轴是最容易损坏的零件之一，其失效将危及整部机器，故应注意轴的使用与维护。

1.轴的使用

轴承的压装

①轴在使用前，应注意轴上零件的安装质量，轴和轴上零件的固连应可靠，轴和轴上有相对运动的零件的间隙应适当；轴颈润滑应符合要求，避免非正常磨损。

②轴在使用中，不要突加、突减负载或超载，尤其是使用已久的轴更应注意，以防轴发生疲劳断裂和过大的弯曲变形。

③在机器大修和中修时，常应检验轴有无裂纹、弯曲、扭曲及轴颈磨损等，如不合要求，应及时修复或更换。

2.轴的修复

轴断裂后难以修复，一般应予以更换，轴的主要修复内容如下。

（1）轴颈磨损

轴颈磨损后会失去正确的几何形状和尺寸。当轴颈磨损在0.4mm以下时，应先用机加工恢复轴的正确几何形状，然后通过镀铬、镀铁或喷涂等方法进行修复。磨损较大时，可堆焊或镶套修复，堆焊后需进行机加工并做热处理。镶套时可先用机加工方法使轴恢复正确的几何形状误差，然后按轴颈实际尺寸选配新轴套，镶配时套与轴为过盈配合。

（2）圆角

圆角的磨伤可通过车削或磨削修复。圆角磨损很大时，需进行堆焊，然后退火并车削到原尺寸。

（3）螺纹

当轴表面上的螺纹损伤，螺母不能拧入时，可用圆板牙或车削修整。当螺纹滑牙或掉牙时，可先车削掉全部螺纹，然后进行堆焊，再通过车削加工修复。

（4）键槽

当键槽只有小凹痕、毛刺和轻微磨损时，可用油石或刮刀等进行修整。当键槽磨损较大时，可扩大键槽，或将键槽焊堵，并在其他位置重铣键槽。

（5）花键槽

当键齿磨损不大时，可先将花键部分退火，进行局部加热，然后用钝签子对准键齿顶中间，手锤敲击，并沿键长移动，使键宽增加，花键被挤压而劈成的槽用电焊焊补，最后进行机加工和热处理。当键齿磨损较大时，可用堆焊修复磨损的齿侧，再铣出花键。

（6）裂纹

轴出现裂纹后将有断裂的危险。对轻载且不重要的轴，可采用焊补或粘接修复。对裂纹较深且重载而重要的轴，应予以调换。

（7）弯曲变形

当主轴的弯曲量小于长度的8/1000时，可用冷压校正。对于要求高、需精确校正或弯曲量较大的轴，可用局部火焰加热校正。

【例7-1】　某输送装置运转平稳，工作转矩变化很小，试确定其减速装置中二级圆柱齿轮减速器输出轴的结构尺寸（图7-3），并分析其工作能力。电动机与减速器输入轴间用普通V带传动，减速器输出轴通过联轴器与工作机相连接，输出轴为单向旋转（从装有半联轴器的一端看为顺时针转）。已知电动机功率P=11kW，转速n=2930r/min，V带传动比i带=2。各级齿轮传动参数见表7-9。

表7-9　各级齿轮传动参数

解　①选择轴的材料，确定许用应力。

选择轴的材料为45钢，正火处理，由表7-2查得[σ-1]=55MPa。

②求输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3

若取V带传动的效率η带=0.95，每对齿轮传动的效率（包括轴承效率）η齿=0.96，则

③求作用在齿轮4上的力

齿轮4的受力情况如图7-15（a）所示，则

圆周力Ft、径向力Fr及轴向力Fa的方向如图7-15（b）所示。

④估算轴的最小直径，选取联轴器型号。根据表7-5，取A=107，并由式（7-2）得(www.daowen.com)

输出轴的最小直径dmin显然是安装联轴器处轴的直径（参见图7-23）。考虑轴上有一键槽，将轴径增大3%，即

图7-23　轴的结构简图

为使dmin与联轴器孔径相适应，需同时选取联轴器型号；为补偿轴的可能位移，选择弹性柱销联轴器，其计算转矩Tca=KAT3，考虑工作转矩变化很小，故取KA=1.3，则

按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件查标准GB/T5014—1995，选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000N·mm，半联轴器的孔径为50mm，半联轴器的长度为72mm，与轴配合的毂孔长度为84mm。

