轴的分类

第十一章轴1-1 基础知识一、轴的分类、材料及设计准则1．轴的分类轴是组成机器的主要零件之一。

其主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。

按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。

工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。

只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。

只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。

轴还可按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。

曲轴通过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。

直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。

2．轴的常用材料轴的常用材料主要采用碳素钢和合金钢。

碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，所以应用较为广泛。

合金钢具有较高的机械强度，可淬性也较好，可在传递大功率并要求减轻重量和提高轴颈耐磨性时采用。

常用钢材有：1）优质碳素钢35，40，45，50钢等，其中最常用的是45钢；2）合金结构钢20Cr，40Cr，35CrMO，40MnB，40CrNi等。

对于不重要的或受力较小的轴以及一般的传动轴可使用Q235，Q255，Q275等普通碳素钢制造。

形状复杂的轴，也可以采用铸钢、合金铸铁和球墨铸铁制造。

在一般工作温度下，各种钢的弹性模量E的数值相差不大，因此选用合金钢，采取热处理方法都只能提高轴的疲劳强度或耐磨性，对提高轴的刚度没有实效。

3．轴的失效形式及设计准则轴在弯矩或扭矩作用下产生的应力一般为变应力，因此轴的主要失效形式是疲劳断裂。

设计时一般应进行疲劳强度校核。

对于瞬时过载很大，应力性质较接近于静应力的轴，可能产生塑性变形，还应按最大载荷进行轴的静强度校核。

对于有刚度要求的轴（如机床主轴，跨度大的蜗杆轴等），应进行刚度计算。

对高转速轴（如汽轮机轴）或载荷作周期性变化的轴，为防止共振，还要进行振动稳定性计算。

轴的设计应满足下列几方面的要求：合理的结构、足够的强度、必要的刚度和振动稳定性及良好的工艺性等。

一般而言，轴的设计主要包括两个方面的内容：轴的结构设计和轴的强度计算。

轴的分类形式
轴的分类形式
1. 根据结构特征：轴可以分为单轴（如火车轴）、双轴（如客车轴）和多轴（如特种车轴），等。

2. 根据用途：可以分为传动轴、传动轴承轴等；
3. 根据轴材质：可以分为钢轴、铸铁轴、锻钢轴、铝合金轴、铜合金轴等；
4. 根据轴形状：可以分为圆形轴和钢条轴，圆形轴又可以分为圆柱轴和花键轴，钢条轴又可以分为同轴轴和斜轴轴等；
5. 根据传动方式：可以分为直接传动轴和间接传动轴；
6. 根据轴长度：可以分为短轴、中轴和长轴。

7. 根据应用环境：可以分为室内轴和室外轴；
8. 根据轴头的形状：可以分为圆头轴、锥形轴、方头轴等；
9. 根据轴头的方向：可以分为直角轴、水平轴、垂直轴、斜角轴等；
10. 根据安装形式：可以分为螺母式轴、铰链式轴和螺栓轴等。

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轴一、轴的用途和分类1、轴的用途轴主要用于支承回转零件（如齿轮、带轮等），传递运动和动力。

2、轴的分类A、按轴线形状分：（1）直轴：a.光轴：形状简单、加工容易，应力集中源较少，轴上零件不容易装配及定位b.阶梯轴：加工复杂，应力集中源较多，容易实现轴上零件的装配及定位（2）曲轴用于将回转运动转变为直线往复运动或将直线往复运动转变为回转运动（3）挠性轴由几层紧贴在一起的钢丝构成，可以把回转运动灵活地传到任何位置上B、按承载情况分类：（1）、心轴工作只能承受弯矩，起支承作用（转动心轴、固定心轴）（2）、传动轴工作只承受扭矩，不承受弯矩或承受很小的弯矩，仅起传递动力的作用（3）转轴既能承受弯矩，又能承受扭矩，既起支承作用又起传递动力的作用二、轴的材料轴常用的材料一般为：碳素钢、合金钢和球墨铸铁等三、轴的结构及工艺1、轴的组成及结构要求A、轴的组成：轴颈：用于装配轴承的部分轴头：装配回转零件（带轮、齿轮）的部分轴身：连接轴头与轴颈的部分轴肩或轴环：轴上截面尺寸变化的部分B、轴的结构应满足以下三个方面的要求：（1）、轴上零件有可靠的轴向固定与周向固定（2）、轴应便于加工，尽量避免或减小应力集中（3）、便于轴上零件的安装与拆卸2、轴上零件的固定（1）、轴向固定：为了保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件做轴向移动，并能承受轴向力。

