轴的常用材料与性能
轴材料的机械性能大全讲解
轴材料的机械性能大全讲解轴材料是工程中常见的一种材料，在各种机械设备中被广泛使用。
轴材料对机械设备的稳定性和可靠性起着重要的作用。
如何选取合适的轴材料，了解轴材料的机械性能是非常重要的。
本文将从轴材料的强度、硬度、韧性、疲劳强度等方面进行讲解。
强度轴材料的强度是指轴在承受外力的作用下不发生破坏的最大能力。
轴材料的强度主要受到其成分和制备工艺的影响。
常用的轴材料有普通碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金等。
普通碳钢的强度相对较低，但制造工艺简单，适用于一些要求不高的场合。
合金钢的强度相对较高，适用于机械设备的高强度要求。
不锈钢具有优异的耐腐蚀性和强度，适用于一些对耐腐蚀性和强度都有较高要求的场合。
铝合金轴材料的强度相对较低，不过具有轻质化和强度高效的特点，适用于一些重量要求较低的应用场合。
硬度轴材料的硬度可用来衡量其抗磨损能力。
轴材料的硬度一般用洛氏硬度计进行测试。
在不同的用途场景下，轴材料的硬度需求也不同。
例如，在一些需要耐磨损的环境下，轴材料的硬度需求会比较高。
在一些需要抗冲击的机械设备中，轴材料的硬度需求比较低，因为硬度高的轴材料在受到冲击时容易发生裂纹和断裂。
韧性轴材料的韧性是指材料在受到外力作用下发生永久形变的能力。
韧性高的轴材料不容易发生变形和破裂。
在一些需要经常受到大力剪切、扭转、拉压力的机械设备中，需要选择韧性高的轴材料。
常见的韧性较高的轴材料有高强度合金钢、钛合金等。
疲劳强度轴材料在长期使用过程中，受到外界作用而产生微小裂痕，这些裂痕将会逐渐扩大，最终导致轴材料断裂。
轴材料的疲劳强度是指材料在长期受到交替应力作用下不能承受的最大应力值。
疲劳强度高的轴材料能够经受住长期的应力变化，不容易发生裂纹和断裂。
常见的具有高疲劳强度的材料有高强度合金钢、不锈钢等。
轴材料的机械性能是影响机械设备运行稳定性和可靠性的重要因素，选用合适的轴材料对机械设备的性能和寿命具有关键作用。
本文从轴材料的强度、硬度、韧性、疲劳强度等方面进行了讲解。
轴的常用的材料的及性能
轴的常用的材料的及性能 Revised by Jack on December 14,2020轴常用材料及主要力学性能转轴：支承传动机件又传递转矩，既同时承受弯矩和扭矩的作用。
心轴：只支承旋转机件而不传递转矩，既承受弯矩作用。
(转动心轴：工作时转动；固定心轴：工作时轴不转动)；传动轴：主要传递转矩，既主要承受扭矩，不承受或承受较小的弯矩。
花键轴、空心轴：为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢；轴常用材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中45号钢最为常用。
不太重要及受载较小的轴可用Q235、Q275等普通碳素结构钢；受力较大，轴尺寸受限制，可用合金结构钢。
受载荷大的轴一般用调质钢。
调质钢调质处理后得到的是索氏体组织，它比正火或退火所得到的铁素体混合组织，具有更好的综合力学性能，有更高的强度，较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度。
调质钢：35、45、40Cr、45Mn2、40MnB、35CrMo、30CrMnSi、40CrNiMo；大截面非常重要的轴可选用铬镍钢；高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢；在一般工作温度下，合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相近，为了提高轴的刚度而选用合金结构钢是不合适的。
轴的强度计算轴的强度计算一般可分为三种：1：按扭转强度或刚度计算；2：按弯扭合成强度计算；3：精确强度校核计算1：按扭转强度或刚度计算按扭转强度及刚度计算轴径的公式表6―1―18注：当截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。
剪切弹性模量G=时的B值表6―1―20注：1.表中￠P值为每米轴长允许的扭转角；2.许用扭转角的选用，应按实际而定。
参考的范围如下：要求精密，稳定的传动，取￠=～ (°)/mP一般传动，取￠P=0. 5～1 (°)/m；要求不高的传动，可取￠P大于1 (°)/m；起重机传动轴￠P=15′～20′/m；几种常用轴材料的τP及A值表6―1―19注：1. 表中τP值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转剪应力。
轴的常用材料及其性能
许用疲劳应力/MPa 120～138 120～138 110～127 103～119 100～115 96～111 153～176 140～161 136～158 126～146 123～142 116～134 153～177 146～169 173～200 160～184 156～180 150～173 143～165 180～207 269～323 194～233 177～213 163～196 170～196 178～247 197～236 213～246 196～227 183～211 269～323 186～223 269～323 200～277 194～233
≥
屈服点/MPa 240 250 220 200 190 180 320 270 260 240 230 220 300 280 360 300 290 280 270 360 800 550 500 450 350 750 520 450 400 380 800 500 800 850 550
≥
弯曲疲劳极限/MPa 180 180 165 155 150 145 230 210 205 190 185 175 230 220 260 240 235 225 215 270 485 350 320 295 255 445 355 320 295 275 485 335 485 50 350
