轴类零件的设计

轴简介：

轴是机器重要的零部件之一，通常具有圆形横截面，它提供齿轮，皮带轮，飞轮，曲柄，链轮等元件的运动和转矩，并控制其运动的几何形状。

按直线光轴的轴的分类：

常见的轴有曲轴、直轴和软轴三种。

直轴又可分为：

①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中较常见的轴，如各种减速器中的轴等。

②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。

③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。

轴的设计

按结构形状分类：

光轴、阶梯轴、实心轴、空心轴等。

轴类零件材料要求的特性

• 具有高强度
• 具有良好的可加工性。
• 具有良好的热处理性能。
• 具有很高的耐磨性。

一般轴类零部件经济便宜的话最好用碳钢,45号钢是最佳选择,另外20Cr,40Cr综合性能比45好一些，价格也贵一点，精度较高的轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等渗碳钢或38CrMoAl氮化钢。

轴的失效及设计原则

轴的失效形式:

1、弯曲（因冲击负载导致的弯曲、因计算失误导致的弯曲、因意外事故导致的弯曲），特别以悬臂轴尤为严重

2、失稳（特以细长轴最为严重，并且是承受轴向压力负载的轴最易发生）

3、重心偏置（对于空心轴来说，由于加工的原因将会导致壁厚偏置，也就是一边厚、一边薄），这样的轴在运行时，特别是高速运行时，将会发生严重的振动，甚至是破坏性的。

4、挠度过大（对于简支梁性的轴而言，若负载过大，将会是轴产生挠度，当然，前期的设计不足也有原因）

轴的设计原则：

1） 强度设计

2）刚性和刚度

在根据强度设计轴时，应考虑以下情况：

1.轴仅承受扭力。

2.轴仅承受弯矩。

3.轴同时承受扭转力矩和弯曲力矩。

4.轴承受波动的载荷。

5.轴的结构设计需同时考虑轴上零部件的定位、固定、调整、便于加工制造以及装拆。