（2）、周向固定：为了保证轴能可靠地传递运动和扭矩，防止轴上零件与轴产生相对转动3、轴上常见的工艺结构结构工艺性：指轴的结构形式便于加工、便于轴上零件的装配、便于使用维修，并且能够提高生产率，降低成本。

一、轴的功能和分类轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，并传递运动和动力。

1、按受载情况分根据轴的受载情况的不同轴可分为转轴、传动轴和心轴三类。

a_1 a_2转轴 b传动轴 c 心轴轴的分类转轴：既受弯矩又受转矩的轴(图a_1、图a_2)；传动轴：主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小的轴；心轴：只受弯矩而不受转矩的轴；根据轴工作时是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴。

转动心轴：工作时轴承受弯矩，且轴转动；固定心轴：工作时轴承受弯矩，且轴固定2、按轴线形状分根据轴线形状的不同轴又可分为曲轴、直轴和钢丝软轴。

曲轴曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，主要用于有往复式运动的机械中，如内燃机中的曲轴(图7-2)。

直轴直轴：各轴段轴线为同一直线。

直轴按外形不同又可分为：光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。

常用于心轴和传动轴(左图)。

阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴(右图)。

钢丝软轴：由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。

钢丝软轴二、轴设计的主要内容轴的设计包括结构设计和工作能力验算两方面的内容。

（1）根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。

（2）轴的承载能力验算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的验算。

三、轴的材料及选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1、轴的强度、刚度及耐磨性要求；2、轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3、轴的材料来源和经济性等。

