轴设计的主要内容及设计步骤简介

轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。

轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的难度等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。

轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。

轴的结构设计和计算要考虑其所支撑的轴上零件和轴承等，也就是说要根据整体结构来进行，具体如下：

情况1：心轴或转轴的安装空间由已经确定的总体结构尺寸给定，如汽车心轴受汽车宽度限制或者是链式输送机的传动轴受到箱体宽度限制（图 11.5，B=315 mm）。对这类情形，轴承、轴上传动件（如链轮或齿轮等）的距离尺寸已确定或至少可以准确估计出，这样在初步设计时就可以用相对精确地得到的弯矩和转矩来足够精确地对轴进行设计计算，然后对其进行结构设计。(www.xing528.com)

图11.5　给定安装尺寸的输送机传动轴（示意图）

情况2：安装空间未预先给定，如减速器轴（图11.6）。在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用点和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出。此时，轴的强度计算和轴系零、部件的结构设计必须交错进行，边画图，边计算，边修改。

具体步骤：选择轴的材料→结构设计（拟定轴上零件的装配方案、初步估算轴的最小直径、确定各轴段的直径和长度）→强度校核计算（必要时，进行轴的刚度计算或振动稳定性计算）→画出轴的零件工作图。设计过程详见例11.1及例11.2。