轴的常用材料、结构设计、强度设计
轴的结构设计,轴的强度计算,轴的刚度计算
详见 P311 图16.3
16.2 轴的结构设计
轴肩处
r C或R 定位轴肩h 3 ~ 5mm，但 C或R 采用套筒、轴端挡圈、 圆螺母处： l轴 B轮
➢ 轴肩由定位面和内圆角组成
b
D h
d D
h C d
k、k 弯矩和转矩作用的有效 应力集中系数 (见附录表1、2， 配合零件的综合影响系 数见附录表3)
16.3 轴的强度计算
a、 a
a
a弯bb 曲和((扭bb 转WMWM应)力) 幅，
MPa；
b b
m、 m 弯曲和扭转平均应力， MPa；
m 0
m
2
表面状态系数（附录表 4及5）；
bmax b
16.2 轴的结构设计
2.轴上零件的周向固定 常用的周向固定方法有键、花键、成形、弹性环、销和过
盈配合等联接。
配合处＋键可传递较大T 配合处设置大倒角 装方便（对中性 ）
16.3 轴的强度计算
设计思路： (1)类比定结构 必要校核计算 (2)强度计算为依据 逐步结构细化（设计， 节约材料） 轴的强度计算主要由三种方法（据轴受载及对安全要求） （1）按许用切应力计算 （2）许用弯曲应力计算； （3）安全系数校核计算。 16.3.1 按许用切应力计算 1.应用（仅与T有关） (1)传动轴计算（主要T） (2)需初步结构化的转轴（只知T）
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
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
轴11．1 内容提要本章主要内容包括：1．轴的功用、类型、特点及应用，轴的常用材料；2．轴的结构设计及轴的设计步骤；3．轴的三种强度计算方法：按扭转强度计算；按弯矩、转矩合成强度计算；按疲劳强度进行安全系数校核计算；4．轴的按静强度计算安全系数的方法，轴的刚度计算、振动计算方法。
本章重点内容是轴的结构设计和强度计算，其中结构设计是本章的难点。
11．2 要点分析1．轴的结构设计轴的结构设计，目的就是要确定轴的各段直径d和各段长度l。
确定直径d时，应先根据转矩初算出受转矩段的最小直径，再逐渐放大推出各段直径；各段长度l需根据轴上零件的尺寸及安装要求情况来确定。
轴没有固定的标准结构，设计时应保证：轴和轴上零件有准确的周向和轴向定位及可靠固定；轴上零件便于装拆和调整；轴具有良好的结构工艺性；轴的结构有利于提高其强度和刚度，尤其是减少应力集中。
进行轴的结构设计时，要注意几个具体问题：（以单级斜齿圆柱齿轮减速器输出轴力例）（1）各段配合直径d应符合标准尺寸（GB2822－81），而与滚动轴承、联轴器、油封等标准件配合的轴径（如图1⒈1中轴的①、②、③、⑦段），应符合标准件的内径系列。
（2）注意两种不同台阶的设计：一种台阶是定位用的（如图11－l中轴的①～②段、④～⑤段、⑥～⑦段），这种台阶过低，定位作用差；过高，径向尺寸和应力集中增大，一般高度h＝（2～3）C或R（C、R分别为零件倒角和圆角半径尺寸）。
另一种台阶是为了装配容易通过（如图1⒈1中轴的②～③、③～④段），这种台阶高度很小，一般在直径方向上只差1～3mm 即可。
（3）与轴上零件（如肯轮）相配合的轴段长度l，要比轴上零件的宽度尺寸B短2～3mm （见图11-1），这样才能把轴上零件固定住。
（4）轴的过渡圆角半径r要比相配合的零件的倒角C或圆角半径尺小，这样零件端面才能紧贴轴的台肩，起到定位作用。
（5）为制造方便，同一根轴上的圆角半径、倒角尺寸、中心孔尺寸等应尽量一致，几个平键槽的对称线均应处于同一直线上。
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。
轴的常用材料及其主要力学性能
172～206 性能接近于35CrMo
155
240
150～180 性能接近于35CrMo
285
400
198～275 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
245
352
236～283 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
230
332
219～263 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
215
312
205～246 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
正火 正火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 调质 调质 正火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质
280
177～213 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
170
260
163～196 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
155
240
150～180 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
210
300
200～240 性能接近于35CrMo
195
280
186～223 性能接近于35CrMo
175
260
280
400
269～323 性能接近于40Cr,用于中小型轴
195
300
186～223 性能接近于40Cr,用于中小型轴
280
400
269～323 用于很重要的轴
285
400
200～277 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
200
轴的常用材料及其主要力学性能.