轴的常用材料是碳钢和合金钢。

碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢。

尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。

合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。

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轴的分类
1、按承载分：转轴、心轴、传动轴。

转轴——工作中既承受弯矩又承受转矩的轴。

心轴——工作中承受弯距而不传递转矩的轴（固定心轴、转动心轴）。

传动轴——工作中只传递转矩而不承受弯矩或很小弯矩的轴。

2、按轴线形状分：直轴、曲轴、钢丝软轴。

直轴——轴心线为直线。

曲轴——轴心线为曲线。

钢丝软轴——轴心线柔软可变的曲线。

3、按轴的形状分：光轴、阶梯轴、实轴、空心轴。

光轴——外径相同的轴。

阶梯轴——不同外径组成有台肩的轴。

实心轴——轴心有材料。

空心轴——轴心无材料。

4、按刚柔性分：硬轴和软轴。

硬轴——刚性轴。

软轴——挠性轴。

轴的分类、材料和设计方法轴是组成机械的重要零件之一，各类做回转运动的传动零件都是通过轴来传递运动和动力。

通常轴与轴承和机架一同支承着回转零件，再通过联轴器或离合器实现运动和动力的传递。

在轴的设计中，必须将轴与构成轴系部件的轴承、联轴器、机架以及传动零件等的设计要求一并考虑。

1.轴的分类可以从轴所受载荷的不同、轴的形状以及轴的应用场合等方面对轴进行分类。

1)按轴所受载荷的不同，可将轴分为心轴、传动轴和转轴。

只承受弯矩，不传递转矩的轴称为心轴。

心轴又可分为工作时轴不转动的固定心轴和工作时轴转动的转动心轴两种。

心轴主要用于支承各类机械零件。

只传递转矩，不承受弯矩的轴称为传动轴。

传动轴主要通过承受转矩作用来传递动力。

既传递转矩又承受弯矩的轴称为转轴。

各类传动零件主要是通过转轴进行动力传递。

2)按结构形状的不同，可将轴分为光轴、阶梯轴、实心轴、空心轴等。

由于空心轴的制造工艺较复杂，所以通常主要在轴的直径较大并有减重要求的场合，设计空心轴。

3)按几何轴线形状的不同，可将轴分为直轴和曲轴等。

此外，还有一类结构刚度较低的轴——软轴。

软轴主要用于两个传动机件的轴线不在同一直线上时的传动。

2.轴的常用材料轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用。

由于轴在工作时通常受到交变应力的作用，轴最常见的失效形式是因交变应力的作用而产生断裂，因此轴的材料应具有一定的韧性和较好的抗疲劳性能，这是对轴的材料的基本要求。

轴的常用材料是含碳量适中的优质碳素结构钢。

对于受载较小或不太重要的轴，也可用普通碳素结构钢。

对于受力较大，轴的尺寸和重童受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用中碳合金钢。

合金钢对应力集中的敏感性高，所以采用合金钢的轴的结构形状应尽量减少应力集中源，并要求表面粗糙度值低。

由于铸铁的韧性较差，所以应尽量少用铸铁作为轴的材料。

但对于结构复杂且不太重要的轴，也可选用球墨铸铁或高强度铸铁作为轴的材料。

轴的分类一、轴的功用和类型轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件。

根据承受载荷的不同，轴可分为转轴、传动轴和心轴三种。

转轴既传递转矩又承受弯矩，如齿轮减速器中的轴；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小。

如汽车的传动轴；心轴只承受弯矩而不传递转矩，如铁路车辆的轴、自行车的前轴。

按轴线的形状轴还可分为：直轴（下面4个图）、曲轴和挠性钢丝轴。

曲轴常用于往复式机械中。

挠性钢丝轴是由几层紧贴在一起的钢丝层构成的，可以把转矩和旋转运动灵活地传到任何位置，常用于振捣器等设备中。

本章只研究直轴。

轴的设计，主要是根据工作要求并考虑制造工艺等因素，选用合适的材料，进行结构设计，经过强度和刚度计算，定出轴的结构形状和尺寸，必要时还要考虑振动稳定性。

二、轴的常用材料轴的材料常采用碳素钢和合金钢。

碳素钢承35、45、50等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学性能，应用较多，其中以45号钢用得最为广泛。

为了改善其力学性能，应进行正火或调质处理。

不重要或受力较小的轴，可采用Q235、Q275等碳素结构钢。

合金钢合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。

例如：采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性；汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的高温力学性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。

值得注意的是：钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响甚小，因此，如欲采用合金钢或通过热处理来提高轴的刚度并无实效。

此外，合金钢对应力集中的敏感性较高，因此设计合金钢轴时，更应从结构上避免或减小应力集中，并减小其表面粗糙度。

轴的毛坯一般用圆钢或锻件，有时也可采用铸钢或球墨铸铁。

例如，用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点。

下表13-1列出几种轴的常用材料及其主要力学性能。

课题2 轴的强度条件一、轴的结构设计与强度计算1、轴的结构设计轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。

轴的分类及结构
一、轴的定义
轴(shaft)是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。

轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。

一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。

机器中作回转运动的零件就装在轴上。

二、轴的结构设计
轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。

它由轴上安装零件类型、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、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。

设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则:
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、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整;
3、采用各种减少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。

三、轴的分类
常见的轴根据轴的结构形状可分为曲轴、直轴、软轴、实心轴、空心轴、刚性轴、挠性轴(软轴)。

直轴又可分为:
①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，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。

轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。

轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。

轴的特点及分类有哪些轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。

下面是店铺给大家整理的轴的分类及特点，希望能帮到大家!轴的分类及特点常见的轴根据轴的结构形状可分为曲轴、直轴、软轴、实心轴、空心轴、刚性轴、挠性轴(软轴)。

直轴又可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，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。

轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。

轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。

关于轴的注意问题磨损原因轴类磨损是轴使用过程中最为常见的设备问题。

轴类出现磨损的原因有很多，但是最主要的原因就是用来制造轴的金属特性决定的，金属虽然硬度高，但是退让性差(变形后无法复原)，抗冲击性能较差，抗疲劳性能差，因此容易造成粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、微动磨损等，大部分的轴类磨损不易察觉，只有出现机器高温、跳动幅度大、异响等情况时，才会引起人们的察觉，但是到人们发觉时，大部分轴都已磨损，从而造成机器停机。

针对技术大型设备轴头磨损后的修复是一个值得关注的问题。

当轴的材质为45号钢(调质处理)时，如果仅采用堆焊处理，则会产生焊接内应力，在重载荷或高速运转的情况下，可能在轴肩处出现裂纹乃至断裂的现象。

如果采用去应力退火，则难于操作，且加工周期长，检修费用高。

当轴的材质为HT200时，采用铸铁焊也不理想。

国内针对轴类磨损一般采用的是补焊、襄轴套、打麻点等，如果停机时间短又有备件，一般会采用更换新轴，一些维修技术较高的企业会采用电刷镀、激光焊、微弧焊甚至冷焊等，这些维修技术需要采购高昂的设备和高薪聘请技术工人，国内一些中小企业一般通过技术较高外协来帮助修复高价值轴，只不过要支付高昂的维修费用和运输费用。