今天我们分享一波关于轴的干货，包括轴的定义、材料、类型和设计。
什么是轴？
轴基本上是任何具有圆形横截面的机器的旋转部件，用于将动力从一个部分传递到另一个部分或从发电机传递到功率吸收器。 为了传递动力，轴的一端连接到电源，另一端连接到机器。 轴可以根据需要是实心或空心的，空心轴有助于减轻重量并提供优势。
轴的一般说明
轴是机器中使用的非常重要的元件之一。 它们用于支撑皮带轮和齿轮等旋转部件，它们由位于刚性机器外壳中的轴承支撑，位于轴上的齿轮和皮带轮有助于传递运动。
许多其他旋转元件通过键安装在轴上。 由于轴支撑的构件的反作用力和动力传递产生的扭矩，它们会受到弯矩和扭矩的影响。
轴始终具有圆形横截面，可以是空心的或实心的。 轴可分为曲轴、直线轴、铰接轴或柔性轴，但直线轴通常用于传递动力。
轴通常设计为陡峭的圆柱形杆，因此它们在整个长度上具有不同的直径，尽管具有恒定直径的轴很容易生产。
阶梯轴中的应力大小随其长度而变化。 直径均匀的轴不适合拆卸、组装、维护，这些轴在紧固安装在其上的零件（尤其是轴承）时会产生复杂性。
轴的类型
传动轴
这些轴是阶梯轴，用于将动力从一个源传递到另一台吸收功率的机器。 安装在轴齿轮、轮毂或皮带轮的阶梯部分，用于传递运动。
示例：所有工厂的架空竖井、线轴、子轴和竖井。
机械开关
这些轴位于组件内部，是机器的组成部分。
示例：汽车发动机中的曲轴是机器轴。
车桥
这些轴支持旋转元件，例如车轮，可以安装在带轴承的轴承座中，但轴是非旋转元件。 这些主要用于车辆。
示例：汽车中的车轴。
纺锤
这些是机器的旋转部件，用于容纳工具或工作区。 它们是用于机器的短轴。
示例：车床中的主轴。
轴材料
通常低碳钢是用于轴的材料。 如果要求高强度，则使用镍铬钢、镍镍钢、铬钒钢等合金钢。 它们由热轧和冷拔和磨削成型，常规轴通常使用的材料是50cccc8级碳钢。
用于轴的材料应具有以下特性：
材料应具有高强度;
材料应具有较高的耐磨性;
材料应具有热处理性能;
材料应具有良好的机械性能;
材料必须具有较低的缺口灵敏度系数。
轴的标准尺寸
机械开关
最大 25 mm，步长为 05 毫米。
传动轴
轴的标准尺寸 - 步长;
25 mm 至 60 mm - 5 mm 步长;
60 mm 至 100 mm - 10 mm 步长;
110 mm 至 140 mm - 15 mm 步长;
步长为 140 mm 至 500 mm - 20 mm。
机轴的标准尺寸最大为 25 mm，步长为 5 mm。 对于竖井，标准长度为 5m、6m 和 7m，但一般需要 1m 到 2m。
轴中的应力
轴中产生的应力是：
扭矩传递引起的剪切应力（扭转载荷引起的扭矩）;
由于作用在机械元件（如皮带轮和齿轮）上的力以及轴的自重（其性质是压缩或拉伸）引起的弯曲应力;
由弯曲和扭转载荷引起的综合应力。
设计应力的最大允许剪应力为：
1.竖井为56,000 kN m2，带键槽余量。
2.轴为 42,000 kN m2，不含键槽余量。
最大允许弯曲应力为：
1.竖井尺寸为 112,000 kN m2，带带余量的键槽。
2.轴为 84,000 kN m2，不含键槽余量。
轴的制造
轴采用热轧工艺制造。 与热轧相比，冷轧时轴的强度更高，但冷轧会产生高残余应力，从而导致轴在加工过程中变形。 锻造工艺用于制造更大直径的轴。
轧制完成后，对轴进行端部加工，轴的一端安装在检台上，另一端由车床的转塔支撑。 为了完成轴，工具将刀塔固定到位，当电源打开时，卡盘开始旋转轴。
千分盘指示器用于在加工前检查轴的同心度，并根据应用进行车削、面切削、开槽、锥形车削等各种操作。 大批量、CNC 等应用最适合最终加工过程。 它也可以用CNC双端机床加工，轴夹在刀具旋转和夹具之间。
为了达到同心度和圆度，旋转刀具应在中心线上彼此相对。 螺旋桨轴和电机通常使用这种工艺制造。
轴传动
我们知道轴是用来传动力的，所以用来计算传动力的公式是：p=2 nt 60。 其中 p 是传输的功率 （w）; n 是每分钟转数 （rpm）; t 是扭矩，单位为 n·m。
适用于各种应用的轴转速：
1.机械：100 200;
2.木工机械：250 700;
3.纺织品：300 800;
4.轻机车间：150 300;
5.副轴：200 600。
轴设计
轴可以通过两种不同的工艺进行设计，具体取决于负载考虑：
1.基于强度的轴设计传动轴通常容易受到弯矩、扭矩、轴向张力及其组合的影响。 通常，轴承会受到扭转应力和弯曲应力的组合。
轴承拉伸应力：
拉伸应力 = p a
其中 a=（4）xd2，d 是轴的直径，单位为 mm。
轴承弯矩：
弯曲应力 = （mbxy） i
其中，mb = 弯矩; y=d 2，其中 d 是直径; i=转动惯量 = （xd4） 64
轴承扭矩：
扭转应力 = mtxr j
式中，MT = 扭转力矩; r=d 2，其中 d 是直径; j = 极惯性矩 = （xd4） 32
2.基于刚性的轴设计。
如果轴没有扭曲太多，则根据扭转刚度称传动轴是刚性的。
mt/j} =
其中，MT=扭矩mm，单位为N; j = 极惯性矩 = （xd4） 32d = 轴的直径 （mm）; = 扭转角; g = 刚度模量 n mm2.
轴的优缺点
轴的优点
他们不太可能被卡住;
与链条系统相比，它们需要更少的维护;
它们具有很高的扭转强度;
它们具有较高的极性转动惯量值;
它们非常强大，不太可能失败;
空心轴的内部形状是空心的，因此它们需要的材料较少;
对于相同的扭矩传递值，空心轴比实心轴重量更轻;
它们具有很高的转弯半径。
轴的缺点
它们由于松耦合而产生功率损耗;
它们在旋转时会振动;
它们产生持续的噪音;
制造和维护成本高;
制造难;
改变轴的速度并不容易;
由于机械问题导致的停机时间更长;
来自高架轴的油滴;
使用弹性联轴器，例如钢板弹簧联轴器，会导致轴之间的速度损失;
如果轴出现故障，则需要花费大量时间进行维修。