的场合。
铝合金轴常用于航空航天、汽车制造等领域，能够满足高速旋转和高温条件下的要求。
5.钛合金。
钛合金轴具有良好的耐腐蚀性能和高强度，是一种理想的轴材料。
钛合金轴常
用于航空航天、船舶制造等领域，能够满足复杂工作条件下的要求。
总的来说，轴的材料选择应根据具体的工作条件和要求进行综合考虑。
在选择
轴材料时，不仅要考虑其力学性能，还要考虑其耐磨性、耐腐蚀性、导热性等特点，以确保轴能够在各种复杂的工作环境中稳定可靠地工作。
希望以上内容能够对您有所帮助。
轴常用材料的选用
轴常用材料的选用轴是机械设备中的一种重要零件，主要用于承载和传递力量，使机械能够正常运转。
轴的选材直接关系到机械设备的性能、使用寿命和安全性。
常用的轴材料有金属和非金属两大类，下面将就轴常用材料的选用进行介绍。
金属轴常用材料的选用：1.碳素钢：碳素钢具有良好的机械性能，抗拉强度和抗震性能较高，适用于一般负载和低速运动的轴。
2.合金钢：合金钢具有较高的强度和硬度，耐磨性强，适用于承受较大负载和高速运动的轴，如汽车传动轴、发动机曲轴等。
3.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，在湿润或腐蚀环境中使用能够减少轴的磨损和氧化，适用于耐腐蚀要求较高的轴。
4.铜合金：铜合金具有良好的导热性和导电性，适用于高速运动时需要较好的散热性能的轴，如电机、发动机内部的轴。
5.铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的强度，适用于重量要求较轻的轴，如飞机、航天器等。
非金属轴常用材料的选用：1.陶瓷：陶瓷具有高温稳定性和耐磨性，适用于高温环境和对轴与轴套磨损要求较高的场合，如高温烘干炉、化工设备等。
2.聚合物：聚合物具有良好的耐磨性和自润滑性能，适用于无润滑或少润滑的场合，如食品加工机械、医疗设备等。
在选用轴材料时，需考虑以下几个因素：1.负载类型和大小：负载情况是选材的主要依据，根据实际工作条件选择合适的材料。
2.运动速度：高速运动时轴对材料的要求较高，需选用相对强度较高的材料。
3.工作温度：高温和低温环境对轴材料的选择有一定影响，需根据工作温度范围选用合适的材料。
4.耐腐蚀性：若工作环境存在腐蚀性介质，需选用耐腐蚀材料，如不锈钢等。
5.经济性：在满足工作要求的前提下，需考虑材料的价格以及加工成本，选择经济合理的材料。
综上所述，轴的选材是根据实际工作条件和要求综合考虑的，在不同条件下可能选用不同的材料。
合理的轴材料选用能够提高设备的性能和使用寿命，因此在设计和选择轴材料时需仔细考虑各个因素的影响。
适合做轴的材料
适合做轴的材料
适合做轴的材料
轴是一种机械零件，通常用于支撑和转动其他部件。
由于其特殊的功能，需要选择适合做轴的材料。
下面是几种适合做轴的材料：
1. 钢
钢是一种常用的轴材料，由于其高强度和耐磨性能，被广泛应用于机械制造领域。
其中最常见的是碳钢、合金钢和不锈钢。
碳钢轴通常用于低速、低负荷和低摩擦环境下，例如传送带、输送机等。
合金钢轴通常用于高速、高负荷和高摩擦环境下，例如汽车发动机、飞机引擎等。
不锈钢轴则通常用于腐蚀性环境下，例如食品加工设备、医疗器械等。
2. 铝
铝是一种轻质、耐腐蚀的金属材料，具有良好的导热性能和可加工性能。
铝制轴通常用于低负荷和低速度环境下，例如电动工具、家电制品等。
3. 铜
铜是一种优良的导电材料，具有良好的导热性能和抗腐蚀性能。
铜制轴通常用于高速度和高温度环境下，例如电机、发电机等。
4. 碳纤维
碳纤维是一种轻质、高强度、高刚性的材料，具有优异的耐磨性能和抗腐蚀性能。
碳纤维轴通常用于高速度和高负荷环境下，例如赛车、飞机等。
总之，选择适合做轴的材料需要根据具体的使用环境和要求来确定。
在选择时应考虑到材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性、导热性等因素，并结合实际情况进行综合评估。
轴的常用材料范文
轴的常用材料范文轴是指能够传输力或者承受力的机械元件，广泛应用于各种机械设备中。
轴的材料选择直接影响着轴的性能、寿命和可靠性，所以轴的材料选择非常重要。
下面是一些常用的轴的材料。
1.碳钢：碳钢是最常见的轴材料之一，具有良好的机械性能和可加工性。
常见的碳钢材料有45钢、40Cr和35CrMo等。
碳钢轴具有良好的韧性和强度，适用于一般要求不高的轴。
2.不锈钢：不锈钢轴具有良好的抗腐蚀性能和强度，适用于要求高耐蚀性的场合。
常见的不锈钢材料有304、316和630等。
不锈钢轴广泛应用于食品机械、医疗设备和化工设备等领域。
3.铝合金：铝合金轴具有良好的强度和良好的抗腐蚀性能，同时具有较低的密度。
铝合金轴适用于要求轻量化和良好耐腐蚀性能的场合。
