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。
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;机转子轴在高温、高速和重载条件下工作,具有良好的高温力学性能,常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。
轴的力学模型是梁、多数要转动,因此其应力通常是对称循环。轴上通常要安装一些带轮毂的零件,因此大多数轴应作成阶梯轴,切削加工量大。
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。
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:转轴,工作时既承受弯矩又承受扭矩,是机械中常见的轴,如各种减速器中的轴等。
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。
龙门式起重机运动机构传动轴的扭转角会影响驱动轮的同步性;对有发生扭转振动危险的轴以及操纵系统中的轴,都需要有较大的扭转刚度。
轴类零件材料的选取,主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定,力求经济合理。常用的轴类零件材料有 35、45、50碳素钢,以45钢应用为广泛。
对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等普通碳素钢。对于受力较大,轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。
轴类零件的毛坯常见的有型材(圆棒料)和锻件。大型的,外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。