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運動，形成了一個以軸為基礎的軸系部件。所以軸的設計不能只考慮軸本身，必須和裝在軸上的零部件一起考慮。軸的設計應考慮多方面的因素和要求，其中主要問題是軸的材料、結構、強度和剛度，對于高速運轉的軸還應考患振動穩(wěn)定性問題。

PART.1 軸的分類

（1）按軸承承受載荷情況分

1）轉軸 支承傳動零件又傳遞動力，即同時承受轉矩和彎矩的軸。

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 （工作時軸不轉動）和轉動心軸（工作時軸轉動）。

3）傳動軸，主要起傳遞動力作用，即主要承受轉矩的軸。

（2）按軸的結構形狀分

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 設計特點和步驟

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

軸設計的基本準則是：

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）軸的結構具有良好的加工工藝性，軸上零件定位可靠、裝拆方便。

軸設計的步驟如下：

1）根據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）按純轉作用，估軸的最小直徑；

4）根據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）對于轉速較高、跨距較大、外伸端較長的軸進行臨界轉速計算；

8）根據計算結果修改設計；

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，設計時主要根據對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現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，力求經濟合理。

軸的常用材料是 35、45、50 優(yōu)質碳素結構鋼，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 等普通碳素結構鋼。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，容易鑄成復雜形狀，且減振性能好，應力集中敏感性低，支點位移的影響小，故常用于制造外形復雜的軸。

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。

根據工作條件要求，軸可在加工前或加工后經過整體或表面處理，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性能