今天我們分享一波關於軸的乾貨，包括軸的定義、材料、型別和設計。
什麼是軸？
軸基本上是任何具有圓形橫截面的機器的旋轉部件，用於將動力從乙個部分傳遞到另乙個部分或從發電機傳遞到功率吸收器。 為了傳遞動力，軸的一端連線到電源，另一端連線到機器。 軸可以根據需要是實心或空心的，空心軸有助於減輕重量並提供優勢。
軸的一般說明
軸是機器中使用的非常重要的元件之一。 它們用於支撐皮帶輪和齒輪等旋轉部件，它們由位於剛性機器外殼中的軸承支撐，位於軸上的齒輪和皮帶輪有助於傳遞運動。
許多其他旋轉元件通過鍵安裝在軸上。 由於軸支撐的構件的反作用力和動力傳遞產生的扭矩，它們會受到彎矩和扭矩的影響。
軸始終具有圓形橫截面，可以是空心的或實心的。 軸可分為曲軸、直線軸、鉸接軸或柔性軸，但直線軸通常用於傳遞動力。
軸通常設計為陡峭的圓柱形杆，因此它們在整個長度上具有不同的直徑，儘管具有恆定直徑的軸很容易生產。
階梯軸中的應力大小隨其長度而變化。 直徑均勻的軸不適合拆卸、組裝、維護，這些軸在緊固安裝在其上的零件（尤其是軸承）時會產生複雜性。
軸的型別
傳動軸
這些軸是階梯軸，用於將動力從乙個源傳遞到另一台吸收功率的機器。 安裝在軸齒輪、輪轂或皮帶輪的階梯部分，用於傳遞運動。
示例：所有工廠的架空豎井、線軸、子軸和豎井。
機械開關
這些軸位於元件內部，是機器的組成部分。
示例：汽車發動機中的曲軸是機器軸。
車橋
這些軸支援旋轉元件，例如車輪，可以安裝在帶軸承的軸承座中，但軸是非旋轉元件。 這些主要用於車輛。
示例：汽車中的車軸。
紡錘
這些是機器的旋轉部件，用於容納工具或工作區。 它們是用於機器的短軸。
示例：車床中的主軸。
軸材料
通常低碳鋼是用於軸的材料。 如果要求高強度，則使用鎳鉻鋼、鎳鎳鋼、鉻釩鋼等合金鋼。 它們由熱軋和冷拔和磨削成型，常規軸通常使用的材料是50cccc8級碳鋼。
用於軸的材料應具有以下特性：
材料應具有高強度;
材料應具有較高的耐磨性;
材料應具有熱處理效能;
材料應具有良好的機械效能;
材料必須具有較低的缺口靈敏度係數。
軸的標準尺寸
機械開關
最大 25 mm，步長為 05 公釐。
傳動軸
軸的標準尺寸 - 步長;
25 mm 至 60 mm - 5 mm 步長;
60 mm 至 100 mm - 10 mm 步長;
110 mm 至 140 mm - 15 mm 步長;
步長為 140 mm 至 500 mm - 20 mm。
機軸的標準尺寸最大為 25 mm，步長為 5 mm。 對於豎井，標準長度為 5m、6m 和 7m，但一般需要 1m 到 2m。
軸中的應力
軸中產生的應力是：
扭矩傳遞引起的剪下應力（扭轉載荷引起的扭矩）;
由於作用在機械元件（如皮帶輪和齒輪）上的力以及軸的自重（其性質是壓縮或拉伸）引起的彎曲應力;
由彎曲和扭轉載荷引起的綜合應力。
設計應力的最大允許剪應力為：
1.豎井為56,000 kN m2，帶鍵槽餘量。
2.軸為 42,000 kN m2，不含鍵槽餘量。
最大允許彎曲應力為：
1.豎井尺寸為 112,000 kN m2，帶帶餘量的鍵槽。
2.軸為 84,000 kN m2，不含鍵槽餘量。
軸的製造
軸採用熱軋工藝製造。 與熱軋相比，冷軋時軸的強度更高，但冷軋會產生高殘餘應力，從而導致軸在加工過程中變形。 鍛造工藝用於製造更大直徑的軸。
軋制完成後，對軸進行端部加工，軸的一端安裝在檢台上，另一端由車床的轉塔支撐。 為了完成軸，工具將刀塔固定到位，當電源開啟時，卡盤開始旋轉軸。
千分盤指示器用於在加工前檢查軸的同心度，並根據應用進行車削、面切削、開槽、錐形車削等各種操作。 大批量、CNC 等應用最適合最終加工過程。 它也可以用CNC雙端工具機加工，軸夾在刀具旋轉和夾具之間。
為了達到同心度和圓度，旋轉刀具應在中心線上彼此相對。 螺旋槳軸和電機通常使用這種工藝製造。
軸傳動
我們知道軸是用來傳動力的，所以用來計算傳動力的公式是：p=2 nt 60。 其中 p 是傳輸的功率 （w）; n 是每分鐘轉數 （rpm）; t 是扭矩，單位為 n·m。
適用於各種應用的軸轉速：
1.機械：100 200;
2.木工機械：250 700;
3.紡織品：300 800;
4.輕機車間：150 300;
5.副軸：200 600。
軸設計
軸可以通過兩種不同的工藝進行設計，具體取決於負載考慮：
1.基於強度的軸設計傳動軸通常容易受到彎矩、扭矩、軸向張力及其組合的影響。 通常，軸承會受到扭轉應力和彎曲應力的組合。
軸承拉伸應力：
拉伸應力 = p a
其中 a=（4）xd2，d 是軸的直徑，單位為 mm。
軸承彎矩：
彎曲應力 = （mbxy） i
其中，mb = 彎矩; y=d 2，其中 d 是直徑; i=轉動慣量 = （xd4） 64
軸承扭矩：
扭轉應力 = mtxr j
式中，MT = 扭轉力矩; r=d 2，其中 d 是直徑; j = 極慣性矩 = （xd4） 32
2.基於剛性的軸設計。
如果軸沒有扭曲太多，則根據扭轉剛度稱傳動軸是剛性的。
mt/j} =
其中，MT=扭矩mm，單位為N; j = 極慣性矩 = （xd4） 32d = 軸的直徑 （mm）; = 扭轉角; g = 剛度模量 n mm2.
軸的優缺點
軸的優點
他們不太可能被卡住;
與鏈條系統相比，它們需要更少的維護;
它們具有很高的扭轉強度;
它們具有較高的極性轉動慣量值;
它們非常強大，不太可能失敗;
空心軸的內部形狀是空心的，因此它們需要的材料較少;
對於相同的扭矩傳遞值，空心軸比實心軸重量更輕;
它們具有很高的轉彎半徑。
軸的缺點
它們由於松耦合而產生功率損耗;
它們在旋轉時會振動;
它們產生持續的噪音;
製造和維護成本高;
製造難;
改變軸的速度並不容易;
由於機械問題導致的停機時間更長;
來自高架軸的油滴;
使用彈性聯軸器，例如鋼板彈簧聯軸器，會導致軸之間的速度損失;
如果軸出現故障，則需要花費大量時間進行維修。