《机械设计基础》试题库_滚动轴承

1、第16章滚动轴承习题与参考答案、选择题从下列各小题给出的 A、B、C、D答案中任选一个:1若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为轴承。A. 1 或 2B. 3 或 7C. N 或 NUD. 6 或 NA2 一根轴只用来传递转矩，因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上，各支点轴承应选用A.深沟球轴承B.调心球轴承C.圆柱滚子轴承D.调心滚子轴承3 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合 。A.均为基轴制B.前者基轴制，后者基孔制C.均为基孔制D.前者基孔制，后者基轴制4 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径ri应满足关系。A. r=r

2、 iB. r > riC. r v riD. r wri5 不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。A.圆锥滚子轴承C.深沟球轴承6 _只能承受轴向载荷。A.圆锥滚子轴承C.滚针轴承7 通常应成对使用。A.深沟球轴承C.推力球轴承B.角接触球轴承D.圆柱滚子轴承B.推力球轴承D.调心球轴承B.圆锥滚子轴承D.圆柱滚子轴承8 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用A.深沟球轴承C.调心滚子轴承9 不是滚动轴承预紧的目的。A.增大支承刚度C.减小振动噪声B.圆锥滚子轴承D.圆柱滚子轴承B.提高旋转精度D.降低摩擦阻力10 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。A. 9

3、9 %B. 90 %C. 95 %D. 50 %11适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.角接触球轴承D.调心轴承12角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角的增大而。A.增大B.减小C.不变D.不定13某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足。A. 内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松B. 内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧C. 内圈、外圈配合均较紧D. 内圈、外圈配合均较松14滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示A.轴承的类型、结构和尺寸C.轴承内部结构变化和轴承公差等级B.轴承组件

4、D.轴承游隙和配置15滚动轴承的类型代号由表示。A.数字B.数字或字母C.字母D.数字加字母、填空题16滚动轴承的主要失效形式是和。17 按额定动载荷计算选用的滚动轴承，在预定使用期限内，其失效概率最大为18 对于回转的滚动轴承，一般常发生疲劳点蚀破坏，故轴承的尺寸主要按计算确定。19 对于不转、转速极低或摆动的轴承，常发生塑性变形破坏，故轴承尺寸应主要按计算确定。20 滚动轴承轴系支点轴向固定的结构型式是：（1）；（ 2）；（ 3）。21 轴系支点轴向固定结构型式中，两端单向固定结构主要用于温度的轴。22 其他条件不变，只把球轴承上的当量动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命是原来的。23

5、其他条件不变，只把球轴承的基本额定动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命是原来的。24 圆锥滚子轴承承受轴向载荷的能力取决于轴承的 。25 滚动轴承内、外圈轴线的夹角称为偏转角，各类轴承对允许的偏转角都有一定的限制，允许的偏转角越大，则轴承的 性能越好。三、问答题26 在机械设备中为何广泛采用滚动轴承？27 向心角接触轴承为什么要成对使用、反向安装？28 进行轴承组合设计时，两支点的受力不同，有时相差还较大，为何又常选用尺寸相同的轴承？29 为何调心轴承要成对使用，并安装在两个支点上？30 推力球轴承为何不宜用于高速？31 以径向接触轴承为例，说明轴承内、外圈为何采用松紧不同的配合。32 为什

6、么轴承采用脂润滑时，润滑脂不能充满整个轴承空间？采用浸油润滑时，油面不能超 过最低滚动体的中心？33 轴承为什么要进行极限转速计算？计算条件是什么？34 试说明轴承代号 6210的主要含义。35 题35图示的简支梁与悬臂梁用圆锥滚子轴承支承，试分析正装和反装对轴系的刚度有何 影响。题35图四、分析计算题36 某6310滚动轴承的工作条件为径向力Fr=10 000N，转速n=300r/min，轻度冲击（fp=1.35），脂润滑，预期寿命为2 000h。验算轴承强度。37 选择一摇臂吊车立柱的推力球轴承。已知作用在立柱上的最大垂直载荷Fa=50 000N ，立柱转速n=3 r/min ，立柱重量

