技术指南

输出轴径向力与轴向力如何影响减速机选型

作者: 承发减速机（常州）有限公司（CHINFAR）技术团队 · 审核: Tinyuen（承发减速机（常州）有限公司） · 更新: 2026-11-04

输出轴上的径向力与轴向力不是"再加两个数"，而是必须带作用位置一起报的量。同一台减速机，载荷作用在轴端和靠近轴肩，允许值不同；只报"径向力多少千牛"而不说悬臂距离，这条数据无法校核。轴向力则要先分清方向（推还是拉）与来源（斜齿轮、锥齿轮、蜗杆的轴向分力，或外接轴向负载），再与径向力合并校核——两者同时存在时不能各自单独判合格。

一、三个量的定义

量	定义	单位	说明
径向力 `F_r`	垂直于输出轴轴线、作用在轴伸上的力	N	皮带轮、链轮、齿轮、搅拌桨压轴时产生的横向力
轴向力 `F_a`	沿输出轴轴线方向的力	N	斜齿轮、锥齿轮、蜗杆的轴向分力，或外接的推/拉力
悬臂距离 `L`	从轴肩（轴的定位台阶）到载荷作用点的轴向距离	mm	这是最容易被漏掉、也最容易量错的一个量

三个量里，前两个是"力有多大"，第三个是"力加在哪里"。工程上真正决定轴能不能承受的，是力与位置合成的弯矩，而不是力本身。

悬臂距离量在哪： 起点是轴肩的定位端面，终点是载荷的合力作用点——皮带轮取轮宽中点，链轮取齿宽中点，齿轮取齿宽中点，联轴器取其中点，搅拌桨取桨叶的等效作用点。量错起点的典型错误是把轴的伸出端点当起点，这会把实际悬臂报短，直接导致选型偏小。

二、力从哪来：三个换算

输出轴上的力大多不是直接测出来的，而是从传递扭矩和轴上零件的几何换算出来。

圆周力，由传递扭矩与作用直径换算：

F_t = 2000 · T / d

T 为传递扭矩（N·m），d 为节圆直径或轮毂直径（mm），F_t 为圆周力（N）。

直齿圆柱齿轮的径向分离力：

F_r = F_t · tan α

α 为压力角。

斜齿圆柱齿轮除径向力外还有轴向分力：

F_a = F_t · tan β

β 为分度圆螺旋角。直齿轮的 β 为零，轴向分力也为零——这就是为什么同样的功率与转速，换成斜齿轮后输出轴要额外承担轴向载荷，轴承配置也要跟着变。

皮带与链传动要特别注意： 轴载荷必须由紧边张力与松边张力按几何关系合成，不能用扭矩反算出的圆周力代替。原因是皮带工作时有紧边与松边之分，两侧张力不等，合成后的轴载荷通常大于圆周力。只按 F_t 报皮带轮载荷，是低估轴载荷最常见的来源之一。

三、允许载荷曲线怎么读

样册里的"允许径向载荷"从来不是孤立的一个数，而是随悬臂距离变化的一条曲线，通常以参考距离下的取值为基准给出。

理解这条曲线只需要一个关系式。输出轴根部的弯矩：

M = F_r · L

在轴承寿命控制区间内，可以近似按等弯矩折算：

F_allowed(L) ≈ F_ref · L_ref / L

其中 F_ref 是参考距离 L_ref 下的允许值，L 是实际悬臂距离。含义很直接：悬臂加倍，允许的径向力大约减半。 这一折算只适用于以轴承寿命控制为主的场合；工况若以轴强度控制为主，须另行校核，不能沿用其结果。

这个近似有两个必须说清的边界：

只在轴承寿命控制区间成立。 当悬臂很短、载荷很大，控制因素从轴承寿命转为轴的弯曲强度时，这条折算不再适用，必须以轴强度校核为准。
只在载荷方向与参考条件一致时成立。 载荷方向偏向某一个方位角时，轴承的承载能力会不同，需要按实际方向复核。

所以正确读法是三步：先确认曲线给出的参考距离是量到哪个点，再把你的实际悬臂折算过去，最后确认控制因素到底是轴承还是轴。直接拿"允许径向载荷"这个标题数字去比自己的 F_r，是最常见的误读。

四、径向与轴向合并校核

径向力与轴向力同时存在时，不能各自单独判合格。两者叠加会同时改变轴承的当量载荷与轴的应力状态，必须按组合受力校核。

轴向力还要再分两件事：

方向： 推（指向减速机）还是拉（背离减速机）。同一个轴承配置，两个方向的承载能力不同，不能只报大小。
来源： 是齿轮啮合产生的内部轴向分力，还是外部装置施加的轴向载荷。两者的变化规律不同——啮合分力随扭矩变，外部轴向载荷可能是恒定或交变的。