常见的铝合金材料有6061、7075等。
5.钛合金：钛合金轴具有良好的强度和良好的抗腐蚀性能，同时具有较低的密度。
钛合金轴适用于要求高强度和轻量化的场合，如航空航天领域。
常见的钛合金材料有Ti-6Al-4V和Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等。
6.铸铁：铸铁轴具有良好的耐磨性和强度，适用于要求高强度和耐磨性的场合。
常见的铸铁材料有灰铸铁、球墨铸铁等。
铸铁轴主要应用于重型机械设备中。
7.聚合物材料：聚合物材料轴具有良好的自润滑性和吸震性能，适用于不需要高强度和硬度的场合。
常见的聚合物材料有聚酰胺、聚酰亚胺等。
聚合物轴广泛应用于汽车、纺织和家电等领域。
以上是一些常用的轴的材料，选择适合的轴材料需要综合考虑轴的工作条件、负载要求、环境腐蚀性和机械性能等因素。
轴的常用材料有哪些
轴的常用材料有哪些轴是机械传动中常见的零部件，其材料选择直接影响到机械传动的性能和使用寿命。
常用的轴材料主要包括钢、铝合金、铜合金和塑料等。
不同的材料具有不同的特性和适用范围，下面将对这些常用的轴材料进行介绍。
一、钢。
钢是最常见的轴材料之一，其优点是强度高、刚性好、耐磨性强，适用于承受大扭矩和重载的场合。
常见的钢材包括碳钢、合金钢和不锈钢等，其中碳钢价格低廉，适用于一般要求不高的传动轴；合金钢具有较高的强度和硬度，适用于承受较大载荷和高速旋转的轴；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于潮湿或腐蚀性环境下的轴。
二、铝合金。
铝合金轴具有重量轻、导热性好、耐腐蚀等优点，适用于要求轴重量轻、速度快、耐腐蚀的场合。
铝合金轴的缺点是强度和硬度较低，不适用于承受大扭矩和重载的场合。
因此，铝合金轴主要应用于航空航天、汽车和摩托车等领域。
三、铜合金。
铜合金轴具有良好的导热性、耐磨性和耐腐蚀性，适用于高速旋转和高温环境下的轴。
铜合金轴常见的材料有青铜、铝青铜和锡青铜等，其中青铜具有较好的耐磨性和导热性，适用于高速旋转的轴；铝青铜具有较高的硬度和耐磨性，适用于承受较大载荷的轴；锡青铜具有较好的耐蚀性，适用于腐蚀性环境下的轴。
四、塑料。
塑料轴主要包括聚乙烯、聚丙烯、尼龙和聚甲醛等，其优点是重量轻、绝缘性好、耐腐蚀等，适用于要求轴重量轻、绝缘性能好的场合。
但塑料轴的强度和硬度较低，不适用于承受大扭矩和重载的场合，因此主要应用于一些低载荷、低速度的传动系统中。
综上所述，不同的轴材料具有不同的特性和适用范围，选择合适的轴材料需要根据具体的使用场合和要求来进行综合考虑。
在实际应用中，除了材料本身的特性外，还需要考虑到成本、加工工艺、使用环境等因素，以确保选择的轴材料能够满足机械传动的要求。
轴材料的选择方式和设计
轴材料的选择方式和设计轴是一个用于旋转运动的机械元件，主要用于支撑和传递力矩。
在进行轴的选择和设计时，需要考虑多个因素，包括应力、强度、重量、成本和摩擦等。
下面将详细介绍轴材料的选择方式和设计。
一、轴材料的选择方式：1.强度要求：根据轴所承受的轴向载荷和弯矩，选择具有足够强度的材料。
常用的高强度材料有碳钢、合金钢、不锈钢等。
2.磨损和摩擦：要考虑轴与其他零件之间的摩擦和磨损，尽量选择具有良好的耐磨性和低摩擦系数的材料。
如铜合金、钼合金等。
3.腐蚀环境：根据轴所处的使用环境，选择具有良好的耐腐蚀性能的材料，如不锈钢、耐酸碱钢等。
4.温度和热膨胀：对于工作在高温环境下的轴，需要选择能够耐高温变形的材料，如高温合金、镍基合金等。
5.重量：轴的重量对于整个系统的性能和效率有一定影响，因此在允许范围内，选择轻质材料可以减轻负荷，提高效率。
二、轴的设计原则：1.直径设计：根据轴的承载能力和弯矩，采用适当的公式确定轴的直径。
一般情况下，较小的直径意味着较小的阻力和较低的负载，但要保证足够的强度。
2.强度设计：根据轴的材料和截面形状，计算轴材料承受载荷的最大强度和应力。
确保轴材料在其允许的强度范围内工作。
3.刚度设计：在高速旋转或精密运动的应用中，要求轴具有较高的刚度，以减少弯曲和变形。
可以采用增加直径或改变材料来提高刚度。
4.表面处理：为了减小摩擦和磨损，可以对轴进行表面处理，如打磨、涂覆或加装套管等，以改善表面硬度和光滑度。
三、轴材料的常用选择：1.碳钢：碳钢具有较高的强度和刚性，成本较低，广泛应用于一般工程中。
2.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性和强度，尤其适用于潮湿、酸碱环境下的工作。
3.铜合金：铜合金具有良好的导热性和耐磨性，常用于高速旋转和高温应用中。
