基于《材料力学》浅析对空心阶梯轴和实心阶梯轴的分析

倪华

摘要：运用材料力学相关知识对相同长度，相同材料的空心阶梯轴与实心阶梯轴的强度，刚度以及经济性进行对比分析，进而得出两种轴的面积之比与质量之比之间关系。结论表明，在满足相关条件下，使用合理壁厚的空心阶梯轴在极大程度上能够节约材料。

关键词：材料力学;空心阶梯轴;实心阶梯轴;强度;刚度;经济性

0  引言

无论是在工程实际问题还是在日常生活中材料力学应用都非常广泛，一些生活中随处可见的事物的结构、材料等都可以用材料力学的知识来充分解释。在设计轴的过程中，当强度和刚度同时满足使用条件时，被设计的轴才可以被应用到实际生活中。

在机械传动中，在轴所经历的不相同的彎曲和扭转载荷的组合变形中，只有当所产生的变形在不超过允许的极限变形情况下，机器才能够有条不紊的运转;一旦所产生的变形量超过可接受的极限变形范围，那么会影响机械传动的正常进行，并且在变形量超出极限范围过多时，可能会导致工作性能的下降。当装齿轮轴段的挠度和相应轴段的扭转角分别超过了对应的极限范围，那么都会影响齿轮啮合情况，使齿轮在齿高方向和齿宽方向发生接触不稳定，造成负载载荷的集中，降低重合。因此，在设计轴时，必须保证结构的合理性、强度和刚度的达标和振动稳定性以及良好的可制造性。

1  理论分析

1.1 扭转的阶梯轴强度条件

2  轴的扭转变形计算分析