题目

14.8 常用提高轴的强度和刚度的措施有哪些？

题目解答

答案

答：为了提高轴的强度，可选用优质碳素钢或合金钢，并进行适当的热处理以及表面处理。同时还应从改进零件的结构、采用合理的轴和结构设计等措施来提高轴的强度和刚度。具体地说可从下面几方面来考虑：（1）采用阶梯轴的结构，使轴的形状接近等于强度条件，以充分利用材料的承载能力。（2）尽量避免各轴段剖面突然变化，以降低局部的应力集中，提高轴的疲劳强度。（3）改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷。（4）改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。

解析

考查要点：本题主要考查轴的强度和刚度提升措施的理解，涉及材料选择、热处理、结构设计等多方面知识。
解题核心思路：从材料优化和结构改进两个维度入手，结合实际工程中的常用方法进行分析。
破题关键点：

材料与表面处理：通过选择高强度材料和表面强化工艺提升轴的承载能力。
结构设计优化：通过合理设计轴的形状、避免应力集中、优化零件布局等措施提高轴的性能。

1. 材料与表面处理

选用优质材料：采用优质碳素钢或合金钢，这类材料具有较高的强度和良好的加工性能。
热处理：通过淬火、调质等工艺改善材料内部组织，显著提高轴的强度和韧性。
表面强化：通过渗碳、氮化等表面处理，增强轴表面的耐磨性和抗疲劳能力。

2. 结构设计优化

（1）阶梯轴设计

将轴设计为阶梯形，使各轴段直径与载荷分布相匹配，充分利用材料的承载能力，避免材料浪费。

（2）避免应力集中

在轴的连接处（如键槽、销孔等部位）增加过渡圆角，减少局部应力集中，从而提高轴的疲劳强度。

（3）优化零件布局

合理调整轴上零件（如齿轮、轴承）的布置方式，减小轴的弯曲载荷，降低最大应力值。

（4）改进零件结构

通过改变零件结构（如增大轴承支承间距、优化键槽尺寸）分散载荷，进一步降低轴的应力水平。