機械設計滾動軸承習題與參考答案

一、選擇題從以下各小題給出的A、B、C、D答案中任選一個：假設轉(zhuǎn)軸在載荷作用下彎曲較大或軸承座孔不能保證良好的同軸度宜選用類型代號為 的軸承。A.1或2 B.3或7C.N或NU D.6或NA一根軸只用來傳遞轉(zhuǎn)矩因軸較長承受三個支點固定在水泥根底上各支點軸承應選用 。A.深溝球軸承B.調(diào)心球軸承C.圓柱滾子軸承D.調(diào)心滾子軸承3滾動軸承內(nèi)圈與軸頸、外圈與座孔的協(xié)作。A.均為基軸制B.前者基軸制，后者基孔制C.均為基孔制D.前者基孔制，后者基軸制為保證軸承內(nèi)圈與軸肩端面接觸良好軸承的圓角半徑r與軸肩處圓角半徑r應滿足 的1關系。r=r1 B.r＞rlC.r＜r1 D.r≤rl不宜用來同時承受徑向載荷和軸向載荷。圓錐滾子軸承 B.角接觸球軸承C.深溝球軸承 D.圓柱滾子軸承只能承受軸向載荷。圓錐滾子軸承 B.推力球軸承C.滾針軸承 D.調(diào)心球軸承通常應成對使用。深溝球軸承 B.圓錐滾子軸承C.推力球軸承 D.圓柱滾子軸承跨距較大并承受較大徑向載荷的起重機卷筒軸軸承應選用 。深溝球軸承 B.圓錐滾子軸承C.調(diào)心滾子軸承 D.圓柱滾子軸承不是滾動軸承預緊的目的。增大支承剛度 B.提高旋轉(zhuǎn)精度C.減小振動噪聲 D.降低摩擦阻力滾動軸承的額定壽命是指同一批軸承中 的軸承能到達的壽命。A.99％ B.90％C.95％ D.50％適用于多支點軸、彎曲剛度小的軸及難于準確對中的支承。深溝球軸承 B.圓錐滾子軸承C.角接觸球軸承 D.調(diào)心軸承角接觸軸承承受軸向載荷的力量，隨接觸角的增大而 。增大 B.減小C.不變 D.不定某輪系的中間齒輪〔惰輪〕通過一滾動軸承固定在不轉(zhuǎn)的心軸上，軸承內(nèi)、外圈的協(xié)作應滿足 。內(nèi)圈與心軸較緊、外圈與齒輪較松內(nèi)圈與心軸較松、外圈與齒輪較緊內(nèi)圈、外圈協(xié)作均較緊內(nèi)圈、外圈協(xié)作均較松滾動軸承的代號由前置代號、根本代號和后置代號組成，其中根本代號表示 。軸承的類型、構(gòu)造和尺寸 B.軸承組件C.軸承內(nèi)部構(gòu)造變化和軸承公差等級 D.軸承游隙和配置滾動軸承的類型代號由 表示。數(shù)字 B.數(shù)字或字母C.字母 D.數(shù)字加字母二、填空題16滾動軸承的主要失效形式是 和 。17按額定動載荷計算選用的滾動軸承，在預定使用期限內(nèi)，其失效概率最大為。18計算確定。19計算確定。20滾動軸承軸系支點軸向固定的構(gòu)造型式是〔〕 2〕 〔3〕 。21軸系支點軸向固定構(gòu)造型式中，兩端單向固定構(gòu)造主要用于溫度 的軸。22其他條件不變，只把球軸承上的當量動載荷增加一倍，則該軸承的根本額定壽命是原來的。23其他條件不變，只把球軸承的根本額定動載荷增加一倍，則該軸承的根本額定壽命是原來的。圓錐滾子軸承承受軸向載荷的力量取決于軸承的 。滾動軸承內(nèi)、外圈軸線的夾角稱為偏轉(zhuǎn)角，各類軸承對允許的偏轉(zhuǎn)角都有肯定的限制，允許的偏轉(zhuǎn)角越大，則軸承的 性能越好。三、問答題在機械設備中為何廣泛承受滾動軸承？向心角接觸軸承為什么要成對使用、反向安裝？進展軸承組合設計時，兩支點的受力不同，有時相差還較大，為何又常選用尺寸一樣的軸承？為何調(diào)心軸承要成對使用，并安裝在兩個支點上？推力球軸承為何不宜用于高速？以徑向接觸軸承為例，說明軸承內(nèi)、外圈為何承受松緊不同的協(xié)作。為什么軸承承受脂潤滑時，潤滑脂不能布滿整個軸承空間？承受浸油潤滑時，油面不能超過最低滾動體的中心？軸承為什么要進展極限轉(zhuǎn)速計算？計算條件是什么？6210題35響。35四、分析計算題某6310滾動軸承的工作條件為徑向力F=10000，轉(zhuǎn)速n=300r/mi，輕度沖擊f，脂r p2000h。驗算軸承強度。F=50000N，立柱an=3r/min，立柱重量W=20000N，立柱端的軸頸直徑d=60mm。工作時間b/〔%〕徑向載荷Fr/Nn/〔r/min〕某63088工作時間b/〔%〕徑向載荷Fr/Nn/〔r/min〕302000100015450030055注：有輕度沖擊f=。p8900100某球軸承的轉(zhuǎn)速n=400r/min，當量動載荷P=5800N7000h。假設99%，軸承壽命是多少？假設軸承壽命分別取為3700h14000h，軸承牢靠度是多少？某蝸桿軸轉(zhuǎn)速n=1440r/min，間歇工作，有稍微振動，f=，常溫工作。承受一端固定〔一p對7209C型軸承正安裝，一端游動〔一個6209型軸承〕支承。軸承的徑向載荷F=1000〔固定r1端、F=450〔游動端，軸上的軸向載荷F=3000，要求蝸桿軸承壽命L≥2500。試校核固定r2 x h端軸承是否滿足壽命要求。五、構(gòu)造題分析軸系構(gòu)造的錯誤，說明錯誤緣由，并畫出正確構(gòu)造。題41分析軸系構(gòu)造的錯誤，說明錯誤緣由，并畫出正確構(gòu)造。題42分析軸系構(gòu)造的錯誤，說明錯誤緣由，并畫出正確構(gòu)造。題43分析軸系構(gòu)造的錯誤，說明錯誤緣由，并畫出正確構(gòu)造。題 44圖例解如下圖，安裝有兩個斜齒圓柱齒輪的轉(zhuǎn)軸由一對代號為7210AC的軸承支承。兩齒輪上的軸向分力分別為F=3000N，F(xiàn)