7、W=20 000N ，立柱端的轴颈直径d=60 mm 。38 某6308轴承工作情况如下表，设每天工作8h，试问轴承能工作几年（每年按 300天计算）?工作时间b/（ %）径向载荷Fr/N转速 n/ （ r/min）302 0001 000154 500300558 900100注：有轻度冲击（fp=1.2 ）。39 某球轴承的转速 n=400 r/min，当量动载荷P=5 800N，求得其基本额定寿命为7 000h。3 700h、14 000h ，轴承可靠度是若把可靠度提高到 99%，轴承寿命是多少？若轴承寿命分别取为多少?fp=1.2，常温工作。采用一端固40 某蜗杆轴转速n=1 440r

8、/mi n ，间歇工作，有轻微振动,定（一对7209C型轴承正安装），一端游动（一个6209型轴承）支承。轴承的径向载荷Fr1 =1 000NLh >2 500h。（固定端）、Fr2=450N （游动端），轴上的轴向载荷 Fx=3 000N ，要求蜗杆轴承寿命 试校核固定端轴承是否满足寿命要求。五、结构题41 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。题 41图42 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。题 42图43 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。题 43图44 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。I III感下载载例解(1)求轴承

9、的内部轴向力Fs：方向向左，即Fs2 ；71. 如图所示，安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴由一对代号为 7210AC的轴承支承。已知两齿轮上的轴向分力分别为Fxi=3000N，Fx2=5000N，方向如图。轴承所受径向载荷Fri =8600N，Fr2=12500N。求两轴承的轴向力解题要点:Fsi=0.68F ri=0.68 $600=5848 N方向向右，即Fs2=0.68F r2=0.68 X12500=8500N(2)外部轴向力合成:Fx=F x2 -Fxi =5000-3000=2000N方向向左，即 Fx ;(3 )求轴承的轴向力Fa：轴向力分布图为Fs1FxFs 21) “压紧、放松”

10、判别法s1=5848NFs2+Fx=8500N+2000N+10500N>F故轴有向左移动的趋势，此时，1轴承被压紧，U轴承被放松。贝U两轴承的轴向力Fai=F s2+F x=10500NF a2 = F a2=8500N2）公式归纳法Fa1max Fs1 , Fs2FxmaX5848,85002000 N10500NFa2max Fs2 , Fs1Fxmax8500,58482000 N8500N可见，方法1 ）、2）结果相同。2. 某转轴由一对代号为30312的圆锥滚子轴承支承，轴上斜齿轮的轴向分力Fr1=13600N ，Fr2=22100N。求Fx=5000N，方向如图。已知两轴承

11、处的径向支反力轴承所受的轴向力Fa。解题要点:(1 )求内部轴向力Fs：方向向右,FS2守方向向左,136002 1.74000即Fs1221002 1.76500即 Fs2 。(2 )求轴承的轴向力Fa：Fs1FxFs 21) “压紧、放松”判别法s2=6500NFs1 +Fx=4000N+5000N=9000N>F故轴有向右移动的趋势，此时U轴承被压紧，I轴承被放松。因此轴承的轴向力为Fa1=Fs1=4000NFa2=Fs1+F x=9000N2）公式归纳法Fa1maXFs1,Fs2FxmaX 4000,6500 50004000NFa 2maxFs2, Fs1Fxmax 6500,

12、4000 50009000N可见，方法1 ）、2）结果相同3. 圆锥齿轮减速器输入轴由一对代号为 30206的圆锥滚子轴承支承，已知两轴承 外圈间距为72mm，锥齿轮平均分度圆直径dm=56.25mm，齿面上的切向力Ft=1240N，径向力 Fr=400N，轴向力Fx=240N，各力方向如图所示。求轴承的当量 动载荷P。解题要点：（1 ）计算轴的支点距I由手册查得，30206轴承的反力作用点到外圈宽端面的距离 13.8mm,取 =14mm故支点距 l=72mm+2 X14mm=100mm。右支点到齿宽中点的距离l1=64mm -4mm=50mm 。（2）计算轴承的径向力1 ）轴水平面支反力（图

13、解a）Fr1h口0迅型620100 100F R2HZ1860100 1002 ）轴垂直面支反力（见图解b）F riv50Fr Fxdm/21005040024056.25/2133100F R2V150Fr Fxdm/21005040024056.25/25331003) 合成支反力Fr1. F；1HF；1V. 6202 1332 634 NFr2 .F(2H fR2V18602 5332 1935 N轴承所受的径向力与轴的合成支反力大小相等，即Fr1=F R1=634N ,Fr2=F R2=1935N。(3)计算轴承的轴向力查手册知，30206轴承,e=0.37, Y=1.6。故CFr16

