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轴的常用的材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中以45号钢最为常见。不太重要及受载荷交小的轴可用Q235、Q275等普通碳素钢结构钢；对于受力较大，轴的尺寸受限制，以及某些有特殊要求的轴可用合金机构钢。当采用合金钢时，应优先选用符合国家资源结构情况的硅锰钢、硼钢等。对于结构复杂的轴（例花键轴、空心轴等），为保护尺寸稳定性和减小热处理变形可选用铬钢；对于大截面非常重要的轴可选用铬镍钢，对于高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。
曲轴和轮轴一般用球墨铸铁和一些高强度铸铁。（铸造性能好，容易铸成复杂的形状，吸振能力好，应力集中敏感性比较低，支点位移的影响小。）
轴的常用材料是碳素钢、合金钢及球墨铸铁。
碳钢比合金钢低廉，对应力集中的敏感性低，经热处理或化学处理可得到较高的综合力学性能，应用最多。本次设计采用的是45钢调质。
调质钢在化学成分上的特点是，碳含量0.3－0.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。
热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500℃-650℃回火。热处理后的金相组织是回火索氏体。这种组织具有强度、塑性和韧性的良好配合。
调质钢的质量要求，除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求外，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。
4.3.2 轴的结构设计
轴的结构除应满足强度、刚度要求外，还要保证轴上零件定位可靠、拆装方便，并且有好的加工工艺性。轴的结构设计就是要确定轴合理的外形和结构，以及包括各轴段长度、直径及其他细小尺寸在内的全部结构尺寸。如键槽的尺寸和位置、中心孔、倒角和圆角等。轴的结构设计主要在初估轴径的基础上才能进行。
轴的结构应满足的要求：
（1）安装在轴上的零件，要能牢固而可靠的相对固定（轴向或周向固定）
（2）便于加工和减少应力集中
（3）轴上零件要便于装拆。
轴的结构主要取决以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴的毛坯种类；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺以及其他一些要求。由于影响因素很多，且其结构形式又因具体情况的不同而异，所以轴没有标准的机构，设计具有较大的灵活性和多样性。
由于本课题所用的主轴直径很小，其上连接件是靠螺钉与之固定，所以主轴的大致形状如下图4.4所示：
图4.4 主轴结构
4.3.3 轴的初估轴径
当初估轴径时，应根据工作条件要求选择适合的材料，并按扭转强度条件初步估算最小直径。若此段有一个键槽，还应考虑键槽对轴强度削弱的影响。
转轴受弯扭组合作用，在轴的机构设计前，其长度、跨度、支反力及其作用点的位置等都未知，尚无法确定轴上弯矩的大小和分布情况，因此也无法按弯扭组合强度来确定转轴上各轴段的直径。为此应先按扭转强度条件估算转轴上仅受转矩作用的轴段的直径——轴的最小直径d0min，然后才能通过结构设计确定各轴的直径。
轴的扭转强度条件为：
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