性能接近于40CrNi，用于重载 荷的轴 性能接近于40CrNi，用于重载 荷的轴 性能接近于40CrNi，用于重载 荷的轴 性能接近于35CrMo 性能接近于35CrMo 性能接近于35CrMo 性能接近于35CrMo 用于高强度，大尺寸及重载荷 的轴 用于高强度，大尺寸及重载荷 的轴 用于高强度，大尺寸及重载荷 的轴 用于高强度，大尺寸及重载荷 的轴 用于要求高耐磨性、高强度且 热处理变形很小的(氮化)轴 用于要求强度和韧性均较高的 轴(如某些齿轮轴、蜗杆等) 用于要求强度和韧性均较高的 轴(如某些齿轮轴、蜗杆等) 用于要求强度和韧性均较高的 轴(如某些齿轮轴、蜗杆等) 用于要求强度和韧性均较高的 轴(如某些齿轮轴、蜗杆等) 用于在腐蚀条件下工作的轴 用于在腐蚀条件下工作的轴 用于在高、低温及强腐蚀件下 工作的轴 用于在高、低温及强腐蚀件下 工作的轴 用于在高、低温及强腐蚀件下 工作的轴 用于结构形状复杂的轴 用于结构形状复杂的轴 用于结构形状复杂的轴 用于结构形状复杂的轴 用于结构形状复杂的轴 用于结构形状复杂的轴
轴的常用材料及其机械性能
轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用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，力求经济合理。
轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。
对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。
对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi 等。
球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。
特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。
根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。
对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。
在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。
轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。
轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。
为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。
对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。
轴的常用材料及其机械性能(MPa)各种发动机曲轴材料及热处理各种凸轮轴材料及热处理工艺机床主轴材料和热处理半轴常用材料及技术要求。
轴的常用材料及其机械性能
轴的常用材料及其机械性能轴的常用材料及其机械性能轴的常用材料及其机械性能轴的材料种类很多，选用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，力求经济合理。
轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr 钢。
对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。
对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi等。
球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。
特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。
根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。
对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。
在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。
轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。
轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。
为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。
对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。
轴的常用材料及其机械性能(MPa)材料牌号热处理毛坯直径(mm)硬度HB抗拉强度σb≥屈服强度σs≥弯曲疲劳极限σ-1≥扭转疲劳极限τ-1≥许用弯曲应力备注[σ+1][σ0] [σ-1]Q235-A - - - 440 240 180 105 125 70 40用于不重要或载荷不大的轴20 正火25 ≤156 420 250 180 100 125 70 40用于载荷不大，要求韧性较高的场合。
轴常用材料的选用
轴常用材料的选用轴是机械设备中的一种重要零件，主要用于承载和传递力量，使机械能够正常运转。
轴的选材直接关系到机械设备的性能、使用寿命和安全性。
常用的轴材料有金属和非金属两大类，下面将就轴常用材料的选用进行介绍。
金属轴常用材料的选用：1.碳素钢：碳素钢具有良好的机械性能，抗拉强度和抗震性能较高，适用于一般负载和低速运动的轴。
2.合金钢：合金钢具有较高的强度和硬度，耐磨性强，适用于承受较大负载和高速运动的轴，如汽车传动轴、发动机曲轴等。
3.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，在湿润或腐蚀环境中使用能够减少轴的磨损和氧化，适用于耐腐蚀要求较高的轴。
4.铜合金：铜合金具有良好的导热性和导电性，适用于高速运动时需要较好的散热性能的轴，如电机、发动机内部的轴。
5.铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的强度，适用于重量要求较轻的轴，如飞机、航天器等。
非金属轴常用材料的选用：1.陶瓷：陶瓷具有高温稳定性和耐磨性，适用于高温环境和对轴与轴套磨损要求较高的场合，如高温烘干炉、化工设备等。
2.聚合物：聚合物具有良好的耐磨性和自润滑性能，适用于无润滑或少润滑的场合，如食品加工机械、医疗设备等。
在选用轴材料时，需考虑以下几个因素：1.负载类型和大小：负载情况是选材的主要依据，根据实际工作条件选择合适的材料。
2.运动速度：高速运动时轴对材料的要求较高，需选用相对强度较高的材料。