材料牌号热处理毛坯直径（mm）硬度(HBS抗拉强度极限σb屈服强度极限σs弯曲疲劳极限σ-1剪切疲劳极限τ-1许用弯曲应力[σ-1]备注Q235A 热轧或锻后空冷≤100400~420 225 170 105 40用于不重要及受载荷不大的轴>100~250 375~390 21545 正火回火≤10170~217 590 295 225 140 55 应用最广泛>100~300 162~217 570 285 245 135调质≤200 217~255 640 355 275 155 6040Cr 调质≤100>100~300241~28673568554049035535520018570用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴40CrNi 调质≤100>100~300270~300240~27090078573557043037026021075用于很重要的轴38SiMnMo 调质≤100>100~300229~286217~26973568559054036534521019570用于重要的轴，性能近于40CrNi38CrMoAlA 调质≤60>60~100>100~160293~321277~302241~27793083578578568559044041037528027022075用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴20Cr 渗碳淬火回火≤60渗碳56~62HRC 640 390 305 160 60用于要求强度及韧性均较高的轴3Cr13 调质≤100≥241835 635 395 230 75 用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti 淬火≤100≤192530 195 190 115 45 用于高低温及腐蚀条件下的轴180 110 100~200 490QT600-3 190~270 600 370 215 185 用于制造复杂外形的轴QT800-2 245~335 800 480 290 250几种材料的[][]。
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。
轴结构设计和强度校核
一、轴的分类按承受的载荷不同, 轴可分为：转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。
如减速器中的轴。
虚拟现实。
心轴——工作时仅承受弯矩的轴。
按工作时轴是否转动，心轴又可分为：转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。
如火车轮轴。
固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。
如自行车轴。
虚拟现实。
传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。
如汽车变速箱至后桥的传动轴。
固定心轴转动心轴转轴传动轴二、轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。
钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。
由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。
合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。
因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。
必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。
但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。
各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。
高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。
轴的常用材料及其主要力学性能见表。
三、轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。
轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。
由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。
轴结构设计和强度校核
轴结构设计和强度校核
在进行轴的结构设计时，首先需要计算轴的弯曲应力。
弯曲应力是由于轴在负载作用下会发生弯曲而产生的应力，可以通过以下公式计算：σ=(M*c)/(I*y)
其中，σ为轴的弯曲应力，M为轴端的扭矩，c为轴的断面形心距，I为轴截面的惯性矩，y为轴上其中一截面上的最大距离。
根据弯曲应力的计算结果，可以选择合适的材料和轴的几何形状，以满足强度要求。
常用的轴材料有碳钢、合金钢和不锈钢等。
此外，轴还需要考虑扭转应力。
扭转应力是由于轴在传递扭矩时会产生的应力，可以通过以下公式计算：
τ=(T*r)/(J)
其中，τ为轴的扭转应力，T为轴端的扭矩，r为轴的半径，J为轴截面的极惯性矩。
轴的强度校核主要是通过计算轴的弯曲和扭转应力与材料的抗弯和抗扭强度之间的比较来完成。
一般来说，轴的弯曲应力不应超过材料的抗弯强度，而扭转应力不应超过材料的抗扭强度。
如果轴的弯曲应力或扭转应力超过了材料的强度限制，需要重新设计轴的几何尺寸或者选择更高强度的材料。
轴结构设计和强度校核是机械设计中非常重要的一部分。
合理的轴设计可以确保机械设备的正常运行，并提高其工作效率和寿命。
同时，通过强度校核可以避免轴的失效和损坏，保证机械设备的安全性。
因此，在机械设计中，轴结构设计和强度校核是必不可少的工作环节之一。
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。
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