⑤确定轴的结构。

a.拟定轴上零件的装配方案。本题的装配方案已在前面分析比较，现选用图7-4（a）所示的装配方案，轴的结构简图如图7-23所示。

b.根据轴向定位要求确定各轴段的直径和长度。具体步骤如下。

联轴器处轴段①的直径d1和长度l1：由所选联轴器毂孔直径可知d1=50；为保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上，l1应比联轴器毂孔长度略短，故取l1=82mm。

左端轴承端盖处轴段②的直径d2和长度l2：因联轴器右端用轴肩定位，按d1=50mm，轴肩高度h=（0.07~0.1）d1=3.5~5mm，取h=5mm，则d2=50+2×5=60（mm）；由减速器及轴承端盖的结构确定轴承端盖的总宽度为20mm，为便于轴承端盖的装拆及对轴承添加润滑脂，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离为30mm，故l2=20+30=50（mm）。

轴承处轴段③及轴段⑦的直径d3、d7和长度l3、l7：因轴承同时承受径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，为便于轴承从左端装拆，轴承内径d3应稍大于d2，并符合滚动轴承标准内径要求，故取d3=65mm，初定轴承型号为30313，其尺寸为d×D×T=65mm×140mm×36mm。因两端轴承相同，故取d7=65mm。取齿轮左端距箱体内壁的距离a=16mm；考虑箱体铸造误差，取滚动轴承与箱体内壁的距离s=8mm；为使齿轮定位可靠，齿轮毂孔宽度比与其配合的轴段长度大2mm；已知滚动轴承宽T=36mm，故l3=36+8+16+2=62（mm）。右端l7=T=36mm。

齿轮处轴段④的直径d4和长度l4：考虑齿轮从左端装入，齿轮孔径应稍大于轴承处直径d3，并取标准直径（GB/T2822—1981），故取d4=71mm。根据轴段长度比齿轮轮毂宽度小2mm，而齿轮宽b=80mm，故确定l4=80-2=78（mm）。

轴环处轴段⑤的直径d5和长度l5：因齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高h=（0.07~0.1）d4=4.97~7.1mm，取h=5.5mm，则d5=71+2×5.5=82（mm）。根据轴环宽度b≈1.4h=1.4×5.5=7.7（mm），取l5=10mm。

右端轴承至轴环处轴段⑤的直径d6和长度l6：因右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，由轴承标准查得30313型轴承的定位轴肩高度h=6mm，则d6=65+2×6=77（mm）。取右端轴承距箱体内壁的距离s=8mm；高速级大齿轮宽度为75mm，并取其距箱体内壁的距离a=16mm，距低速级大齿轮右端的距离c=10mm，故l6=（8+16+75+10）-10=99（mm）。

c.轴上零件的周向定位。齿轮、半联轴器与轴的周向固定均采用A型普通平键连接。取d4=71mm，采用键20×70GB/T1096—2003，截面尺寸b×h=20mm×12mm，为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/m6；联轴器处按d=50mm，采用键14×70GB/T1069—2003，截面尺寸b×h=14mm×9mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6。

滚动轴承与轴的周向固定是由过渡配合来保证的，此处滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴的直径尺寸公差为m6。

d.确定轴上圆角和倒角尺寸。参考表7-4，各轴肩处的圆角半径如图7-23所示，取轴端倒角为C2。

⑥求轴上载荷。

a.定跨距。在确定轴承支点位置时，应从轴承标准中查取a值（参看图7-14），对于30313型圆锥滚子轴承，查得a=29mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距L2+L3=（62+38-29）+（40+10+99+36-29）=71+156=227（mm）[L2、L3见图7-15（a）]。

b.作轴的计算简图并求轴的支反力。根据轴的结构简图（图7-23），作出轴的计算简图[图7-15（a）]。

水平面的支反力[图7-15（b）]为

垂直面的支反力[图7-15（b）]为

c.作弯矩图及转矩图。

水平面弯矩图如图7-15（c）所示。

垂直面弯矩图如图7-15（c）所示。

合成弯矩图如图7-15（d）所示。

转矩图如图7-15（e）所示。

当量弯矩图如图7-15（f）所示。

⑦按弯扭合成应力校核轴的强度。

由轴的结构简图及当量弯矩图可知C处左侧截面上当量弯矩最大，是轴的危险截面。进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的截面的强度，则由式（7-3）可得

前面已查得[σ-1]=55MPa。因此σd＜[σ-1]，故安全。