3.工作温度：高温和低温环境对轴材料的选择有一定影响，需根据工作温度范围选用合适的材料。
4.耐腐蚀性：若工作环境存在腐蚀性介质，需选用耐腐蚀材料，如不锈钢等。
5.经济性：在满足工作要求的前提下，需考虑材料的价格以及加工成本，选择经济合理的材料。
综上所述，轴的选材是根据实际工作条件和要求综合考虑的，在不同条件下可能选用不同的材料。
合理的轴材料选用能够提高设备的性能和使用寿命，因此在设计和选择轴材料时需仔细考虑各个因素的影响。
轴的材料主要是
轴的材料主要是
轴是机械设备中的重要零部件，其材料选择直接影响到设备的性能和使用寿命。
轴的材料主要包括金属材料和非金属材料两大类。
金属材料是轴的常用材料之一，主要包括普通碳素钢、合金钢、不锈钢等。
普
通碳素钢具有良好的可加工性和热处理性能，适用于一般要求不高的轴承零件；合金钢由于添加了合金元素，具有较高的强度和硬度，适用于承受较大载荷和高速旋转的轴承零件；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于要求较高的环境下使用的轴承零件。
非金属材料也是轴的重要材料之一，主要包括塑料、陶瓷等。
塑料轴由于具有
良好的自润滑性和耐磨性，适用于一些特殊要求的轴承零件；陶瓷轴由于具有良好的耐磨性和耐高温性能，适用于高速、高温、高精度的轴承零件。
在选择轴的材料时，需要综合考虑轴的工作条件、使用要求、成本控制等因素。
不同的材料具有不同的特性，需要根据具体情况进行选择，以满足设备的性能要求和使用寿命的需求。
总的来说，轴的材料选择是一个复杂而重要的工作，需要充分考虑各种因素，
才能选择出最适合的材料，以确保设备的正常运行和长期稳定性能。
机械设计轴的设计.
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
键槽应设计成 同一加工直线
三、各轴段直径和长度的确定 轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小； 确定轴段直径大小的基本原则： 1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 4. 有配合要求的零件要便于装拆。
孔径d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 82 60 112 84 60 63 65… 142 107
长度 长系列 L 短系列
便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施： 1) 在配合段轴段前应采用较小的直径； 2) 配合段前端制成锥度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩 高度不能过大。
发动机
传动轴
后桥
潘存云教授研制
11.1
概
述
一、轴的用途及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩 类 心轴---只承受弯矩 型 按轴的形状分有：
车厢重力
潘存云教授研制
自行车 前轮轴
前叉
潘存云教授研制
200 250
……
…
…
…
…
…
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
…
轴的常用材料及其主要力学性能
材料牌号 热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 屈服强 弯曲疲 度极限 劳极限 σ-1 σs MPa 400~420 225 170 375~390 215 590 295 255 570 285 245 640 355 275 735 540 355 685 490 335 900 735 430 785 570 370 735 590 365 685 540 345 930 785 440 835 685 410 785 590 375 抗拉强 度极限 σb 640 835 530 490 600 800 390 635 195 305 395 190 180 215 290 剪切疲 许用弯 劳极限 曲应力 [σ-1] σ-1 105 140 135 155 200 185 260 210 210 195 280 270 220 160 230 115 110 185 250 40 55 60
轴的常用材料及其主要力学性能
172～206 性能接近于35CrMo
155
240
150～180 性能接近于35CrMo
285
400
198～275 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
245
352
236～283 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
230
332
219～263 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
215
312
205～246 用于高强度，大尺寸及重载荷的轴
正火 正火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 调质 调质 正火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 正火，回火 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质 调质
280
177～213 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
170
260
163～196 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
155
240
150～180 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
210
300
200～240 性能接近于35CrMo
195
280
186～223 性能接近于35CrMo
175
260
280
400
269～323 性能接近于40Cr,用于中小型轴
195
300
186～223 性能接近于40Cr,用于中小型轴
280
400
269～323 用于很重要的轴
285
400
200～277 性能接近于40CrNi,用于重载荷的轴
200
轴的常用材料及其主要力学性能.
