电机轴断裂是机器人电机的严重机械故障，通常由瞬时过载、长期应力累积、制造缺陷或安装不当等因素导致，具体原因可从以下几个维度分析：
电机轴承受的瞬时扭矩或轴向力超过其材料强度极限，导致脆性断裂，常见场景包括：
机器人碰撞或卡滞：机器人运动时突然遇到刚性阻挡（如工件错位、导轨卡滞），电机输出扭矩瞬间飙升（可能达到额定值的 3-5 倍），电机轴在 “硬冲击” 下因剪切力过大断裂。例如，喷涂机器人喷枪意外碰撞工件，或搬运机器人抓手卡滞在料架上，均可能引发此类故障。
急停或反向制动冲击：机器人在高速运行时突然急停（如触发安全限位），或在高负载下快速反向运动，电机轴会承受巨大的惯性扭矩（尤其是大惯量电机），若制动瞬间应力集中在轴肩、键槽等薄弱部位，易导致断裂。
外部异物卷入：电机轴端（如联轴器、同步带轮处）卷入金属碎屑、线缆等异物，导致电机突然卡死，输出扭矩无法释放，轴在瞬时过载下断裂。
电机轴在循环应力作用下，因疲劳裂纹扩展导致断裂，断裂面通常可见明显的 “疲劳纹”（贝壳状纹路），核心诱因包括：
长期过载运行：机器人负载持续超过电机额定扭矩（如超过 1.2 倍额定值），或频繁在过载状态下启停，电机轴长期承受交变应力，导致材料疲劳。例如，搬运机器人长期抓取超重工件，或程序设置的加速度参数过大，均会加剧轴的疲劳损耗。
轴系同心度偏差：电机与负载（如减速器、联轴器）安装时同轴度超差（超过 0.1mm），或联轴器安装过紧（产生轴向预紧力），导致电机轴在运行中承受额外的径向 / 轴向力，形成 “弯曲应力循环”。长期运行后，轴的薄弱部位（如轴肩过渡圆角、键槽根部）会产生疲劳裂纹，最终断裂。
振动与共振放大：机器人运行时的振动频率与电机轴的固有频率接近，引发共振，导致轴的应力被放大（可能达到正常运行的 2-3 倍）。尤其在高速运行场景下，共振会加速轴的疲劳损伤，常见于未做动平衡的电机轴或负载偏心的情况。
电机轴本身的材质、加工精度不足，会降低其抗断裂能力，具体包括：
材料强度不达标：电机轴通常采用 45 号钢、40Cr 等合金结构钢（经调质处理，硬度约 28-35HRC），若材料成分不纯（如含夹杂物、气孔），或热处理工艺缺陷（如淬火不均、硬度不足），会导致轴的抗拉强度、韧性下降，在正常负载下也可能断裂。
加工缺陷导致应力集中：轴的关键部位（如轴肩、键槽、螺纹孔）加工时若存在毛刺、尖角、划痕或尺寸偏差（如键槽根部圆角过小），会形成应力集中点。运行中，应力集中处的实际应力可能达到平均应力的 3-5 倍，成为疲劳裂纹的起点，最终引发断裂。
装配过程损伤：电机轴在装配时被工具划伤（如安装联轴器时用铁锤硬敲），或轴端螺纹因强行拧入螺母导致崩牙，会产生初始裂纹，在后续运行中逐渐扩展至断裂。
通过针对性排查以上原因，可有效降低电机轴断裂的风险，延长电机使用寿命。
