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1、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
2、，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6118轴的类型按 扭 转 强 度 计 算按 扭 转 刚 度 计 算实心轴空心轴说
3、 明d：轴端直径 mm P：许用扭转剪应力MPa ，按表6-1-19选取T：轴所传递的扭矩 N m P：许用扭转角/m，按表6-1-20选取 A：系数，按表6-1-19选取P：轴所传递的功率，kW B：系数，按表6-1-20选取n：轴的工作转速 r/min (空心轴内径d1与外径d之比)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6120P()/m0.250.511.522.5B12910991.582.77772.8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
4、，取P=0.250.5 ()/m 一般传动，取P=0. 51 ()/m；要求不高的传动，可取P大于1 ()/m；起重机传动轴P=1520/m；几种常用轴材料的P及A值 表6119轴的材料Q235A； 20Q275； 201Cr18Ni9Ti4540Cr；35SiMn；42SiMn；40MnB；38SiMnMO；3Cr13；P MPa15 2520 3525 4535 55A149 126135 112126 103112 97注：1. 表中P值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转剪应力。 2. 在下列情况下P取较大值、A取较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷
5、、减速器的低速轴、轴单向旋转。反之，P取较小值，A取较大值。 3. 在计算减速器的中间轴的危险截面处(安装小齿轮处)的直径时，若轴的材料为45号钢：取A=130 165。其中二级减速器的中间轴及三级减速器的高速中间轴取A=155165。三级减速器的低速中间轴取A=130。2：按弯扭合成强度计算；按弯扭合成强度计算轴径的公式 表6121计算公式 心 轴转 轴实 心 轴实 心 轴空 心 轴空 心 轴许用应力转动心 轴校正系数单向旋 转 = 0.3或 = 0.6固定心 轴载荷平稳：载荷变化：双向旋 转 = 1说明d：轴的直径 mm +1P、0P、-1P：轴的许用弯曲应力MPa ，按表6-1-1 M：
6、轴在计算截面所受弯矩，N.m 注4的说明取T：轴在计算截面所受的扭矩 N m (空心轴内径d1与外径d之比) 注：校正系数值是由扭应力的变化来决定的；扭应力不变时0.3；扭应力按脉动循环变化时0.6；扭应力按对称循环变化时当零件用紧配合装于轴上时，轴径应比计算值增大810%。如果截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。 如果轴端装有补偿式联轴器或弹性联轴器，由于安装误差和弹性元件的不均匀磨损，将会使轴及轴承受到附加载荷，附加载荷的方向不定。附加载荷计算公式见表6-1-23。有键槽时轴径增大值 表6-1-22轴的直径 mm 100有一个键槽时的增大值 %有两个相隔180键槽
7、时的增大值 %71551037附加载荷计算公式 表6-1-23联轴器名称计 算 公 式说 明齿轮联轴器十字滑块联轴器NZ挠爪型联轴器弹性圈柱销联轴器M/ = K/TF/ = (0.20.4)F/ = (0.10.3)F/ = (0.20.35)M/ 附加弯矩， NmT传递扭矩 N mK/ 系数用稀油或清洁的干油润滑 K/ = 0.07用脏干油润滑 K/ = 0.13不能保证及时润滑 K/ = 0.3F/附加径向力， ND联轴器外径， mmD0柱销中心圆直径， mm3：精确强度校核计算 轴强度的精确校核是在轴的结构及尺寸确定后进行，通常采用安全系数校核法。3.1 疲劳强度安全系数校核疲劳强度安全
8、系数校核的目的是校核轴对疲劳破坏的抵抗能力，在轴的结构设计后，根据其实际尺寸，承受的弯矩、转矩图，考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素及轴材料的疲劳极限，计算轴的危险截面处的安全系数值是否满足许用安全系数值。轴的疲劳强度是根据长期作用在轴上的最大变载荷(其载荷循环次数不小于104)来计算，危险截面应是受力较大，截面较小及应力集中较严重的既实际应力较大的若干个截面。同一个截面上有几个应力集中源，计算时应选取对轴影响最大的应力源。校核公式见表6124。 当轴的强度不能满足要求时，采取改进轴的结构，降低应力集中的方法解决，降低应力集中的主要措施表617，或采用不同的热处理及表面强化处理等工艺措施，
9、或加大轴径，改变轴的材料来解决。 轴的材料内部可能存在不同程度的裂纹或其其它缺陷。一般裂纹的尺寸小于临界值时，暂时影响不大，但长期交变应力作用下，裂纹会作稳态扩展，达到临界值时，发生脆性破坏。重要的轴，除了进行上述的计算和检查表面质量外，还要对内部进行无损探伤，如发现缺陷，应根据断裂力学计算或经验判断其寿命，决定是否可用。(机械工程手册二版1卷5篇)危险截面安全系数S的校核公式 表6124公式S = 说明S：只考虑弯矩作用时的安全系数SP：按疲劳强度计算的许用安全系数，见表6126 -1 对称循环应力下的材料弯曲疲劳极限 MPa 见表611-1 对称循环应力下的材料扭转疲劳极限 MPa 见表6
10、11K、K弯曲和扭转时的有效应力集中系数 见表6131表6132S： 只考虑扭矩作用时的安全系数 、：弯曲和扭转时的尺寸影响系数，见表6126、：材料拉伸和扭转的平均应力折算系数，见表6133a、m ：弯曲应力的应力幅和平均应力，MPa 见表6125a、m ：扭转应力的应力幅和平均应力，MPa 见表6125：表面硬化系数，一般用表6136；轴表面强化处理后用表6138；有腐蚀情况时用表6135或表6137应力幅及平均应力计算公式 表6125循环特性应力名称弯 曲 应 力扭 转 应 力对称循环应力幅平均应力脉动循环应力幅平均应力说 明M、T ：轴危险截面上的弯矩和扭矩 N mZ、ZP ：轴危险截
11、面的抗弯和抗扭截面系数 cm3 见表6127表6129 许用安全系数SP 表6126条 件SP材料的力学性能符合标准规定(或有实验数据)，加工质量能满足设计要求。载荷确定精确，应力计算准确。载荷确定不够精确，应力计算较近似。载荷确定不精确，应力计算较粗略或轴径较大(d200mm)。脆性材料制造的轴1.31.51.51.81.82.52.53.0 截面模数计算公式 表6127截 面ZZP截 面ZZP Z花键齿数 =2Z注：公式中各几何尺寸均以cm计。 螺纹、键、花键、横孔处及配合的边缘处的有效应力集中系数 表6130bMPa螺纹K=1K键 槽渐开线形花键横 孔 d0/d配 合KKK K H7/r
12、6H7/k6H7/h6A型B型A、B型KK0.05 0.150.15 0.250.05 0.25KKKKKK400500600700800900100012001.451.781.962.202.322.472.612.901.511.641.761.892.012.142.262.501.301.381.461.541.621.691.771.921.201.371.541.711.882.052.222.391.351.451.551.601.651.701.721.751.401.431.461.491.521.551.581.601.901.952.002.052.102.152.202.301.701.751.801.8