材料牌号热处理毛坯直径（mm）硬度(HBS抗拉强度极限σb屈服强度极限σs弯曲疲劳极限σ-1剪切疲劳极限τ-1许用弯曲应力[σ-1]备注Q235A 热轧或锻后空冷≤100400~420 225 170 105 40用于不重要及受载荷不大的轴>100~250 375~390 21545 正火回火≤10170~217 590 295 225 140 55 应用最广泛>100~300 162~217 570 285 245 135调质≤200 217~255 640 355 275 155 6040Cr 调质≤100>100~300241~28673568554049035535520018570用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴40CrNi 调质≤100>100~300270~300240~27090078573557043037026021075用于很重要的轴38SiMnMo 调质≤100>100~300229~286217~26973568559054036534521019570用于重要的轴，性能近于40CrNi38CrMoAlA 调质≤60>60~100>100~160293~321277~302241~27793083578578568559044041037528027022075用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴20Cr 渗碳淬火回火≤60渗碳56~62HRC 640 390 305 160 60用于要求强度及韧性均较高的轴3Cr13 调质≤100≥241835 635 395 230 75 用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti 淬火≤100≤192530 195 190 115 45 用于高低温及腐蚀条件下的轴180 110 100~200 490QT600-3 190~270 600 370 215 185 用于制造复杂外形的轴QT800-2 245~335 800 480 290 250几种材料的[][]。
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轴常用材料及主要力学性能转轴：支承传动机件又传递转矩，既同时承受弯矩和扭矩的作用。
心轴：只支承旋转机件而不传递转矩，既承受弯矩作用。
(转动心轴：工作时转动；固定心轴：工作时轴不转动)；传动轴：主要传递转矩，既主要承受扭矩，不承受或承受较小的弯矩。
花键轴、空心轴：为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢；轴常用材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中45号钢最为常用。
不太重要及受载较小的轴可用Q235、Q275等普通碳素结构钢；受力较大，轴尺寸受限制，可用合金结构钢。
受载荷大的轴一般用调质钢。
调质钢调质处理后得到的是索氏体组织，它比正火或退火所得到的铁素体混合组织，具有更好的综合力学性能，有更高的强度，较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度。
调质钢：35、45、40Cr、45Mn2、40MnB、35CrMo、30CrMnSi、40CrNiMo；大截面非常重要的轴可选用铬镍钢；高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢；在一般工作温度下，合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相近，为了提高轴的刚度而选用合金结构钢是不合适的。
轴的强度计算轴的强度计算一般可分为三种：1：按扭转强度或刚度计算；2：按弯扭合成强度计算；3：精确强度校核计算1：按扭转强度或刚度计算按扭转强度及刚度计算轴径的公式表6―1―18注：当截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。
剪切弹性模量G=79.4GPa时的B值表6―1―20注：1.表中￠P值为每米轴长允许的扭转角；2.许用扭转角的选用，应按实际而定。
