軸是機械的重要組成零件。它通過軸承與機架相聯(lián)，裝在軸上的零件（如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等）都圍繞軸心線做回轉(zhuǎn)運動，形成了一個以軸為基礎(chǔ)的軸系部件。所以軸的設(shè)計不能只考慮軸本身，必須和裝在軸上的零部件一起考慮。軸的設(shè)計應(yīng)考慮多方面的因素和要求，其中主要問題是軸的材料、結(jié)構(gòu)、強度和剛度，對于高速運轉(zhuǎn)的軸還應(yīng)考患振動穩(wěn)定性問題。

PART.1 軸的分類

（1）按軸承承受載荷情況分

1）轉(zhuǎn)軸 支承傳動零件又傳遞動力，即同時承受轉(zhuǎn)矩和彎矩的軸。

2）心軸 只支承傳動零件而不傳遞動力，即只承受彎矩的軸。心軸又分為固定心軸 （工作時軸不轉(zhuǎn)動）和轉(zhuǎn)動心軸（工作時軸轉(zhuǎn)動）。

3）傳動軸，主要起傳遞動力作用，即主要承受轉(zhuǎn)矩的軸。

（2）按軸的結(jié)構(gòu)形狀分

1）光軸；

2）階梯軸；

3）實心軸；

4）空心軸。

（3）按軸心線形狀分

1）直軸；

2）曲軸；

3）鋼絲軟軸。

PART.2 設(shè)計特點和步驟

由于在軸的具體結(jié)構(gòu)確定之前，軸上力的作用點和支點跨距未知，不能精確計算彎矩，所以軸的設(shè)計程序是先結(jié)構(gòu)設(shè)計，后強度校核，對不滿足強度要求的部位，修改結(jié)構(gòu)設(shè)計再校核強度，即結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算交替進(jìn)行。

軸設(shè)計的基本準(zhǔn)則是：

1）保證軸具有足夠的強度和剛度，使用中不發(fā)生斷裂和過大的彈性變形；
2）軸的結(jié)構(gòu)具有良好的加工工藝性，軸上零件定位可靠、裝拆方便。

軸設(shè)計的步驟如下：

1）根據(jù)機械傳動方案的整體布局，確定軸上零件的布置和裝配方案；

2）選擇軸的材料；

3）按純轉(zhuǎn)作用，估軸的最小直徑；

4）根據(jù)軸上零件的定位和裝拆要求，確定各軸段的軸向尺寸和徑向尺寸；

5）進(jìn)行軸的強度和剛度計算；

6）作軸承的壽命計算、鍵聯(lián)接的強計算；

7）對于轉(zhuǎn)速較高、跨距較大、外伸端較長的軸進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速計算；

8）根據(jù)計算結(jié)果修改設(shè)計；

9）繪制軸的零件工作圖。

PART.3 軸的常用材料

軸的材料種類很多，設(shè)計時主要根據(jù)對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。

軸的常用材料是 35、45、50 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，最常用的是 45 鋼。對于受載較小或不太重要的軸，也可用Q235、Q275 等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。對于受力較大，軸的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼。

球墨鑄鐵和一些商強度鑄鐵，由于鑄造性能好，容易鑄成復(fù)雜形狀，且減振性能好，應(yīng)力集中敏感性低，支點位移的影響小，故常用于制造外形復(fù)雜的軸。

特別是我國研制成功的稀土一鎂球墨鑄鐵，沖擊韌度好，同時具有減摩、吸振和對應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點，已用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類零件。

根據(jù)工作條件要求，軸可在加工前或加工后經(jīng)過整體或表面處理，以及表面強化處理（如噴丸、輥壓等）和化學(xué)處理（如滲碳、滲氮、氮化等），以提高其強度（尤其是疲勞強度）和耐磨、耐等性能。

在一般工作溫度下，合金鋼的彈性模量與碳鋼相近，所以只為了提高軸的剛度而選用合金鋼是不合適的。

軸一般由軋制圓鋼或鍛件經(jīng)切削加工制造。軸的直徑較小，可用圓鋼棒制造；對于重要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸，采用鍛坯。為節(jié)約金屬和提高工藝性，直徑大的軸還可以制成空心的，并且?guī)в泻附拥幕蛘咤懺斓耐咕墶?/p>

對于形狀復(fù)雜的軸（如凸輪軸、曲軸）可采用鑄造。

表1 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能