4.铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的导热性能，适用于轻负载和高速运动的应用。
5.钛合金：钛合金具有良好的耐腐蚀性和高温性能，但成本较高，适用于高要求的工作环境。
轴的常用材料
轴的常用材料
轴是机械设备中常见的零部件，它承载着旋转部件的转动，因此对轴的材料要求较高。
常用的轴材料有钢、铝、铜、塑料等，不同的材料具有不同的特点和适用范围。
首先，钢是最常见的轴材料之一。
钢具有良好的强度和硬度，能够承受较大的载荷和冲击，因此在要求较高的机械设备中广泛应用。
钢材的优点是稳定可靠，适用于大多数机械设备的轴承部件，但缺点是重量较大，不适合要求轻量化的设备。
其次，铝是一种轻质的轴材料。
铝具有良好的导热性和导电性，适用于一些对重量要求较低的设备。
铝轴的优点是重量轻，适用于一些需要降低设备整体重量的场合，但缺点是强度和硬度相对较低，不适合承受大的载荷和冲击。
另外，铜也是常用的轴材料之一。
铜具有良好的导热性和耐腐蚀性，适用于一些特殊环境下的设备。
铜轴的优点是耐腐蚀，适用于一些特殊环境下的设备，但缺点是成本较高，不适合大规模应用。
最后，塑料作为一种新型的轴材料，正在逐渐得到应用。
塑料轴具有重量轻、耐腐蚀、绝缘等优点，适用于一些特殊场合的设备。
塑料轴的优点是重量轻，适用于一些对重量要求较低的设备，但缺点是强度和硬度较低，不适合承受大的载荷和冲击。
综上所述，不同的轴材料具有各自的特点和适用范围，选择合适的轴材料需要根据具体的机械设备要求和工作环境来进行综合考虑。
在实际应用中，可以根据设备的要求和性能指标，选择合适的轴材料，以确保设备的稳定运行和长期使用。
轴的常用材料结构设计强度设计
轴的常用材料结构设计强度设计轴是一种用于转动传递动力的机械元件，常用于机械设备和工具中。
轴的常用材料、结构设计和强度设计对于确保机械设备的正常运行和使用寿命具有重要影响。
下面将从这三个方面进行详细介绍。
一、常用材料1.碳素钢：碳素钢是最常用的轴材料之一，它具有优良的机械性能和可焊性，价格相对较低。
碳素钢常用于一般机械设备轴的制造。
2.铁素体不锈钢：铁素体不锈钢具有良好的耐腐蚀性和机械性能，适用于对耐腐蚀性要求较高的轴，例如化工设备等。
3.高速钢：高速钢具有优良的耐磨性和高温强度，适用于高速运转的轴，例如汽车发动机曲轴等。
4.铝合金：铝合金具有低密度和良好的导热性，适用于重量要求较轻的轴部件，例如航空航天设备和摩托车等。
5.钛合金：钛合金具有优良的耐腐蚀性和高强度，适用于对轴要求高温、高压和腐蚀环境下使用的设备，例如船舶和化工设备等。
二、结构设计1.双蜗轮轴：双蜗轮轴是一种常见的轴结构设计，通过两个蜗轮的联动来达到增速或降速的目的。
这种结构设计可实现轴的复合运动，并能在设计时根据需求选择不同的速比。
2.锥齿轮轴：锥齿轮轴是一种将转动力传递给非平行轴的结构设计。
锥齿轮轴由一对齿数不同的对称锥齿轮组成，通过锥齿轮的啮合来实现力的传递。
这种结构设计适用于大功率传动和高速传动。
3.柱状齿轮轴：柱状齿轮轴是一种将转动力传递给平行轴的结构设计。
柱状齿轮轴由一对齿数相同的对称柱状齿轮组成，通过柱状齿轮的啮合来实现力的传递。
这种结构设计适用于平行轴的中小功率传动。
4.花键连接轴：花键是一种常见的轴连接结构，通过花键的嵌入和轴的切槽来实现轴和其他部件的连接。
这种结构设计具有简单、可靠的特点，适用于中小功率传动。
轴的强度设计是确保轴能够承受力的传递和外部负载的关键。
强度设计主要包括强度计算和轴的加工处理。
1.强度计算：轴的强度计算包括静态强度计算和动态强度计算。
静态强度计算主要考虑轴在静态负载下的强度，包括拉伸强度、挤压强度和弯曲强度等。
轴材料的选择范文
轴材料的选择范文轴材料是指用于制造轴承、齿轮和其他旋转部件的材料。
在选择轴材料时，需要考虑轴的载荷、速度、温度和环境等因素。
合理选择轴材料可以提高设备的可靠性和耐用性，降低维护成本和故障率。
本文将从常见的轴材料、轴材料的选择因素以及选择轴材料的一般原则等方面进行论述。
常见轴材料主要包括碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金、铜合金和聚合物材料等。
其中，碳钢是最常用的轴材料之一，因为其价格低廉、可加工性好、强度适中等特点。
碳钢适用于一般载荷和速度下的轴承和齿轮，但在高温、腐蚀等特殊环境下，碳钢的性能会受到限制。
合金钢由于含有一定的合金元素，能够提高硬度和耐磨性，适用于高载荷、高速度和高温等严苛条件下的工作。
不锈钢主要用于防腐蚀要求较高的场合，如食品加工设备、化工设备等。
铝合金轴材料由于具有良好的导热性、导电性和低密度等特点，用于空调、电机和汽车等领域。
铜合金轴材料具有良好的耐腐蚀性和导电性能，适用于摩擦和导电要求较高的场合。