参考的范围如下：要求精密，稳定的传动，取￠P=0.25～0.5 (°)/m 一般传动，取￠P=0. 5～1 (°)/m；要求不高的传动，可取￠P大于1 (°)/m；起重机传动轴￠P=15´～20´/m；几种常用轴材料的τP及A值表6―1―19注：1. 表中τP值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转剪应力。
2. 在下列情况下τP取较大值、A取较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴单向旋转。
反之，τP取较小值，A取较大值。
3. 在计算减速器的中间轴的危险截面处(安装小齿轮处)的直径时，若轴的材料为45号钢：取A=130 ～165。
其中二级减速器的中间轴及三级减速器的高速中间轴取A=155～165。
三级减速器的低速中间轴取A=130。
2：按弯扭合成强度计算；按弯扭合成强度计算轴径的公式表6―1―21注：校正系数Ψ值是由扭应力的变化来决定的； 扭应力不变时p p 11+-=σσψ≈0.3；扭应力按脉动循环变化时pp01σσψ-=≈0.6；扭应力按对称循环变化时1=ψ当零件用紧配合装于轴上时，轴径应比计算值增大8～10%。
如果截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。
如果轴端装有补偿式联轴器或弹性联轴器，由于安装误差和弹性元件的不均匀磨损，将会使轴及轴承受到附加载荷，附加载荷的方向不定。
附加载荷计算公式见表6-1-23。
有键槽时轴径增大值 表6-1-22附加载荷计算公式 表6-1-233：精确强度校核计算轴强度的精确校核是在轴的结构及尺寸确定后进行，通常采用安全系数校核法。
3.1 疲劳强度安全系数校核疲劳强度安全系数校核的目的是校核轴对疲劳破坏的抵抗能力，在轴的结构设计后，根据其实际尺寸，承受的弯矩、转矩图，考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素及轴材料的疲劳极限，计算轴的危险截面处的安全系数值是否满足许用安全系数值。
轴的疲劳强度是根据长期作用在轴上的最大变载荷(其载荷循环次数不小于104)来计算，危险截面应是受力较大，截面较小及应力集中较严重的既实际应力较大的若干个截面。
同一个截面上有几个应力集中源，计算时应选取对轴影响最大的应力源。
校核公式见表6―1―24。
当轴的强度不能满足要求时，采取改进轴的结构，降低应力集中的方法解决，降低应力集中的主要措施表6―1―7，或采用不同的热处理及表面强化处理等工艺措施，或加大轴径，改变轴的材料来解决。
轴的材料内部可能存在不同程度的裂纹或其其它缺陷。
一般裂纹的尺寸小于临界值时，暂时影响不大，但长期交变应力作用下，裂纹会作稳态扩展，达到临界值时，发生脆性破坏。
重要的轴，除了进行上述的计算和检查表面质量外，还要对内部进行无损探伤，如发现缺陷，应根据断裂力学计算或经验判断其寿命，决定是否可用。
(机械工程手册二版1卷5篇)危险截面安全系数S的校核公式表6―1―24应力幅及平均应力计算公式表6―1―25许用安全系数S P表6―1―26截面模数计算公式表6―1―27注：公式中各几何尺寸均以cm计。
螺纹、键、花键、横孔处及配合的边缘处的有效应力集中系数表6―1―30注：d0为横孔直径；d为轴径。
圆角处的有效应力集中系数表6―1―31钢的平均应力折算系数ψσψτ表6―1―33环槽处的有效应力集中系数表6―1―32绝对尺寸影响系数εσετ表6―1―34不同表面粗糙度的表面质量系数β表6―1―36各种强化方法的表面质量系数β表6―1―38注：1高频淬火系根据直径为10 ～20mm，淬硬层厚度为(0.05～2.0)d的试件实验求得的数据；对大尺寸的试件强化系数的值会有某些降低。
2氮化层厚度为0.01d时用小值；在(0.03～0.04)d时用大值。
3喷丸硬化系根据8～40mm试件求得的数据；喷丸速度低时用小值；速度高时用大值。
4滚子滚压系根据17～130mm试件求得的数据。
3.2 静强度安全系数校核本方法的目的是校验轴对塑性变形的抵抗能力，既校核危险截面的静强度安全系数。
轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷(包括动载荷和冲击载荷)来计算的。
一般，对于没有特殊安全保护装置的传动，最大瞬时载荷可按电动机最大过载能力确定。
危险截面应是受力较大，截面较小既静应力较大的若干截面。
危险截面安全系数S S校核公式表6―1―39静强度的许用安全系数S SP表6―1―40如最大载荷只能近似求得及应力无法准确计算时，上述S SP之值应增大20～50%。