一个判断原则：如果轴向力来自斜齿轮或锥齿轮啮合，它和径向力是同一个来源、同步变化；如果来自外部（如螺旋输送、压力推力），它和扭矩没有固定关系，必须单独给出工况。

五、条件判断表

工况条件	主要风险	还需要补充的数据	建议动作
轴上装皮带轮或链轮	用圆周力代替轴载荷，低估	紧边与松边张力、包角、轮径	按两段张力合成，不按 `F_t` 报
悬臂距离较长	弯矩超标，轴承寿命骤降	轴肩位置、载荷作用点到轴肩的距离	按 `M = F_r · L` 复核并折算允许值
悬臂较短但载荷大	控制因素从轴承转为轴强度	载荷大小、轴径、材料	改用轴强度校核，不套等弯矩折算
斜齿轮或锥齿轮输出	轴向分力被忽略	螺旋角或锥角、旋向	按 `F_a = F_t · tan β` 计入并合并校核
轴向力方向不明	轴承配置选错	推力方向、是否双向	分别确认推/拉两个方向
载荷交变或有冲击	疲劳与峰值并存	载荷谱、冲击系数来源	分别做峰值与疲劳校核
轴端用胀紧盘或联轴器	可用悬臂与安装长度受限	连接形式、轮毂长度、所需安装空间	按连接形式确认可用轴伸
搅拌、刮泥等长轴工况	悬臂极长且含介质侧向力	轴长、桨径、介质、是否带导轴承	见搅拌机专文并单独复核

六、现场检查清单

可以在运行中观察：

轴端有无可见的径向跳动或甩动，尤其加减载时。
轴承部位温升是否随载荷上升明显加快。
皮带是否偏磨、跑偏——偏磨往往说明实际轴载荷方向与设计假设不符。
有无与转速相关的周期性异响或振动。

需要停机确认：

实测轴肩位置，以及载荷作用点到轴肩的距离（不要用轴伸出端点）。
记录轴上零件的类型、轮径或齿宽、以及装配位置。
确认皮带或链条的张力，并区分紧边与松边。
确认是否存在轴向载荷，以及它的方向是推还是拉。
记录载荷性质：恒定、交变、还是带冲击。

必须由专业人员处理：

组合受力下的轴承当量载荷与轴强度校核。
悬臂极长或带介质侧向力场合的专项复核，以及是否需要外加支撑轴承。

七、常见错误与适用边界

常见错误：

只报径向力大小，不报悬臂距离与作用位置。
把轴的伸出端点当作悬臂起点，实际悬臂被报短。
用扭矩反算的圆周力代替皮带或链传动的真实轴载荷。
忽略斜齿轮、锥齿轮的轴向分力，只校核径向。
只报轴向力大小，不报方向。
拿样册"允许径向载荷"的标题数字直接比 F_r，既不折算悬臂，也不确认控制因素。
在短悬臂大载荷场合仍套用等弯矩折算。

适用边界：

本文的定义、换算与读图方法适用于 R/F/K/S 模块化减速电机、H/B 工业齿轮箱与 P 系列行星齿轮箱的输出轴。
本文不给出任何径向载荷或轴向载荷数值。允许值必须依据经复核的现行样册与工程确认。
等弯矩折算 F_allowed(L) ≈ F_ref · L_ref / L 只在轴承寿命控制区间成立，轴强度控制时不得套用。
公式给出的是变量关系与单位口径，代入选型结论前必须用实际工况数据复核。

八、向供应商提交的数据清单

序号	数据项	说明
1	径向力 `F_r` 的大小	N；说明是实测量、计算值还是估算
2	径向力的方向	相对水平/垂直的方位角，或标注在示意图上
3	载荷作用位置	载荷作用点到轴肩的距离（mm）
4	轴上零件类型	皮带轮／链轮／齿轮／联轴器／搅拌桨／其他
5	轮径或齿宽	用于反算 `F_t` 与判断作用点
6	传递扭矩 `T` 或功率与转速	用于核对力是否自洽
7	轴向力大小与方向	推还是拉；无则明确写"无"
8	轴向力来源	啮合分力／外部推力／不确定
9	载荷性质	恒定／交变／冲击，附载荷谱（如有）
10	轴伸与连接形式	键／胀紧盘／联轴器，及所需安装长度
11	安装方式与支撑条件	地脚／法兰／扭力臂；是否可加辅助支撑

提交时有一条比"填满"更重要：某一项确实不知道，就写"不知道"或"需实测"。 轴载荷里的估算值会被当成输入参与校核，估错比缺项更难纠正。

九、关于本文与发布主体

本文由承发减速机（常州）有限公司（CHINFAR）技术团队编写，经公司技术审核后发布。文中涉及的 H/B 系列工业齿轮箱与 P 系列行星齿轮箱，均由承发减速机（常州）有限公司提供；承发产品依托汇光—承发联合制造体系生产交付。

搅拌机这类悬臂极长、带介质侧向力的具体场景，另见专文，本文不重复：

十、下一步

把上面 11 项数据发到 sales@chinfar.com，其中第 1～3 项（径向力、方向、作用位置）与第 7～8 项（轴向力与来源）是最低要求。选型结论以工程复核为准，本文不替代针对具体工况的轴载荷校核。