减速器输出轴的设计及加工
1 减速器的领域
减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。按照传动级数不同可分为单级 和多级减速机；按照齿厂轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥－圆柱齿引轮减速机；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速 机。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置 。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。
减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机、内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。
减速机是国民经济诸多领域的机械传动装置，行业涉及的产品类别包括了各类齿轮减速机、行星齿轮减速器及蜗杆减速器，也包括了各种专用传动装置，如增速装置、调速装置、以及包括柔性传动装置在内的各类复合传动装置等。产品服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。
我国减速机行业发展历史已有近40年，在国民经济及国防工业的各个领域，减速机产品都有着广泛的应用。食品轻工、电 力机械、建筑机械、冶金机械、水泥机械、环保机械、电子电器、筑路机械、水利机械、化工机械、矿山机械、输送机械、建材机械、橡胶机械、石油机械等行业领 域对减速机产品都有旺盛的需求。
潜力巨大的市场催生了激烈的行业竞争，在残酷的市场争夺中，减速机行业企业必须加快淘汰落后产能，大力发展高效节能产品，充分利用国家节能产品惠民工程政策机遇，加大产品更新力度，调整产品结构，关注国家产业政策，以应对复杂多变的经济环境，保持良好发展势头。
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2 轴的概述
传动件必须支承起来才能进行工作，用来支承传动件的零件称为轴。轴本事又必须被支承起来，轴上被支承的部分称为轴颈，支承轴颈的支座称为轴承。轴的结构和尺寸是由被支持的零件盒支承它的轴承的结构和尺寸决定的，是重要的非标准零件。
轴的主要作用是支承回转零件，并能传递运动和转矩。轴是组成机器的重要零件之一，轴的工作情况好坏直接影响到整台机器的性能和质量。根据承载性质的不同，轴可分为心轴、传动轴和转轴。
只承受弯矩而不承受转矩的是心轴。心轴按其是否转动又分为转动心轴和固定心轴。转动心轴是工作时随转动件一起转动，轴上承受的弯曲应力是按对称循环的规定变化的。固定心轴是工作时轴不转动，轴上承受的弯曲应力是不变的，为静应力状态。
只承受转矩不承受弯矩或承受很小弯矩的事转动轴。既承受弯矩又承受转矩为转轴，转轴是机器中最常见的轴。
根据轴线的形状不同，轴又可分为直轴、曲轴和挠性轴。轴线为直线的轴称为直轴，直轴按其外形不同又可分光轴和阶梯轴。光轴是各轴段直径相同的直轴。光轴形状简单、加工容易、应力集中源少，主要用作传动轴。阶梯轴是各轴段面的直径不同的直轴。这中设计使各轴段的强度相近，而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。
直轴一般都制成实心轴，但为了减轻质量或为了满足有些机器结构上的需要，也可以采用空心轴。
曲轴是轴线为曲线的轴。常用于往复式机器和行星轮系中。挠性轴是轴线可按使用要求变化的轴。它可以将转矩和旋转运动绕过两个障碍传到所需位置，常用于建筑机器中的捣振器、汽车中的转速表等。
轴是由轴颈、轴头、轴身组成的。轴颈是轴上与轴承配合的部分。根据轴颈所在的位置又可分为端轴颈和中轴颈。轴头是安装轮毂的部分。轴身是连接轴颈和轴头的部分。
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3 轴的材料
主要承受弯矩和扭矩。轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。轴的材料从以下中选取。
3.1碳素钢
优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格便宜，应用广泛。例如：35、45、50等优质碳素钢。一般轴采用45钢，经过调质或正火处理；有耐磨性要求的轴段，应进行表面淬火及低温回火处理 。轻载或不重要的轴，使用普通碳素钢Q235、Q275等。
3.2合金钢
合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比较敏感，淬火性较好，热处理变形小，价格较贵。多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。例如：汽轮发电机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。滑动轴承的高速轴，采用20Cr、20CrMnTi等。
3.3球墨铸铁
球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。例如：内燃机中的曲轴。
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4 轴的尺寸
4.1 最小轴径的计算
由于减速器重工作时要承受各种负荷和冲击载荷并且要具有较高的耐磨性能，因此该轴材料选用45钢即可满足其要求，所以选用45调质，硬度217~255HBS，根据
P10.3?(107~118)3文献表查得，c取107~118，n=70由式得：d?3 n70考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故需将直径加大3%~5%，取d1=50mm。
4.2轴的各段直径和长度确定
轴的直径应满足强度和刚度要求。此外，还要根据轴上零件的固定方法、拆装顺序等定出各轴段基本直径。
轴的最小直径确定：
开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位置及支点位置，无法确定轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析及强度、刚度等校核计算。
如轴上有一个键槽，为了弥补轴的强度降低，则应将算得的最小直径增加3%~5%；如有两个键槽可增加7%~10%。
如该处装有联轴器等标准件，还需符合联轴器或其他标准件的标准孔径。 其余各轴段直径的确定：
轴的其余各段直径可由最小直径依次加上轴肩高得到。因此只需确定各轴肩的高度，就可确定各轴段直径。
轴段①：为轴的最小直径，由上面计算可得到，d1=50mm。L1=45mm。 轴段②：d2=d1+2h1,h1是定位轴肩，由文献表得知：h1=(0.07~0.1）d1=（0.07~0.1）×50=3.5~5.0mm，故d2=d1+2h1=58mm。L2=a+s+轴承盖宽+lmm，取a=20mm,s=8mm，盖宽度无法确定，初定为15mm，取l=12,最后L2=55mm，
轴段③：d3=d2+2h2，故d3=d2+2h2=67mm。L3=
轴段④：d4=d3+2h3，h3为非定位轴肩，由于轴承安装要求，由文献表得h取2mm,但考虑到加工，取h2=2.5mm。故h4=d3+2h3=71mm。
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轴段⑤：d5=d4+2h4，故d5=d4+2h4=76mm。 轴段⑥：d6=81mm。
选定轴的结构细节，如圆角、倒角及退刀槽等的尺寸。按设计结果画出轴的结构草图。
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