聚合物材料由于其自润滑性和良好的耐腐蚀性，用于低载荷、低速度和低温的环境中。
选择轴材料时，需要考虑以下几个因素。
首先是载荷。
载荷大小直接影响材料的强度和硬度的选取。
一般来说，载荷越大，材料的强度和硬度要求就越高。
其次是速度。
速度高会导致轴材料的摩擦和磨损增加，因此需要选择具有好的耐磨性和自润滑性的材料。
再次是温度。
高温环境下，材料的强度和塑性降低，因此需要选择能够在高温下保持良好性能的材料。
最后是环境。
不同的工作环境，如湿润、腐蚀、有害气体等，会对轴材料的性能产生影响，需要选择具有良好耐腐蚀性的材料。
除了以上因素，还有一些常见的选择轴材料的一般原则。
首先是选择经济合理的材料。
碳钢是最常用的轴材料之一，价格低廉，适用于一般情况。
其次是选择加工性好的材料。
加工性指的是加工成本和效率，对于大批量生产的设备来说，加工性能的好坏直接影响生产效率和成本。
再次是选择具有良好耐磨性和硬度的材料。
这些材料能够延长轴的使用寿命和降低维护成本。
轴的材料——精选推荐
轴的材料轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。
轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。
对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。
对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi等。
球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。
特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。
根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。
对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。
在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。
轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。
轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。
为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。
对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。
轴的常用材料及其机械性能轴的分类和用途轴是组成机器的主要零件之一。
轴作为支撑作回转运动零部件（例如齿轮、蜗轮等）的重要零件，常常是机械产品中运动部件设计的核心。
按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。
曲轴（通过连杆机构）可以将旋转运动改变为往复直线运动，或做相反的运动转换。
它是活塞式运动机械及一些专门设备（如曲柄压力机）中的主要零件。
轴的常用材料及主要力学性能
轴常用材料及主要力学性能转轴：支承传动机件又传递转矩，既同时承受弯矩和扭矩的作用。
心轴：只支承旋转机件而不传递转矩，既承受弯矩作用。
(转动心轴：工作时转动；固定心轴：工作时轴不转动)；传动轴：主要传递转矩，既主要承受扭矩，不承受或承受较小的弯矩。
花键轴、空心轴：为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢；轴常用材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中45号钢最为常用。
不太重要及受载较小的轴可用Q235、Q275等普通碳素结构钢；受力较大，轴尺寸受限制，可用合金结构钢。
受载荷大的轴一般用调质钢。
调质钢调质处理后得到的是索氏体组织，它比正火或退火所得到的铁素体混合组织，具有更好的综合力学性能，有更高的强度，较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度。
调质钢：35、45、40Cr、45Mn2、40MnB、35CrMo、30CrMnSi、40CrNiMo ；大截面非常重要的轴可选用铬镍钢；高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢；在一般工作温度下，合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相近，为了提高轴的刚度而选用合金结构钢是不合适的。
