轴的常用的材料的及性能

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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构造钢，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等普通碳素构造钢；受力较大，轴尺寸受限制，可用合金构造钢。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，合金构造钢的弹性模量与碳素构造钢相近，为了提高轴的刚度而选用合金构造钢是不适宜的。 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：准确强度校核计算 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

jz*


. . 轴的类型 按 扭 转 强 度 计 算 按 扭 转 刚 度 计 算 实心轴

d17.2

空心轴

T

P

A

P

n

P1



4n1

d9.3

d9.3T

1

4

T

P

B

P

n

P1



44n1

d17.2

说 明

T

P



1

3

14

A3





14

B4

d：轴端直径 mmτP：许用扭转剪应力MPa ，按表6-1-19选取

T：轴所传递的扭矩 N m ￠P：许用扭转角°/m，按表6-1-20选取

T9550

P

A：系数，按表6-1-19选取 n

d1

(空心轴径d1与外径d之比) d

P：轴所传递的功率，kW B：系数，按表6-1-20选取 n：轴的工作转速 r/min 

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

￠P(°)/m

B

0.25 129

0.5 109

1 91.5

1.5 82.7

2 77

2.5 72.8

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。参考的围如下：要求精细，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

轴的材料

Q235―A； 20 15 ～ 25 149 ～ 126

Q275； 20 1Cr18Ni9Ti 20 ～ 35 135 ～ 112

45 25 ～ 45 126 ～ 103

40Cr；35SiMn；42SiMn；40MnB；38SiMnMO；3Cr13；

35 ～ 55 112 ～ 97

τP MPa

A

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. 在以下情况下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，假设轴的材料为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

jz*


. . 心 轴 转 轴 实 心 轴 实 心 轴 22

MM(T) d21.68 d21.68P1P计

算空 心 轴 空 心 轴 22

M1M(T)1公 d21.68 d21.684411PP式 1

许

用应力

转动心轴 固定心轴

P1P

载荷平稳：P1P

载荷变化：P0P

说d：轴的直径 mm σ+1P、σ0P、σ-1P：轴的许用弯曲应力MPa ，按表6-1-1 明 M：轴在计算截面所受弯矩，N.m 注4的说明取

T：轴在计算截面所受的扭矩 N m

校正系数

单向旋转 双向旋转

Ψ = 0.3或Ψ = 0.6

Ψ = 1

(空心轴径d1与外径d之比)

d1

d

注：校正系数Ψ值是由扭应力的变化来决定的；

1p1p

扭应力不变时≈0.3；扭应力按脉动循环变化时≈0.6；扭应力按对称循环变化时1

1p0p



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

轴的直径 mm

有一个键槽时的增大值 %

有两个相隔180°键槽时的增大值 %

< 30 7 15

30 ～ 100

5 10

> 100 3 7



附加载荷计算公式 表6-1-23

联轴器名称 齿轮联轴器 jz*

计算公式

M/ = K/T

说明

M/―附加弯矩， Nm T―传递扭矩 N m

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