14、34198NF s12Y2 1.6Fs2Fr21935605N2Y2 1.6轴向力分布图为Fs1Fs2F x;轴承的轴向力为Fa1maxFs1,Fs2Fxmax 198,605240365NFa2maxFs2 , Fs1FxmaX 605,198240605N(4 )计算当量动载荷Fa1Ft1亜 0.57634e 0.37P2fp(XFt2 YFa2)1.5 Fr21.5 19352903查手册知，X=0.4, Y=1.6，取 fp=1.5，则Pfp(XFt1YFa1)1.5 (0.4 634 1.6 635)1256NFa26050.31 e 0.37Ft21935故 X=1，Y=0，则4.

15、 已知某转轴由两个反装的角接触球轴承支承，支点处的径向反力Fri=875N ,Fr2=1520N，齿轮上的轴向力 Fx=400N，方向如图，转的转速 n =520r/min ，运转中 有中等冲击，轴承预期寿命Lh 3000h。若初选轴承型号为7207C，试验算其寿命。解题要点：由标准知 7207C轴承，C=30500N ，C°=20000N 。（1）计算轴承的轴向力需先计算轴承的内部轴向力 Fs。对于所选轴承，Fs=eFr，而e值取决地Fa/C。，但 Fa待求，故用试算法。先试取 e=0.4，则Fs1 eFr1 0.4 875 350 NFs2 eFr2 0.4 1520608 N轴

16、向力分布图为Fs2FsFs1轴承的轴向力为Fa1 max Fs1, Fs2 Fx maX 350,608 400 1008 NFa2 Fs2 608 N相对轴向载荷卫080.0504C020000Fa1 608A0.0304C020000由X、Y系数表经插值计算得e1=0.422, e2=0.401。再计算:Fs2eFr20.401 1520610NFa1=1010NFa2=610NFa110100.0505Co20000Fa26100.0305C020000两次计算的Fa/C0值相关不大，故可取Fa2=610N。(2)计算当量动载荷Fa110101.15 e1Fr1875故查表得X=0.44

17、, Y=1.326。则Pfp(ZFr1YFa1)1.5 (0.44 875 1.326Fa26100.401Q,Fr21520N0.422 875369故1010)e1=0.422, e2=0.401;查系数表，X=1，Y=0。2586 NFa1=1010N ，P2 fp(XFr2 YFa2)1.515202280因巳P，故按Pi计算轴承寿命。(3 )验算轴承寿命。Lh106 C10660n P 60 520330500 h 258652584h Lh30000h(4)静载荷计算由系数表查得，7207C轴承，X0=0.5，丫0=0.46。故当量静载荷为P°1XoFr1 XoFa1(0

18、.5 875 0.46 1010) 902Poi=Fr2=152ON两者取大值，故Po=9O2NP02 X0Fr2 X0Fa2 (0.5 15200.46 610)1041 NPo2= Fr2 = 1520N两者取大值，故P02=Fr2=1520N。又因P02< P01，所以只按P02计算静载荷安全系数。由安全系数表，按正常情况取 So=2，则轴承的实际安全系数为S0COP0220000152013 So故静载荷计算安全。结论：选用7206C轴承能满足预期寿命要求。5蜗杆轴由一组圆锥滚子轴承 30206和圆柱滚子轴承N206E支承，如图所示。已知两支点的径向反力 Fr1=1500N ，F

19、r2=2500N ;蜗杆轴上的轴向力 Fx=2300N，转速 n =960r/min 。取 fp=1.2， So=1.5。求轴承寿命。解题要点：该问题可将右侧的轴承组看成双列轴承，支反力作用点在两轴承中点处，两轴承的 内部轴向力相互抵消；外部轴响力Fx应由固定端即右支点承担，左支点为游动端，只受径向力。查手册知，30206 轴承：C=43200NCo=2O5OON ，e=0.37，Y=1.6,Yo=O.9 ； N206E|心屉轴承：C=3600N ，Co=35OON。1 轴承组寿命计算(1 )当量动载荷计算轴承组无内部轴向力，故轴承组的轴向力Fa2=Fx=2300N。按双列轴承计算当量动载荷:

20、a2Fr2Fr2230025000.92 e查系数表，X=0.67,Y=0.67cot a；单列时 Y=0.4cot a =1.6 ,即 COt a=1.6/0.4=4 。故双列轴承时Y=0.67cota=0.67 X4=2.68当量动载荷P2 fp(XFr2 XFa2) 1.2 0.67 2500 2.68 23009407 N(2) 轴承组寿命轴承组的基本额定动载荷C 1.71 C 1.71 4320073872Lh106 C60n10660 96073872940710/3h16700h(3)静载荷计算查系数表得：X0=0.4, 丫 0=0.44cota;由单列轴承时 Y0=0.22co

21、ta=0.9，即 cot a=0.9/0.22=4.09。故双列轴承时Y0=0.44cota=0.44 X4.09=1.8此时静载荷P02X0Fr2X0Fa2 1 2500 1.8 23006640NP02= Fr2=2500N两者取大值，故 P02=6640N轴承组额定静载荷Co2Co 2 50500 101000 N轴承组静载荷安全系数S0C0P02101000664015.2S01.5结论：轴承组寿命为16700h2 圆柱滚子轴承计算(1 )当量动载荷计算游动端只受径向力，故Fa1=0，X=1 ，Y=0，RfPFr1 1.2 1500 1800(2 )寿命计算1060n10660 960

22、10/336001800377000(3)静载荷计算P01 = Fr1 =1500NS。C0P0135500150023 S01.5结论：圆柱滚子轴承寿命为37700h6. 某轴仅作用平稳的轴向力，由一对代号为 6308的深沟球轴承支承。若轴的转 速n=3000r/min ，工作温度不超过100 C,预期寿命为10 000h，试由寿命要求计算 轴承能承受的最大轴向力。解题要点：已知轴承型号、转速和寿命要求，则可由寿命公式求出当量动载荷，再利用当量动载荷公式可求得轴向力Fa，但因系数丫与Fa/Co有关，而Fa待求，故需进行试算。由手册知，6308轴承C=40800N ，C°=24000

23、N。轴承只受轴向力，径向力 Ft可忽略不计，故，Fa/Fr>e。由寿命公式Lh106 C60n p令Lh Lh 10000h，则可解出P 叫船 40800 31063354 N60 3000 10000(1 )设Fa/C 0=0.07，由系数表查得，X=0.56, 丫=1.63。取fp=1.0，则根据当量动载荷公式P Fp(XFr YFa) YFa故轴向力Fa可求得为P 3354Y 1.632058此时，Fa/C0=2058/24000=0.9，仍与所设不符(2)设 Fa/C 0=0.085，查表得 Y=1.546,P 3354Y 1.5462169Fa/C°=2169/240

24、00=0.09，仍与所设不符(3) 设 Fa/C 0=0.09，查得 Y=1.256,同法求得 Fa=2198N ，Fa/C°=0.091，与假设基本相符。结论：6308轴承以承受的最大轴向力为 2198N7. 某设备主轴上的一对 30308轴承，经计算轴承I、U的基本额定寿命分别为Lh1=31000h , Lh2=15000h。若这对轴承的预期工作寿命为 20000h，试求满足工作寿命时的可靠度。若只要求可靠度为 80%，轴承的工作寿命是多少？解题要点：(1 )计算得到的基本额定寿命是可靠度为 90%时的寿命，其失效概率为10%预期工作寿命若与基本额定寿命不相等，则失效概率也不同，

25、即预期工作寿命是失效概率为n时的修正额定寿命。此时，可靠度 R可由以下公式求出:0.10536e式中，Ln是失效概率为n时的修正定额寿命:L10为基本额定寿命；B为表示试验轴承离散程度的离散指数，对球轴承B =10/9，对滚子轴承B =9/8故I轴承预期寿命下的可靠度为Ri0.10536e200003100093.7%II轴承预期寿命下的可靠度为90.10536 叱 8 R2 e 1500086.4%(2 )若要求可靠度为80%，则失效概率为20%，此时轴承寿命可由下式求出:L20= aL1o式中ai为可靠性寿命修正系数，对滚子轴承， R=80%时，ai=1.95。故对I轴承L2o=1.95

26、X31000=60450h对II轴承L20=1.95 X15000=29250h8. 图示采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构。指出结构中的错误,加以改正并画出轴向力的传递路线。解题要点：该例支点的轴向固定结构型式为两端固定结构，即两支点各承担一个方向的轴向 力。（1）存在的问题1）两轴承外圈均未固定，轴运转时，外圈极易松动脱落。2 ）轴向力无法传到机座上。向左推动轴外伸端时，整个轴连同轴承均将从套杯中 滑出；齿轮工作时将受到向右的轴向力，此时轴将带着左轴承和右轴承的内圈向右移动, 致使右轴承分离脱落。3）轴承间隙无法调整4）改正方法（2 ）改正方法1）将两轴承内圈间的套筒去掉，再将

