設(shè)計(jì)源于對(duì)失效的認(rèn)識(shí)。要設(shè)計(jì)出一根可靠的軸，必須預(yù)先了解它可能在哪些方面“倒下”。軸的失效形式多種多樣，但主要可歸納為以下三類：

1. 疲勞斷裂

這是軸主要的失效形式，約占所有失效案例的50%以上。軸在旋轉(zhuǎn)過程中，其內(nèi)部應(yīng)力呈周期性變化（交變應(yīng)力）。即使在應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料屈服強(qiáng)度的情況下，經(jīng)過足夠多的循環(huán)次數(shù)后，軸也會(huì)在應(yīng)力集中處（如鍵槽、過渡圓角、壓配合處）產(chǎn)生微裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)展，終導(dǎo)致突然的脆性斷裂。疲勞斷裂斷口通常有明顯的“貝殼狀”疲勞擴(kuò)展區(qū)和粗糙的瞬時(shí)斷裂區(qū)。因此，設(shè)計(jì)中提高疲勞強(qiáng)度的措施（如降低表面粗糙度、增大過渡圓角、采用表面強(qiáng)化工藝）至關(guān)重要。

2. 過量變形

當(dāng)軸的剛度不足時(shí)，會(huì)在載荷作用下產(chǎn)生過大的彎曲變形（撓度）或扭轉(zhuǎn)變形（扭轉(zhuǎn)角）。這種失效雖不立即致命，但會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)器的正常工作精度。例如，機(jī)床主軸的過量變形會(huì)導(dǎo)致加工精度下降；齒輪軸的變形會(huì)使齒輪嚙合發(fā)生偏載，加速齒輪磨損。剛度計(jì)算就是為了預(yù)防此類失效。

3. 表面損傷

主要指軸頸等與軸承或輪轂配合表面的損傷。

磨損：由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)、潤滑不良或雜質(zhì)侵入，導(dǎo)致軸頸尺寸減小、形狀改變，影響配合精度，增大振動(dòng)。

膠合：在高速重載且潤滑失效的極端情況下，摩擦表面局部高溫會(huì)使金屬發(fā)生“焊合”，隨后又被撕開，造成表面嚴(yán)重?fù)p傷。

腐蝕：在惡劣環(huán)境下，軸表面發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，不僅會(huì)減小有效尺寸，更會(huì)形成應(yīng)力集中點(diǎn)，成為疲勞裂紋的源頭。

通過對(duì)這些失效形式的深入理解，設(shè)計(jì)師才能在計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有的放矢，采取針對(duì)性的預(yù)防措施，真正做到“防患于未然”。