汽车机械基础：轴的分类、材料及性能一览

1.轴的分类

根据轴的功用和承载情况，轴可分为：

（1）传动轴以传递转矩为主，不承受弯矩或承受很小弯矩的轴，如汽车变速器与后桥之间的轴（见图5-1）。

（2）转轴既传递转矩又承受弯矩的轴，如齿轮减速器中的输出轴（图5-2），机器中的大多数轴都属于转轴。

（3）心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴，心轴按其是否转动又可分为转动心轴（如图5-3所示火车轮轴）和固定心轴（如图5-4所示自行车前轮车轴）。

此外，按轴线几何形状的不同，轴还可分为直轴（图5-1、图5-2、图5-4）和曲轴（图5-5）。

图5-1 传动轴

图5-2 转轴

图5-3 转动心轴

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图5-4 固定心轴

图5-5 曲轴

2.轴的材料

转轴工作时的应力大多为重复性的应力，所以轴的主要失效形式是疲劳破坏，因此轴的材料要求有较高的强度和刚度。另外，轴与轴上零件有相对运动的表面还应有一定的耐磨性，故轴的材料主要是碳素结构钢和合金结构钢。

碳素钢比合金结构钢廉价，对应力集中的敏感性较小，应用较为广泛。常用的碳素钢有35、40及45钢，其中45钢应用最广。为改善其机械性能，可进行正火或调质处理。

合金结构钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，故多用于要求减轻质量、提高轴颈耐磨性以及在高温或低温条件下工作的轴。

轴的常用材料及其力学性能见表5-1。

表5-1 轴的常用材料及其力学性能

小提示：

在一般工作温度下，各种钢的弹性模量E的数值相差不大，因此选用合金结构钢，采用热处理方法都只能提高轴的疲劳强度或耐磨性，对提高轴的刚度没有实效。