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1．1 概述 
軸是組成機(jī)器的重要零件之一。用于支承作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的零件來(lái)實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)，使其有確定的工作位置. 
1.1.1 分類(lèi) 
1.按照軸線形狀分類(lèi)：軸可分為直軸、曲軸和軟軸 
(1)直軸：直軸按外形不同可分為光軸、階梯軸及一些特殊用途的軸，如凸輪軸、花鍵軸齒輪軸及蝸桿軸等。 
(2)曲軸：曲軸是內(nèi)燃機(jī)、曲柄壓力機(jī)等機(jī)器上的專(zhuān)用零件，用以將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或作相反轉(zhuǎn)變。 
(3)軟軸：軟軸主要用于兩傳動(dòng)軸線不在同一直線或工作時(shí)彼此有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間傳動(dòng)，也可用于受連續(xù)振動(dòng)的場(chǎng)合，以緩和沖擊。 
2.按照所受載荷性質(zhì)分類(lèi)：軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸。 
(1)心軸：通常指只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸。如自行車(chē)前、后輪軸，汽車(chē)輪軸。 
(2)轉(zhuǎn)軸：既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸。轉(zhuǎn)軸在各種機(jī)器中最為常見(jiàn)。 
(3)傳動(dòng)軸：只受轉(zhuǎn)矩不受彎矩或受很小彎矩的軸。車(chē)床上的光軸、連接汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和后橋的軸，均是傳動(dòng)軸。 
1.1.2軸的毛坯與材料
1.軸的材料：首先應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低；還應(yīng)滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性及良好的加工性。常用的材料主要有碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵。 
選擇軸的材料時(shí)，應(yīng)考慮軸所受載荷的大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、周?chē)h(huán)境、軸的形狀和尺寸、生產(chǎn)批量、重要程度、材料機(jī)械性能及經(jīng)濟(jì)性等因素，選用時(shí)注意如下幾點(diǎn)： 
（1） 碳鋼有足夠高的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性較低，便于進(jìn)行各種熱處理及機(jī)械加工，價(jià)格低、供應(yīng)充足，故應(yīng)用最廣。一般機(jī)器中的軸，可用30、40、45、50等牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)中碳鋼制造，尤以45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理最常用。 
（2） 合金鋼機(jī)械性能更高，常用于制造高速、重載的軸，或受力大而要求尺寸小、重量輕的軸。至于那些處于高溫、低溫或腐蝕介質(zhì)中工作的軸，多數(shù)用合金鋼制造。常用的合金鋼有：12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr、38SiMnMo等。 
（3） 通過(guò)進(jìn)行各種熱處理、化學(xué)處理及表面強(qiáng)化處理，可以提高用碳鋼或合金鋼制造的軸的強(qiáng)度及耐磨性。特別是合金鋼，只有進(jìn)行熱處理后才能充分顯示其優(yōu)越的機(jī)械性能。 
（4） 合金鋼對(duì)應(yīng)力集中的敏感性高，所以合金鋼軸的結(jié)構(gòu)形狀必須合理，否則就失去用合金鋼的意義。另外，在一般工作溫度下，合金鋼和碳鋼的彈性模量十分接近，因此依靠選用合金鋼來(lái)提高軸的剛度是不行的，此時(shí)應(yīng)通過(guò)增大軸徑等方式來(lái)解決。 
（5）球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵的機(jī)械強(qiáng)度比碳鋼低，但因鑄造工藝性好，易于得到較復(fù) 雜的外形，吸振性、耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低，價(jià)廉，故應(yīng)用日趨增多。 
1.1.3 軸的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則
1． 軸的失效形式：主要有因疲勞強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的疲勞籪裂、因靜強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的塑性變形或脆性籪裂、磨損、超過(guò)允許范圍的變形和振動(dòng)等。 
2.軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下準(zhǔn)則： 
（1）根據(jù)軸的工作條件、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)性原則，選取適合的材料、毛坯形式及熱處理方法。 
（2）根據(jù)軸的受力情況、軸上零件的安裝位置、配合尺寸及定位方式、軸的加工方法等具體要求，確定軸的合理結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，即進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 
（3）軸的強(qiáng)度計(jì)算或校核。對(duì)受力大的細(xì)長(zhǎng)軸（如蝸桿軸）和對(duì)剛度要求高的軸，還要進(jìn)行剛度計(jì)算。在對(duì)高速工作下的軸，因有共振危險(xiǎn)，故應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。 
1．2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 
1．2．1軸的結(jié)構(gòu)組成 
1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)   
    軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是在滿足強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，根據(jù)軸上零件的定位要求及軸的加工、裝配工藝性要求，合理地定出軸的結(jié)構(gòu)形狀和全部尺寸。   
  1.2.1 軸結(jié)構(gòu)的組成   
    軸主要由軸頸、軸頭、軸身三部分組成。軸上被支承部分叫做軸頸；安裝輪轂部分叫做軸頭；連接軸頸和軸頭的部分叫軸身。 
1．2．2零件在軸上的定位 
1.2.2 零件在軸上的定位 
1． 零件在軸上的軸向定位：零件在軸上的軸向定位方法，主要取決于它所受軸向力的大小。此外，還應(yīng)考慮軸的制造及軸上零件裝拆的難易程度、對(duì)軸強(qiáng)度的影響及工作可靠性等因素。 
常用軸向定位方法有：軸肩（或軸環(huán)）、套筒、圓螺母、擋圈、圓錐形軸頭等。 
（1）軸肩：軸肩由定位面和過(guò)度圓角組成。為保證零件端面能靠緊定位面，軸肩圓角半徑必須小于零件轂孔的圓角半徑或倒角高度；為保證有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受軸向力，軸肩高度值為h=(2-3)R。
（2）軸環(huán)：軸環(huán)的功用及尺寸參數(shù)與軸肩相同，寬度b≥1.4h。若軸環(huán)毛坯是鍛造而成，則用料少、重量輕。若由圓鋼毛坯車(chē)制而成，則浪費(fèi)材料及加工工時(shí)。
1.2.3 軸結(jié)構(gòu)的工藝性
所謂軸的結(jié)構(gòu)的工藝性，是指軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，有良好的加工和裝配工藝性，以利減少勞動(dòng)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及減少應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度。 
1． 設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，利于加工和裝配 
（1）為減少加工時(shí)換刀時(shí)間及裝夾工件時(shí)間，同根軸上所有圓角半徑、倒角尺寸、退刀槽寬度應(yīng)盡可能統(tǒng)一；當(dāng)軸上有兩個(gè)以上鍵槽時(shí)，應(yīng)置于軸的同一條母線上，以便一次裝夾后就能加工。 
（2）軸上的某軸段需磨削時(shí)，應(yīng)留有砂輪的越程槽；需切制螺紋時(shí)，應(yīng)留有退刀槽。 
（3）為去掉毛刺，利于裝配，軸端應(yīng)倒角。 
(4)當(dāng)采用過(guò)盈配合聯(lián)結(jié)時(shí)，配合軸段的零件裝入端，常加工成導(dǎo)向錐面。若還附加鍵聯(lián)結(jié)，則鍵槽的長(zhǎng)度應(yīng)延長(zhǎng)到錐面處，便于輪轂上鍵槽與鍵對(duì)中。