轴结构与毛坯的关系

1.轴结构与毛坯材料性能

轴的结构设计需要考虑很多的方面，尤其要考虑毛坯的形状和加工后轴的力学性能，这样才能加工出符合要求的轴。

图11⁃69 满足材料力学性能的轴结构（1）

如图11⁃69a所示，轴环尺寸过大，与中间连接处的尺寸相差较大，车削轴时，会将中间部位表面上力学性能好的材料切削掉，而留下的却是力学性能差的心部材料。这样的轴会很快断裂失效的，不符合使用要求。若改为图11⁃69b所示结构，将轴环螺栓连接轴上零件改为阶梯轴螺母加轴环固定，这种固定更加可靠、稳定，同时减小了轴环和中间连接部位的尺寸差距，使中间连接部分的轴段有较好的材料力学性能，保证了轴的使用性能。

轧制毛坯在轴类零件的选材中具有很重要的地位。轧制毛坯材料性质均匀，加工方便，直接在车床上就能加工出合格的轴类零件。

如图11⁃70a所示，此轴为转轴，设计时采用了大直径棒料车削加工。但从图中来看，选用大直径棒料使设计加工量大，而且车削过程中会将表层力学性能好的那部分材料切削掉，只保留了强度较低的心部材料，这样就使转轴的材料力学性能根本不能满足使用要求。因此，将锻造毛坯上力学性能好的材料切削掉的设计方案是不合理的。

改进后的轧制毛坯如图11⁃70b所示，能使轴上直径较小处的部分经热处理后力学性能好的材料保留下来。这种设计既保持了轴经热处理后的力学性能，又减少了加工量。(www.xing528.com)

图11⁃70 满足材料力学性能的轴结构（2）

2.曲轴毛坯的选用

曲轴的工作情况较为复杂，主要是承受拉应力和交变载荷，所以要求制造曲轴的毛坯选用锻造毛坯，且尽量选择纤维形状与曲轴应力方向一致的毛坯。

如图11⁃71a所示，选用毛坯里的金属纤维形状与曲轴的受力方向几乎垂直，在车削加工中几乎全被切断，不能发挥锻造毛坯的效果，降低了曲轴的强度。用这种毛坯材料加工出来的曲轴不能承受高强度的交变载荷，会出现断裂等失效形式。若选用图11⁃71b所示毛坯，即选用的毛坯材料里的金属纤维其外形与曲轴的最终形状接近，大部分的金属纤维不会被切断，曲轴强度高，能满足曲轴的高强度交变载荷的工作要求。

图11⁃71 尽量选用纤维形状与曲轴应力方向一致的毛坯