轴材料的选择方式和设计

轴的材料和设计

一、 材料的选择

轴的材料种类很多，主要是根据轴的使用条件、刚度和其他的机械性能等的要求，采用的热处理方式，同时考虑加工工艺，并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料：

抽的材料一般是经过扎制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢。对于直径较小的轴，可用圆钢制造；有条件的可以直接用冷轧钢材；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，采用锻坯。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以造成空心的，并且带有焊接的或锻造的凸缘。

轴的常用的材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中以45号钢最为常见。不太重要及受载荷交小的轴可用Q235、Q275等普通碳素钢结构钢；对于受力较大，轴的尺寸受限制，以及某些有特殊要求的轴可用合金机构钢。当采用合金钢时，应优先选用符合国家资源结构情况的硅锰钢、硼钢等。对于结构复杂的轴（例花键轴、空心轴等），为保护尺寸稳定性和减小热处理变形可选用铬钢；对于大截面非常重要的轴可选用铬镍钢，对于高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。

曲轴和轮轴一般用球墨铸铁和一些高强度铸铁。（铸造性能好，容易铸成复杂的形状，吸振能力好，应力集中敏感性比较低，支点位移的影响小。）

二、 轴的设计

重要步竺－轴的合理外形和全部结构尺寸，

有关因素－轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式、载荷的性质、方向大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和转配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。

轴结构设计原则：

1、 节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状；

2、 易于轴上零件的精确定位、稳定、装配、拆卸和调整；

3、 采用各种减小应力集中和提高强度的结构措施；

4、 便于加工制造和保证精度。

进行轴的结构设计时，还要考虑到便于加工、检测、装配和维修。通常要注意以下几点：

1、 考虑工艺加工必要的结构要素（中心孔、螺尾腿刀槽、砂轮越程槽等）；

2、 合理确定轴与零件的配合属性、加工精度和表面精度

3、 配合直径一般应按GB/T2822-1981圆正为标准值；

4、 确定各段长度时应尽可能使结构紧凑，同时还应保证零件所需的滑动距离、装卸或调整所需的空间，并注意转动零件不得与其他零件相碰，与轮毂配装的轴段长度一般应略小于轮毂2-3mm，以保证轴向定位可靠；

5、 除特殊要求外，一般轴上所有零件都应该无过盈地达到配合部位；

6、 为便于导向和避免擦伤配合面，轴地两端及有过盈配合地台阶应处置成倒角；

7、 为了减少加工刀具地种类和提高劳动生产效率，轴上地倒角、圆角、键槽等应尽可能地取相同地尺寸，或尽量减少不相同尺寸的倒角、圆角、键槽的数量。