进行振动稳定性的计算，以防止发生共振而破坏。本次设计的单面平面研磨机机构简单，研磨盘的转速不高，因此对轴的设计不必进行振动稳定性的计算。
轴的结构形式是由许多因素决定的，其中包括轴上安装的零件、轴承的类型和数量、轴承的安装方式、轴的受载情况、各零件的装配及拆卸方式、轴的加工工艺等，设计时应综合考虑。轴的结构应使轴的受力合理，避免或减轻应力集中，并使轴上零件定位可靠、装拆方便、制造工艺性好等。对于有刚度要求的轴，还应从结构上考虑减少轴的变形。
轴上零件的固定包括：零件在轴上的轴向固定和零件在轴上的周向固定。
零件在轴上的轴向固定通常可采用轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈、轴端挡板、圆锥面、挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉等实现零件与轴间的轴向固定。本次设计的轴主要采用了轴端挡圈和套筒来对轴上的零件进行轴向固定。套筒结构简单、定位可靠，轴上不必开槽、钻孔和车螺纹，所以不降低轴的疲劳强度一般用于轴上两个零件之间的定位轴端挡圈适用于固定轴端零件，可以承受较大的轴向力。
为使零件在轴上周向固定，以传递转矩，可采用键、花键、过盈配合、销钉和紧定螺钉等。其中以键和花键连接应用最为广泛。本次设计的轴主要采用了平键来对轴上的零件进行周向固定，平键制造简单，装拆方便，对中性好。
零件在轴上的定位和装拆方案确定后，轴的形状便大体确定。有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。确定各轴段的长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。
轴的结构设计的基本要求是：
1）轴与装在轴上的零件要有准确的工作位置，并便于装拆、调整； 2）制造工艺性好；
3）要特别注意轴应具有足够的刚度。
本次设计设计的轴大致外形如图5-1所示,具体尺寸见零件图5-1。
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图5-1 主轴
5.1.3 主轴强度的校核计算
常用轴的强度计算方法有3种：
1）许用扭应力计算法 用与传递转矩而不受弯矩或仅受较小弯矩的传动轴，亦用于初步估算轴的最小直径；
2）许用弯曲应力计算法 用于承受较大的弯矩的心轴，和同时承受弯矩和扭矩之转轴的近似计算，一般的转轴用这种方法计算即可；
3）安全系数校核计算法 用于精确评定或校核当截面上有一个键槽时，应将许用应力降低10%～15%，有两个键槽时，应降低20%～25%。
本次设计的轴主要承受转矩与较小的弯矩，因此应根据轴传递的转矩引起的扭应力计算，通过降低许用扭应力，来考虑所受弯矩的影响。
对于实心轴的直径计算为：
d?17.23T????A3P （5-1） n其中：
d—轴端直径（㎜）; T—轴所传递的扭矩N?m;
T?9550P （5-2） nP—轴所传递的功率（kw）; n—轴的转速r/min;
[τ]—许用扭转切应力MPa;
A—系数 由表5-2可查 得A的取值范围。
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表5-2 轴常用的几种材料的[τ]和A值
轴的材料 [τ]MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 A3、20 A3 1Cr18Ni9Ti 35 45 40Cr、35SiMn 40MnB A 149～126 135～112 126 ～103 112～97 此轴只受扭矩作用，载荷较平稳、轴单向旋转、转速低，故[τ]取较大，而A 值取较小。取[τ]=40 A=110，计算得 ：d=22.7㎜，初选d=23mm，由于轴上有键槽，由于轴要和联轴器相联，需要在轴上开键槽，需增加轴径，结合后面能和联轴器轴端相连，故选择轴端直径为30mm。 轴的疲劳强度较核
轴的疲劳强度较核是在轴的结构和尺寸确定之后进行，目的是较验轴对疲劳损坏的抵抗能力，方法是较核危险截面的疲劳强度安全系数S。轴的疲劳强度是根据长期作用在轴的最大载荷（载荷循环次数不小于104）来计算的。危险截面的位置应是受力较大，截面较小及应力集中较严重即实际应力较大的若干截面。其安全系数S较核公式：
S???1????????????M????0.75??ZZ????p??2??S? (5-3）
其中 : δ-1－材料的弯曲疲劳极限; M、T－轴在计算截面上所受的弯矩和扭矩; Z、Zp－轴在计算截面的抗弯和抗扭截面模数;
??、?a－扭转和弯矩时平均应力折合为应力幅的等效系数,其中碳钢??=0.1;
?a=0.2;
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??、?a－从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的转换系数; ?a=Ka?K??1??? （5-4）
??=Ka ?
K??1??? （5-5）
Ka、K?－有效应力集中系数，取值Kα=1.71;
?a、??－绝对尺寸影响系数; KR－表面光洁度系数; β－表面状态系数; 查资料得 :[S]=1.7
bt?d?t?Z= =2.23cm3 ?322d?d52bt?d?t?Zp= =4.34cm3 ?162d?d52β=0.95
KR=1.3
计算得 S=1.3≤【S】
5.1.4 主轴的刚度校核
轴在工作载荷条件下会产生弯曲和扭曲变形，若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。例如采用滑动轴承的轴若挠度过大而导致轴颈偏斜过大时，将使轴颈和滑动轴承发生边缘接触，造成不均匀磨损和过度发热。 过大的弯曲和扭曲变形会引起旋转部件的振动和噪音，影响设备的正常工作。因此，在设计有刚度要求的轴时，必须进行刚度的校核计算。
校核轴的扭曲刚度，就是计算出轴在工作受力条件下，每米长度的轴的扭曲角φ，在机床进给系统中，轴产生过大的扭曲变形，则运动部件在运动中将发生爬行，使进给速度产生跳跃示的不均匀现象。在精密设备中，轴发生过大的扭转变形，会影响工作的平稳性及传动精度。
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阶梯轴：
??7350TiLi=1.3≤[?] （5-6） ?4ldiT—轴所传递的转矩(N2m)； l—轴受扭矩作用部分的长度（mm）； d—轴的直径（mm）；
当轴上有键槽时，各计算式应乘以系数K，K?1. ?4nh?1????D?式中 h—键槽深度（mm）；
n—系数，轴上有一键槽时，n=0.5;在同一断面内有2个互成90°的键槽时，n=1;有两个互成80°的键槽时，n=1.2。 轴的需用扭转角查资料得：轴的需用扭转角φp=2（°/m） 计算的φ＝1.424≤φp
轴如果发生过大的弯曲变形，将影响各轴传送件的传送，轴端的滚动轴承将因轴的偏斜而影响滚动轴承的寿命，并加速滚动轴承的磨损，还将影响轴上传动件，如齿轮的正常啮合。因此，对变速箱及其他有精度要求的轴需进行轴的弯曲变形校核。轴的弯曲变形用轴弯曲时产生的挠度及偏转角来度量。
轴的挠度及偏转角计算公式：偏转角?/rad
?ML43104dve （5-7） 6ML4?B?=3104dve （5-8）
3?A?Mc2
?C??B?44 （5-9）
10dve
2?x?S??A 1?3??? （5-10）
????l??????挠度y/mm
Mc2YC??BC+ （5-11） 442?10dve 17