=5000N，方向如圖。軸承所受徑向載荷x1F

x2、F。r1 r2解題要點：求軸承的內(nèi)部軸向力Fs：

a1 a2F==×8600=5848 Ns1s1方向向右，即F s1F==×12500=8500 Ns2方向向左，即F外部軸向力合成：F=F–F=5000-3000=2023 Nx x2 x1x方向向左，即F；xF：a軸向力分布圖為xs1F xs1“壓緊、放松”判別法F+F=8500N+2023N+10500N>F=5848Ns2 x s1故軸有向左移動的趨勢，此時，Ⅰ軸承被壓緊，Ⅱ軸承被放松。則兩軸承的軸向力為F=F+F=10500Na1 s2 xF=F=8500Na2 a2公式歸納法F a1 s1 F max{F ,F

F}max{5848,85002023}N10500NxF}max{8500,58482023}N8500Na2 s2 s1 x1、2〕結(jié)果一樣。某轉(zhuǎn)軸由一對代號為30312的圓錐滾子軸承支承，軸上斜齒輪的軸向分力F=5000N，方向如圖。兩軸承處的徑向支反力F

=13600N，F(xiàn)=22100N。求軸承所受xFa解題要點：F：s

r1 r2F 13600F t1 4000 Ns1 2Y 21.7s1Fs1F 22100F r2 6500 Ns2 2Y 21.7方向向左，即FFas1F s1“壓緊、放松”判別法F+F=4000N+5000N=9000N>F=6500Ns1 x s2故軸有向右移動的趨勢，此時Ⅱ軸承被壓緊，I軸承被放松。因此軸承的軸向力為F=F=4000Na1 s1F=F+F=9000Na2 s1 x公式歸納法F a1 s1 F max{F ,F

F}max{4000,65005000}4000NxF}max{6500,40005000}9000Na2 s2 s1 x1、2〕結(jié)果一樣。30206外圈間距為72mmdF=1240NFm t r軸向力F=240N，各力方向如下圖。求軸承的當量動載荷P。x解題要點：計算軸的支點距l(xiāng)由手冊查得，30206支反力作用點到外圈寬端面的距離,取=14mm。故支點距l(xiāng)=72mm+2×14mm=100mm。右支點到齒寬中點的距離l=64mm–14mm=50mm。1計算軸承的徑向力軸水平面支反力〔圖解a〕FF