轴的强度计算轴的强度计算一般可分为三种：1:按扭转强度或刚度计算；2:按弯扭合成强度计算；3:精确强度校核计算1:按扭转强度或刚度计算按扭转强度及刚度计算轴径的公式表6—1—18注：当截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。
剪切弹性模量G=79.4GPa时的B值表6— 1 —20注：1•表中p值为每米轴长允许的扭转角；2•许用扭转角的选用，应按实际而定。
参考的范围如下：要求精密，稳定的传动，取C p=0.25〜0.5 (° )/ m 一般传动，取C p=0. 5〜1 (° )/ m ;要求不高的传动，可取C p大于1 ( ° )/ m ；起重机传动轴C p=15，〜20，/m；注：1.表中T值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转剪应力。
轴的材料主要是
轴的材料主要是
轴是机械设备中的重要零部件，其材料选择直接影响到设备的性能和使用寿命。
轴的材料主要包括金属材料和非金属材料两大类。
金属材料是轴的常用材料之一，主要包括普通碳素钢、合金钢、不锈钢等。
普
通碳素钢具有良好的可加工性和热处理性能，适用于一般要求不高的轴承零件；合金钢由于添加了合金元素，具有较高的强度和硬度，适用于承受较大载荷和高速旋转的轴承零件；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于要求较高的环境下使用的轴承零件。
非金属材料也是轴的重要材料之一，主要包括塑料、陶瓷等。
塑料轴由于具有
良好的自润滑性和耐磨性，适用于一些特殊要求的轴承零件；陶瓷轴由于具有良好的耐磨性和耐高温性能，适用于高速、高温、高精度的轴承零件。
在选择轴的材料时，需要综合考虑轴的工作条件、使用要求、成本控制等因素。
不同的材料具有不同的特性，需要根据具体情况进行选择，以满足设备的性能要求和使用寿命的需求。
总的来说，轴的材料选择是一个复杂而重要的工作，需要充分考虑各种因素，
才能选择出最适合的材料，以确保设备的正常运行和长期稳定性能。
轴一般用什么材料
轴一般用什么材料
在机械加工中，轴是一种常见的零件，它通常用于支撑和传动旋转的零件。
轴的材料选择对于机械零件的性能和使用寿命具有重要的影响。
那么，轴一般用什么材料呢？下面我们就来详细探讨一下。
首先，轴的材料选择应该考虑到其机械性能和使用环境。
一般来说，轴需要具有较高的强度和硬度，以承受旋转时的载荷和摩擦。
因此，常见的轴材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢和铝合金等。
这些材料都具有较高的强度和硬度，能够满足轴在工作时的要求。
其次，轴的使用环境也是选择材料的重要考虑因素。
如果轴需要在潮湿或腐蚀性环境中工作，不锈钢就是一个很好的选择，因为不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。
而如果轴需要在高温或低温环境中工作，合金钢或特殊合金就是更合适的选择，因为这些材料具有较好的高温或低温强度。
另外，对于一些特殊要求的轴，比如需要具有较高的耐磨性或耐疲劳性的轴，可以选择表面经过特殊处理的材料，比如表面淬火处理的碳素钢轴或表面镀铬的合金钢轴等。
这些表面处理能够提高轴的表面硬度和耐磨性，延长轴的使用寿命。
总的来说，轴的材料选择应该综合考虑其机械性能、使用环境和特殊要求。
合适的材料选择能够保证轴具有良好的强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨性，从而保证机械零件的正常工作和使用寿命。
在实际应用中，需要根据具体的情况来选择合适的轴材料，才能够更好地满足工程需求。
综上所述，轴一般使用的材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢和铝合金等，选择合适的材料需要考虑机械性能、使用环境和特殊要求。
通过合理的材料选择，能够保证轴具有良好的性能和使用寿命，从而更好地满足工程需求。
轴的材料——精选推荐
轴的材料轴的失效多为疲劳破坏，所以轴对材料的要求是：具有足够的疲劳强度，对应力集中的敏感性小，具有足够的耐性，易于加工和热处理，价格合理。
轴的常用材料主要是碳素钢、合金钢和铸钢。
1．碳素钢在轴的材料中常用的有30、35、40、45、和50等优质碳素钢，尤以45纲应用最为广泛。
用优质碳素钢制造的轴，一般均应进行正火或调制处理，以改善材料的力学性能。
不重要的或受力较小的轴可用Q235A、Q255A，Q275A 等普通碳素钢制造，一般不进行热处理。
2．合金钢合金钢比碳素钢具有更好的力学性能和热处理性能。
