表15-1-轴的常用材料及其主要力学性能

表15-1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MPaQ235-A热轧或锻后空冷≤100400～42022517010540用于不重要及受载荷不大的轴＞100~25045正火回火≤100170~21759029525514055应用最广泛＞100~300162~217570285245135调质≤200217~2556403552751556040Cr调质≤100241~28673554035520070用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴＞100~300685490335185返回下一页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MPa40CrNi调质≤100270~30090073543026075用于很重要的轴＞100~300240~27078557037021038SiMnMo调质≤100229~28673559036521070用于重要的轴，性能近于40CrNi＞100~300217~26968554034519538CrMoAlA调质≤60293~32193078544028075用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴＞60~100277~302835685410270＞100~160241~27778559037522020Cr渗碳淬火回火≤60渗碳56~62HRC64039030516060用于要求强度及韧性均较高的轴返回上一页下一页（续表15-1）（续表15-1）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MPa3Cr13调质≤100≥24183563539523075用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti淬火≤100≤19253019519011545用于高、低温及腐蚀条件下的轴＞100~200490180110QT600-3190~270600370215185用于制造复杂外形的轴QT800-2245~335800480290250注：①表中所列疲劳极限σ-1值是按下列关系式计算的，供设计时参考。碳钢σ-1≈0.43σB；合金钢：σ-1≈0.2（σB+σs）+100；不锈钢：σ-1≈0.27（σB+σs）；τ-1≈0.156（σB+σs）；球墨铸铁：σ-1≈0.36σB；τ-1≈0.31σB。②1Cr18Ni9Ti（GB1221-84）可选用，但不推荐。返回上一页轴的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13[τT]/MPa15～2520～3525～4535～55A0149～126135～112126～103112～97表15-3轴常用几种材料的[τT]及A0值注：1）表中[τT]值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转切应力。2）在下述情况时，[τT]取较大值，A0取较小值；弯曲较小或只受扭矩作用、载荷平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只作单向旋转；反之，[τT]取较小值，A0取较大值。返回返回退出下一页上一页补充材料写字板计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。在作计算简图时，应选求出轴上受力零件的载荷（若为空间力系，应把空间力分解为圆周力、径向力和轴向力，然后把它们全部转化到轴上），并将作用力分解为水平面受力和垂直面受力，求出支点反力。查手册与滑动轴承的宽径比有关退出下一页上一页补充材料写字板按由第三强度理论有通常弯曲应力σ是对称循环变应力，而扭转切应力τ不是对称循环应力。引入折合系数α有α的取值：当σ为对称循环变应力，τ为静应力：α=0.3当σ为对称循环变应力，τ为脉动循环变应力：α=0.6当σ为对称循环变应力，τ为对称循环变应力：α=1退出下一页上一页补充材料写字板对于直径为d的圆轴注意：心轴T=0固定心轴：弯矩是脉动循环变应力（起动、停车等）轴的抗弯截面系数，mm3，见表15-4查表15-1转动心轴：弯曲应力为对称循环变应力107.1退出下一页上一页补充材料写字板§15-3轴的计算一、轴的强度校核计算进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。仅（或主要）受扭矩的轴（传动轴）只受弯矩的轴（心轴）既受弯矩又承受扭矩的轴（转轴）按扭转强度条件计算按弯曲强度条件计算按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核对于瞬时过载很大或应力循环不对称较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。退出下一页上一页补充材料写字板1、按扭转强度条件计算该方法只需按轴所受的转矩来计算强度，方便简单，但计算精度低。通常用该方法初步估算轴的直径，不重要的轴也可作为最后计算结果。（实轴）（空心轴）扭转切应力计算截面处轴的直径见表15-3空心轴的内径d1与外径d之比，一般为0.5～0.6退出下一页上一页补充材料写字板注意：这样求出的轴的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径dmin。轴径/mm键槽数轴径增大量＞10013%27%＜10015～7%210～15%当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。2、按弯扭合成强度条件计算对于主要结构形状和尺寸、轴上零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置均已确定的轴可以用这一方法。一般重要的弯扭复合的轴采用这一方法进行强度计算已足够可靠。退出下一页上一页补充材料写字板计算步骤作出轴的计算简图作出弯矩图作出扭矩图校核轴的强度退出下一页上一页补充材料写字板3.按疲劳强度条件进行精确校核这种计算的实质在于确定弯应力情况下轴的安全程度。当已知轴的外形、尺寸及载荷的基础上，确定一个或几个危险截面，求出计算安全系数。仅有法向应力：仅有切向应力：这里：S=1.3～1.5，用于材料均匀、载荷与应力计算精确；S=1.5～1.8，用于材料不够均匀，计算精确度较低时；S=1.8～2.5，用于材料均匀性及计算精确很低，或轴径d＞200mm时。退出退出退出