50124050620 NR1HF

100 100F150 1240150 t 1860 N100 100軸垂直面支反力〔見圖解b〕50FFd /2 5040024056.25/2FR1V

r x m 133 N100 100150FF

Fdx

/25040024056.25/2533 NR2V

100 100合成支反力F2R1HF2R1HF262021332R1F2RF2R2HF2R2VR2

634 N18602186025332F

=F=634N，F(xiàn)

=F=1935N。計算軸承的軸向力。e=,Y=。故

r1 R1

r2 R2F 634F r1 198 Ns1 2Y 21.6F 1935F r2 605 Ns2 2Y 21.6軸向力分布圖為sF FxF a1 s1 F max{F ,F

F}max{198,605240}365 NxNa2 s2 s1 x計算當量動載荷a1F 3650.57e0.37a1F 634t1X=,Y=，f=，則PPf1F

(XFp 605

YFa1

)1.5(0.46341.6635)1256 Na2 0.31e0.37F 1935t2X=1，Y=0，則Pf2

(XFp

YFa2

)1.5Fr2

1.519352903 N某轉(zhuǎn)軸由兩個反裝的角接觸球軸承支承，支點處的徑向反力 F=875N，r1F=400N，n=520r/min，運轉(zhuǎn)中有中等r2 xL3000h7207C，試驗算其壽命。h解題要點：由標準知7207C軸承，C=30500N，C=20230N。0計算軸承的軸向力F。對于所選軸承，F(xiàn)=eF，而eF/C，但Fse=，則

s r a 0 aF eFs1 r1F eFs2

0.4875350 N0.41520608 N軸向力分布圖為FFFs2 s s1軸承的軸向力為F a1 s1

F}max{350,608400}1008 NxF Fa2

608 N相對軸向載荷aF11008 0.0504aC 202300aF1 608 0.0304aC 202300X、Ye=,e=。再計算：F eFs1 r1F eFs2

1 20.422875369 N0.4011520610 NF=1010N F=610Na1 a2F 1010a1C0FC0

0.050520230 610 0.030520230F/Ce=,e=;F=1010N，F(xiàn)

=610N。a 0 1 2 a1 a2計算當量動載荷F 1010a1 1.15eF 875 1r1X=,Y=。則Pf1F

(ZFp r1610

YFa1

)1.5(0.448751.3261010)2586 Na2 0.401eF 1520 2r2X=1，Y=0。故Pf2

(XFp

YFa2

)1.515202280 NPPP

計算軸承壽命。2 1 1驗算軸承壽命。106CL

106

305003h52584hL30000h 60h nP 60520 2586 h60靜載荷計算7207C，X=，Y0 0P X01

F0

XF0

(0.58750.461010)902 NP=F=1520 Nr2兩者取大值，故P=902 N0P X02

F0

XF0

(0.515200.46610)1041 NP=F=1520 Nr2P=F=1520NP<PP

計算靜載荷安全系數(shù)。02 r2 02 01 02由安全系數(shù)表，按正常狀況取S=2，則軸承的實際安全系數(shù)為00SC00 P

2023013S1520 002故靜載荷計算安全。結(jié)論：選用7206C軸承能滿足預期壽命要求。蝸桿軸由一組圓錐滾子軸承30206和圓柱滾子軸承N206E支承，如下圖。已知兩支點的徑向反力F

=1500NF=2500N；蝸桿軸上的軸向力F=2300Nr1 r2 xf=，Sp 0解題要點：該問題可將右側(cè)的軸承組看成雙列軸承，支反力作用點在兩軸承中點處，兩軸承的內(nèi)部軸向力相互抵消；外部軸響力Fx

應由固定端即右支點擔當，左支點為游動端，只受徑向力。30206軸承：C=43200N0 0=3500N。01．軸承組壽命計算當量動載荷計算軸承組無內(nèi)部軸向力，故軸承組的軸向力F

=F=2300N。按雙列軸承計算當量動載荷：F Fa2 xF Fr2

23000.92e2500

a2 x查系數(shù)表，X=,Y=α; 單列時Y=α=，即cotα==4。故雙列軸承時Y=α=×4=當量動載荷Pf2

(XFp

XFa2

)1.20.6725002.6823009407 N軸承組壽命軸承組的根本額定動載荷C1.71C1.714320073872 N106C 106 7387210/3L60