如果校核计算结果表明安全系数太低，可通过增大轴径尺寸及改用好材料等措施。
以提高轴的静强度安全系数。
4 轴的刚度校核轴在载荷作用下会产生弯曲和扭转变形，当变形超过某个允许值时，会使机器无法正常工作，要进行刚度校核，刚度校核分为扭转刚度和弯曲刚度。
4.1轴的扭转刚度轴的扭转刚度校核是计算轴在工作时的扭转变形量，用每米轴长的扭转角Φ度量。
圆轴扭转角Φ的计算公式/(°)m-1表6―1―41注：1精密、稳定的传动Φ= 0.25～0.5(°)/m；一般传动Φ= 0.5～1(°)/m；要求不高Φ可大于 1(°)/m ；起重机传动轴Φ= 15´～20´/m 。
2 本表公式适用于剪切弹性模量G=79.4GPa 的钢轴。
4.2轴的弯曲刚度轴在受载的情况下会产生弯曲变形，过大的弯曲变形会影响轴上零件的正常工作，如安装齿轮的轴，因轴变形会影响齿轮的啮合正确性及工作平稳性；轴的偏转角θ会滚动轴承的内外圈相互倾斜，如偏转角超过滚动轴承允许的转角，就显著降低滚动轴承的寿命；会使滑动轴承所受的压力集中在轴承的一侧，使轴径和轴承发生边缘接触，加剧磨损和导致胶合；轴的变形还会使高速轴回转时产生振动和噪音。
光轴的挠度和偏转角一般按双支点梁计算，计算公式列表6―1―44。
阶梯轴按当量直径d V 的光轴计算。
当量直径d V 按表6―1―43公式计算。
按当量法计算阶梯轴的挠度和偏转角，误差可达到+20%。
所以对十分重要的轴应采用更准确的计算法，详见材料力学。
计算有过盈配合轴段的挠度时，应将该轴段与轮毂当作一整体考虑，取轮毂的外径作为轴的直径。
如轴上作用的载荷不在同一平面内，采将载荷分解为两互相垂直平面上的分量，分别计算两个平面内各截面的挠度(y x 、y y )和偏转角(θX 、θy )，然后用几何法相加(既22Y x Y Y Y +=、22Y x θθθ+=)。
在同一平面内作用有几个载荷，其任一截面的挠度和偏转角等于各载荷分别作用时该截面的挠度和偏转角的代数和(既Y=ΣY i 、θ=Σθi )。
轴的允许挠度Y P 及偏转角θP 表6―1―42阶梯轴按当量直径d V计算公式mm 表6―1―43注：为计算方便，当量直径以d V4形式保留不必开方(见表6―1―44的公式)。
轴的挠度及偏转角计算公式表6―1―44注：1如实际作用载荷的方向与图示相反，则公式中的正负号应相应改变。
2 表中公式适用于弹性模量E=206×103MPa。
3 标有*的y max计算公式适用于a>b的场合，y max产生在A―D段。
当a<b时，y max产生在B―D段。
计算时应将式中的b换成a；x换成x1；θA换成θB。
轴的临界转速校核轴系(轴和轴上零件)是一个弹性体，当其回转时，一方面由于本身的质量(或转动惯量)和弹性产生自然振动；另一方面由于轴系零件的材料组织不均匀、制造误差及安装误差等原因造成轴系重心偏移；倒致回转时产生离心力、从而产生以离心力为周期性干扰外力所引起的强迫振动。
当强迫振动的频率与轴的自振频率接近或相同时，就会产生共振现象，严重时会造成轴系甚至整台机器的破坏。
产生共振现象时轴的转速称为轴的临界转速。
轴的振动主要类型有横向振动(弯曲振动)、扭转振动和纵向振动。
一般轴最常见的是横向振动。
临界转速在数值上与轴横向振动的固有频率相同。
一个轴在理论上有无穷多个临界转速。
按其数值由小到大分别称一阶、二阶、三阶……临界转速。
为避免轴在运转中产生共振现象，所设计的轴不得与任何一阶临界转速相接近，也不能与临界转速的简单倍数或分数重合。
转速低于一阶临界转速的轴一般称为刚性轴，高于一阶临界转速的轴称为挠性轴。
机械中多采用刚性轴；离心机、汽轮机等转速很高的轴，如采用刚性轴，则所需直径可能过大，使结构过于笨重，故常用挠性轴。
对转速较高，跨度较大而刚性较小，或外伸较长的轴，一般应进行临界转速的校核计算。
刚性轴：n＜0.75n cr1；挠性轴：1.4n cr1＜n＜0.75n cr2；式中：n―轴的工作转速；n cr1―轴的一阶临界转速；n cr2―轴的二阶临界转速；轴的临界转速大小与材料的弹性特性、形状和尺寸、支承形式及零件的质量等有关，与轴的空间位置无关。
光轴的一阶临界转速计算公式表6―1―47一端外伸轴的系数λ1值表6―1―48两端外伸轴的系数λ1值表6―1―49例已知： 大齿轮输入功率P = 4.25kW ；链轮轴转速 n = 33r/min ；每根运输链张力S = 4650N ；齿轮圆周力F t = 4790N ；齿轮径向力F r = 4790N ；短时过载为正常工作载荷的两倍。