27、套杯中间部分内径减小，形成两价目内挡肩 固定轴承外圈，从而使左轴承上向右的轴向力及右轴承上向左的轴向力通过外圈、套杯 传到机座上。2）在右轴承右侧轴上制出一段螺纹，并配以圆螺母和止动垫圈用来调整轴承间隙， 同时借助圆螺母轴上向左的轴力传到套杯上。3）在套杯和机座间加调整垫片，以调整轴系的轴向位置；在套杯和端盖间也应加 调整垫片，使端盖脱离轴承外圈，兼起密封作用。改正后的结构及轴向力的传递路线见图解。9. 图示的蜗杆轴轴承组合结构，一端采用一对正装的角接触球轴承，另一端为圆柱滚子轴承。指出图中错误加以改正，并画出轴向力的传递路线解题要点：该例的支点轴向固定结构应为一端固定、 一端游动的型式，即轴

28、承组一侧为固定端、 固柱滚子轴承一侧为游动端。（1）存在问题1）固定端两轴承的内、外圈均未作双向固定。当轴肥向左的轴力时，该支点上两 轴承将随着轴从套杯中脱出，或轴颈与轴承内圈配合松动，故无法将向左的轴向力传到 机座上。2）固定端两轴承的间隙无法调整。3）游动端支承采用的是普通型圆柱滚子轴承，即外圈两侧均不带挡边，因 此是可分离型的轴承，为保证“游而不散”其内、外圈均应作双向固定，否则内圈 与轴颈的配合易松动，外圈与滚动体极易分离、脱落。4）轴系的轴向位置无法调整。（2）改正方法1）固定端套杯的左端应加内挡肩；轴右端制出螺纹，配圆螺母、止动垫圈固定轴 承内圈。这样可将向左的轴向力通过轴承组和套

29、杯传到机座上。2 ）在右端盖和套杯间加调整垫片 1，以调整轴承间隙。3）左支承处套杯右侧加内挡肩，轴承外圈左侧加孔用弹性挡圈，以实现对外圈的 双向固定，防止其轴向移动；轴承内圈左侧加轴用弹性挡圈，以实现内圈的双向固定； 游动将在滚动体和外圈滚道之间实现。4 ）套杯与机座间应加调整热片 2，实现轴系轴向位置的调整。改正后的结构及轴向力传递路线如图解所示。图解10试分析图示轴系结构的错误，并中以改正。齿轮用油润滑、轴承用脂润滑解题要点:（1 ）支点轴向固定结构错误1）该例为两端固定结构，但应将两轴承由图示的反安装型改为正安装，否则轴向 力无法传到机座上；2）左轴端的轴用弹性挡圈多余，应去掉。3）无

30、法调整轴承间隙，端盖与机座间应加调整垫片。（2）转动件与静止件接触错误1 ）左轴端不应顶住端盖；2）联轴器不应与端盖接触；3）右端盖不应与轴接触，孔径应大于轴径。（3）轴上零件固定错误1 ）套筒作用不确定，且轴上有键，无法顶住齿轮；套筒不能同时顶住轴承的内、外圈；齿轮的轴向固定不可靠（过定位）；2）联轴器轴向位置不确定。（4 ）加工工艺不合理1）轴上两处键槽不在同一母线上；2）联轴器键槽未开通，深度不符标准；3）箱体外端面的加工面与非加工面未分开。（5）装配工艺错误1）轴肩、套筒直径过大，两轴承均无法拆下;2）齿轮处键过长，轴颈右侧应减小直径。（6 ）润滑与密封错误1）轴承处未加挡油盘；2）右端盖未考虑密封。改正后的结构见图解。图醉六、习题参考答案1、选择题1 A ；2 B ；3 D;4 B;5 D;6 B;7 B;8 C;9 D;10 B;11 D;12 A;13 B;14 A ;15B ;2、填空题16疲劳点蚀；塑性变形1710 %18疲劳寿命19静强度20两端单向固定；一端固定，一端游动；两端游动21不咼；短轴221/8238倍24接触角a25调心3、问答题(参考答案从略)4、分析计算题36 解