h16700hh P 60960n 2

9407靜載荷計算查系數(shù)表得：X=,Y=α; 0 0 0Y=α=×=0此時靜載荷

cotα==。故雙列軸承時P X02

F0

XF0

125001.823006640 NP=F=2500 N02 r2P=6640N02軸承組額定靜載荷C 2C 250500101000 N0 0軸承組靜載荷安全系數(shù)SC00 P02

10100015.2S6640

1.52．圓柱滾子軸承計算當量動載荷計算游動端只受徑向力，故F=0，X=1，Y=0，PfF1 P

a11.215001800 N壽命計算106C

106 360010/3L h 60 P

60960 1800

377000 h n 1靜載荷計算P=F=1500N01 r10SC00 P01

355001500

23S 1.50結(jié)論：圓柱滾子軸承壽命為37700h。6308100℃，10000h，試由壽命要求計算軸承能承受的最大軸向力。解題要點：/CF

待求，故需進展試算。a a 0 aF0 ta r由壽命公式L106Ch 60

PnLL10000h，則可解出31031066030001000010660nLhP10660nLh

40800

3354 NF/C，X=,Y=f=，則依據(jù)當量動載荷公式PFP

a(XFr

0YFa

p)YFaFa

可求得為PF

3354

2058 Na Y 1.63F/C=2058/24000=，仍與所設不符。a 0F/CY=,a 0PF

3354

2169 Na Y 1.546F/C=2169/24000=，仍與所設不符。a 0F/CY=,F=2198N，F(xiàn)/Ca 0 a a 063082198N。某設備主軸上的一對30308軸承，經(jīng)計算軸承Ⅰ、Ⅱ的根本額定壽命分別為h1 h2解題要點：90%10%nRLR R 10n

是失效概率為n時的修正定額壽命：L10

β=10/9，對滾子軸承β=9/8。IRe

9 0.10536202308 31000

93.7% 1IIR

9 0.10536202308 15000

86.4% 2假設要求牢靠度為80%，則失效概率為20%，此時軸承壽命可由下式求出：L=aL20 110a1

為牢靠性壽命修正系數(shù)，對滾子軸承，R=80%時，aI1L=×31000=60450 h20IIL=×15000=29250 h20加以改正并畫出軸向力的傳遞路線。解題要點：該例支點的軸向固定構(gòu)造型式為兩端固定構(gòu)造，即兩支點各擔當一個方向的軸向力。存在的問題軸向力無法傳到機座上。向左推動軸外伸端時，整個軸連同軸承均將從套杯中致使右軸承分別脫落。軸承間隙無法調(diào)整。改正方法改正方法傳到機座上。同時借助圓螺母軸上向左的軸力傳到套杯上。調(diào)整墊片，使端蓋脫離軸承外圈，兼起密封作用。改正后的構(gòu)造及軸向力的傳遞路線見圖解。柱滾子軸承。指出圖中錯誤加以改正，并畫出軸向力的傳遞路線。解題要點：固柱滾子軸承一側(cè)為游動端。存在問題機座上。固定端兩軸承的間隙無法調(diào)整。游動端支承承受的是一般型圓柱滾子軸承，即外圈兩側(cè)均不帶擋邊，因與軸頸的協(xié)作易松動，外圈與滾動體極易分別、脫落。軸系的軸向位置無法調(diào)整。改正方法1，以調(diào)整軸承間隙。左支承處套杯右側(cè)加內(nèi)擋肩，軸承外圈左側(cè)加孔用彈性擋圈，以實現(xiàn)對外圈的游動將在滾動體和外圈滾道之間實現(xiàn)。改正后的構(gòu)造及軸向力傳遞路線如圖解所示。試分析圖示軸系構(gòu)造的錯誤，并中以改正。齒輪用油潤滑、軸承用脂潤滑。解題要點：支點軸向固定構(gòu)造錯誤力無法傳到機座上；3〕無法調(diào)整軸承間隙，端蓋與機座間應加調(diào)整墊片。1〕左軸端不應頂住端蓋；聯(lián)軸器不應與端蓋接觸；右端蓋不應與軸接觸，孔徑應大于軸徑。軸上零件固定錯誤外圈；齒輪的軸向固定不行靠〔過定位2〕聯(lián)軸器軸向位置不確定。加工工藝不合理聯(lián)軸器鍵槽未開通，深度不符標準；箱體外端面的加工面與非加工面未分開。裝配工藝錯誤2〕齒輪處鍵過長，軸頸右側(cè)應減小直徑。潤滑與密封錯誤改正后的構(gòu)造見圖解。六、習題參考答案1、選擇題1A； 2B； 3D； 4B； 5D； 6B； 7B；8C； 9D； 10B； 11D； 12A； 13B； 14A；B；2、填空題疲乏點蝕；塑性變形1710％疲乏壽命靜強度兩端單向固定；一端固定，一端游