但对应力集中较敏感，价格也较贵，因此多用于重载、高温、要求尺寸小、重量轻、耐磨性好等特殊要求的场合。
需要指出的是，合金钢和碳素钢的弹性摸量相差很小，因此在形状和尺寸相同的情况下，用合金钢来替代碳素钢不能提高轴的钢度。
此外在设计在设计合金钢轴时，必须注意从结构上减小应力集中和减少其表面粗糙度。
3．铸铁球墨铸铁和高强度铸铁适应于形状复杂的轴或大型转轴。
其优点是不需要锻压设备、价廉、吸阵性好，对应力集中不敏感；缺点是冲击韧性低，铸造质量不易控制。
毛坯的形式有棒料和锻造两种，前者应用与单件小批量生产，尤其是适用于光滑轴和外圆直径相差不大的阶梯轴，对于相差较大的阶梯轴则往往采用锻件。
锻件还可以获得较高的抗拉，抗弯和抗扭强度。
单件小批生产一般采用自由段，批量生产则采用模锻造，大批量生产时若采用带有贯穿孔的无缝钢管毛坯，能大大节省材料和机械加工量本轴是属于中、小轴，在减数器重工作时要承受各种负荷和冲击载荷并且要具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，因此该轴材料选用45钢即可满足其要求。
根据图样可看出外圆直径尺寸相差不大，故选择¢85mm的热轧圆钢作毛坯。
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11.1 概 述
11.1.1 轴的作用
做回转运动的传动 零件，如图所示减速 器示意图中的齿轮、 联轴器等，都是安装 在轴上，并通过轴实 现传动。因此，轴的 主要功用就是支承零 件并传递运动和动力。
轴的分类
轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。
一、按照承受载荷的不同，轴可分为：
➢ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 ➢ 心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。
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如图所示，共有7处错误。 （1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （2）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确； （3）键过长，无法装配； （4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （5）没有退导槽，螺母无法拧紧，轴承定位不可靠； （6）半联轴器没有定位。 （7）轴过长。
11.3 轴的结构设计
轴的结构设计主要取决于轴在机器中的 安装位置及形式，轴上零件的定位、固定 以及联接方法，轴所承受的载荷，轴的加 工工艺以及装配工艺要求等
如果轴的结构设计不合理，可能会影响 轴的工作能力，增加轴的制造成本或轴上 零件装配的困难。因此轴的结构设计是轴 设计中的重要内容
11.3.1 轴的结构及各部分名称
轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝 轴和直轴。
直轴又可分为截面相等的光轴和截面分段变化的阶梯轴 工程中最常见的是同时承受弯矩和转矩作用的阶梯轴
曲轴 阶梯轴
光轴 挠性钢丝轴
11.1.3 轴设计的要求和步骤
1.轴的设计要求
（1）结构设计要求 轴应具有合理的结构形状和尺 寸。 （2）工作能力要求 轴应具有足够的疲劳强度，对 于某些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方 面的要求
为使轴便于装配，轴端应有倒角 、中心孔。 对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆
轴肩高度不能妨碍零件的拆卸
3.标准尺寸要求
轴上的零件多数都是标准零件，如滚动轴承、联轴 器、圆螺母等，因此与标准零件配合处的轴段尺寸必须 符合标准零件的标准尺寸系列
4.提高轴的疲劳强度
加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就可 以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的表 面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度
2.制造工艺和装配工艺要求
制造工艺要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工 成本。
轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的圆角半 径、倒角等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
➢ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。
传动轴
传动轴1端接变速器，2端接后桥齿轮系
心轴
转动轴
11.1.2 轴的类型
同时承受弯矩和转矩作用的轴称为转轴，如图所示的输入 轴Ⅰ和输出轴Ⅱ
只承受转矩作用的轴称为传动轴，如图的电动机轴
只承受弯矩作用的轴称为心轴， 如图所示的火车轮轴。
2.按结构形状分
转轴设计程序框图
11.2 轴的材料
长期承受交变应力作用下的疲劳破坏是轴的主要失效 形式
因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴 上零件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性 （1）碳素钢 工程中广泛采用35、45、50等优质碳素钢
对于轻载和不重要的轴也可采用Q235、Q275等普通碳 素钢 （2）合金钢 常用于高温、高速、重载以及结构要求紧 凑的轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中 敏感，所以在结构设计时必须尽量减少应力集中 （3）球墨铸铁 耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用 于形状复杂的轴
11.4 轴的工作能力计算
轴的设计步骤
1、按扭转强度初步估算最小轴径。 d 3 T 3 9.55106 P C3 P
0.2[ ]
0.2[T ]n
n
2、轴的结构设计（确定轴各段的直径和长度）
3、按弯扭合成强度校核轴的强度
e
Me W
M 2 (T )2
0.1d 3
[ 1b]
设计如图所示斜齿轮减速 器输出轴。已知：输出功 率 P=15KW，转速 n=280r/min,齿轮直径 d=320mm,所受的作用力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
11.3.2 轴的结构设计中重点解决的问题
1.轴上零件的轴向定位、固定和周向固定
(1)轴向固定 轴上零件的轴向定位主要靠轴肩和轴环或套 筒来完成。
轴肩和轴环
为了保证轴上零件靠紧 定位面，轴肩处的圆角半 径R必须小于零件内孔的 圆角R1 或倒角C1
轴肩高度一般取h= （0.07～0.1）d，轴环宽 度b≈1.4h
对轴的结构基本要求：
1、轴和轴上的零件有准确定位 和固定。
2、轴上零件便于调整和装拆； 3、有良好的制造工艺性； 4、形状、尺寸应尽量减小应力
集中； 5、为了便于轴上零件的装拆，
将轴制成阶梯轴。
2.轴的设计步骤 为转轴设计程序框图，其他类型轴的设计步骤与此
类似，其中结构设计与验算工作能力往往是交叉进行 的，也是最重要的两步
题11-11 分析下图错误
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如图所示，共有6处错误。 （1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （2）键过长，无法装配； （3）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确； （4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （5）轴承处直径和套筒处直径一样，导致装配和加工难度增加; （6）没有密封装置，导致润滑剂流失。
轴上零 件的轴 向固定 就是不 允许轴 上零件 沿轴向 窜动。
常用的轴向固定措施还有:轴的一端可采 用轴端挡圈，如图（a）、套筒过长可采用 圆螺母，如图（b）、受载较小时可采用弹 性挡圈，如图（c）、紧定螺钉如图（d）所 示和销钉等固定。
（2）.周向固定
为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴上零件的周向 固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。
第11章 轴
11.1 概 述 11.2 轴的材料 11.3 轴的结构设计 11.4 轴的工作能力计算 11.5 轴的使用与维护
本章知识导读
1.主要内容
轴的类型、应用、结构设计以及工作能力的 校核
2.重点、难点提示
轴的结构设计以及工作能力的校核。 轴是机器中的重要零件之一，应用很广。 因为它是一个非标准零件，所以轴的设计工 作非常重要。