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。
机械设计常用材料
Word-可编辑
一、材料代号的统一
1.普通结构用钢：Q235
2.轴类零件：S45，SKD11，SUJ2等，推荐使用标准镀硬铬棒45钢，或SUJ2（轴承钢）
3.铝合金材料：AL5052,AL5056,AL6061,AL6063,
4.不锈钢材料：SUS304，SUS316
5.非金属材料：POM，尼龙，MC尼龙，优力胶，铁氟龙，电木
6.其它金属材料：黄铜，紫铜，铬铜，
二、表面处理
1.镀锌：用于普通钢零件，板件
目的、长处：防锈、低价格，但外观不好
2.镀化镍：用于钢，不锈钢，铜，铝合金
目的、长处：防锈、高价格，耐腐蚀性提高
3.镀硬铬：用于钢，铜，黄铜
目的、长处：有光泽外观，耐腐蚀性良好
4.发黑处理：用于钢
目的、长处：外观良好，价格低，处理时光短
5.阳极氧化：用于铝合金，分为本色和黑色
目的、长处：防腐性，耐磨性，耐热性较好，无导电性，
三、钢铁材料的热处理
1.轴的调质
2.零件表面或整体淬火,渗碳淬火，渗氮，碳氮共渗，氮化
3.硬度的标示：以洛氏硬度标注，代号HRC~
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定位轴肩
自由轴肩
2.按承载情况分： 心轴——只受弯矩 固定心轴 转动心轴
传动轴——主要受扭矩
转轴——扭矩和弯矩 二、轴的设计要求和一般设计步骤
合理的结构、足够的强度
设计步骤： 1.选材料 3.轴的结构设计 2.估算轴径 4.强度校核
三轴的材料及其选择
碳素钢——常用45，正火调质
合金钢——对应力集中较敏感。 球墨铸铁——适用于曲轴、凸轮轴等形状复杂的轴
三、轴的材料及其选择 注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。
②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。
四、 轴的基本直径的估算 最小直径
P 6 P 9.55 ×10 9.55 ×10 T n = n ≤[ τ = = τ ]T T 3 π WT 0.2d d3 16
6
9.55 ×106 P P 3 d ≥3 =C 0.2[ τ ]T n n
第十六章
轴的功用
轴和连轴器
支承回转零件
传递运动和动力
内容：
轴的常用材料、结构设计、强度设计
第一节
一、分类
轴的分类
直轴
1.按轴线的形状分
曲轴
挠性钢丝轴
按轴段所起的作用不同，阶梯轴的轴段可分为三类： ⑴轴头 支承传动零件、联 轴器等，并与这些零件 保持一定的配合的轴段 ⑵轴颈 与轴承配合的轴段 ⑶轴身 联接轴头与轴径的轴段 轴肩 轴环
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
两处错误
1.左侧键太长，套筒无法装入
2.多个键应位于
相同点： 联接两轴、传递运动和转矩 不同点： 联轴器——联接的两轴只有停车后 经拆卸才能分离
离合器——联接的两轴可在机器工 作中方便地实现分离与 接合
一、联轴器的类型、结构和特性 机械式联轴器、液力联轴器、电磁式联轴器 刚性联轴器 固定式刚性联轴器
要求： r ＜C ＜a r ＜R ＜a a=(0.07～0.1)d b=1.4a ⑵套筒
B L
a
a
轴套
L = B-(1～3）mm
不宜用于高转速轴
a
a
⑶轴用圆螺母 L = B-(1～3）mm
正确
错误1
错误2
⑷轴端挡圈
可承受较大轴向力
⑸圆锥面（+挡圈、螺母）
对中性好，只用于轴端
7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销
机械式联轴器
弹性联轴器
可移式刚性联轴器
两轴间可能产生的相对位移：
1）刚性固定式联轴器 ①套筒联轴器 ②凸缘联轴器
d
d
③夹壳式联轴器
A AA
A
2）刚性可移式联轴器
①十字滑块联轴器
1 2 3
允许的位移： y≤0.04d
α≤30´
②万向联轴器（双） <45 °
<45°
欲使两轴角速度相等： 两轴与中间件的夹角相等 中间件两端的叉面必须位于同于平面内
6.阶梯轴直径常为中间大两端小
7.非定位轴肩的高度一般为：0.5～3mm 8.轴端应有倒角
9.固定滚动轴承的轴肩高度应小于轴承内圈厚度
指出图中轴结构设计中的不合理之处，并绘出改进后 的结构图
1.轴两端均未倒角
2.齿轮右侧未作轴向固定
3.齿轮处键槽太短
4.键槽应开在同一条直线上 5.左轴承无法拆卸 6.齿轮与右轴承装卸不便 7.轴端挡圈未直接压在轴 端轮毂上
③齿轮联轴器
1
2
3
4
5
6
A
A 4:1
2、弹性联轴器
1）弹性套柱销联轴器
L s
短圆柱形孔
D1
1:10
圆锥形孔
d
圆柱形孔
2）弹性柱销联轴器
3）轮胎联轴器
1 2 3
4 5
A
二、联轴器的选择 1、选联轴器类型: ⑴载荷平稳的低速轴，轴的刚度大而对中严格 ——固定式联轴器 ⑵载荷平稳的低速轴，轴的刚度小，有相对位移 ——刚性可移式联轴器 ⑶冲击、振动较大，有相对位移的高速轴 ——弹性可移式联轴器 ⑷对角位移较大的两轴——万向联轴器
2、确定计算扭矩Tc:
P T = 9550× n
( N •m)
Tc = KT ≤ Tn
T——工作转矩
Tn——标称转矩
K——工作情况系数
3、定型号
由d、Tc、n定型号（按标准）
4、校核转速 n≤[n] 5、协调轴孔直径
6、规定部件安装精度
C——计算系数，见表15-3
第二节 轴的设计
要求：①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 ②轴上零件装拆、调整方便 ③轴应具有良好的制造工艺性等 ④尽量避免应力集中 一、拟定轴上零件的装配方案
原则：1）轴的结构越简单越合理
2）装配越简单、方便越合理
二、轴上零件的定位 1、零件的轴向定位 ⑴轴肩和轴环
轴向力小
⑹弹性挡圈
常用于轴承的固定
2、零件的周向定位 ⑴键
⑵花键
⑶紧定螺钉、销
(4)过盈配合
三、轴的结构工艺性 1.轴的直径变化应尽可能少
2.越程槽、退刀槽 3.多键槽开在同一直线上
1 2
①
②
③
④
I
II
III
4.在可能情况下，应使过度圆角、倒角、键槽、越
程槽、退刀槽、中心孔等尺寸分别相等，并符合标准。 5.配合段直径取标准值