《机械设计基础》试题库-滚动轴承

1、双1 轴承。234 关系。5678910第16章滚动轴承习题与参考答案、选择题F列各小题给出的 A、B、C、D答案中任选一个：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 的A. 1 或 2B. 3 或 7C. N 或 NUD. 6 或 NA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r

2、i应满足的A. r=r iB. r > riC. rv riD. r< ri不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。A.圆锥滚子轴承B.角接触球轴承C.深沟球轴承_只能承受轴向载荷。D.圆柱滚子轴承A.圆锥滚子轴承B.推力球轴承C.滚针轴承一通常应成对使用。D.调心球轴承A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.推力球轴承D.圆柱滚子轴承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 OA.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.调心滚子轴承_不是滚动轴承预紧的目的。D.圆柱滚子轴承A.增大支承刚度B.提高旋转精度C.减小振动噪声D.降低摩擦阻力滚动轴承的额定寿命是指向一批轴承中.的轴承能达到的寿命

3、。A.,99%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C.角接触球轴承12角接触轴承承受轴向载荷的能力,A.增大C.不变B.圆锥滚子轴承D.调心轴承随接触角口的增大而 。B.减小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B.轴承组件D.轴承游隙和配置B.数字或字母D.数字加字母A.轴承的类型、结

4、构和尺寸C.轴承内部结构变化和轴承公差等级15 滚动轴承的类型代号由 表示。A.数字C.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

5、基本额定寿命是原来 的。23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

6、同的配合。32 为什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a)b)题35图四、分析计算题Fr=10 000N ,转速 n=300r/min ,轻度冲击(fp=1.35),36某6310滚动轴承的工作条件为径向力脂润滑，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

7、r/min ,立柱重量 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 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。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3 700h、14 000h,轴承可靠度是多少？40某蜗杆轴转速n=1 440r/min

8、,间歇工作，有轻微振动，fp=1.2,常温工作。采用一端固定（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 W=1 000N （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 L；2 500h。试校核固 定端轴承是否满足寿命要求。4344分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。五、结构题42题 42图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图分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。例解1.如图所示，安装有两

9、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 Fr1=8600N, Fr2=12500N。求两轴承的轴向力 Fai、Fa2。解题要点：(1)求轴承的内部轴向力Fs：Fs1=0.68Fr1=0.68X 8600=5848 N1| ,1 -口方向向右,即一邑* ;X X 1Fs2=0.68Fr2=0.68X 12500=8500 NU &|Hi%方向向左，即二2一 ；(2)外部轴向力合成:Fx=Fx2 - Fx1=5000-3000=2000N方向向左，即一上一；(3)求轴承的

10、轴向力Fa：轴向力分布图为1) “压紧、放松”判别法Fs2+Fx=8500N+2000N+10500N>Fs1=5848N故轴有向左移动的趋势，此时，I轴承被压紧,II轴承被放松。则两轴承的轴向力Fa1=Fs2+Fx=10500NFa2=Fa2=8500N2）公式归纳法Fa1 =max Fs1,Fs2 Fx = max 5848,8500 2000 N =10500NFa2 = max Fs2,Fs1 - Fx = max 8500,5848 - 2000 N = 8500N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Fx=50

11、00N,方向如图。已知两轴承处的径向支反力Fr1=13600N, Fr2=22100N。求轴承所受的轴向力Fa。解题要点：(1)求内部轴向力Fs：Ft1 136002Y 2 1.7= 4000方向向右，即一F1TFs2Fr22Y221002 1.7二6500方向向左，即飞-2-(2)求轴承的轴向力Fa：1) “压紧、放松”判别法I轴承被放松。因此轴承的轴向力为Fs1+Fx=4000N+5000N=9000N>Fs2=6500N 故轴有向右移动的趋势，此时R轴承被压紧,Fa1=Fs1=4000NFa2=Fs1+Fx=9000N2）公式归纳法Fa1 =max Fs1, Fs2 - Fx =

12、maX 4000,6500 -5000 =4000NFa2 =max Fs2, Fs1 Fx = max 6500,4000 5000 =9000N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,齿面上白切向力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l由手册查得，30206轴承的反力作用点到外圈宽端面的距离 1 113.8mm,取口 =14mm。故支点距 l=72mm+2 x

13、 14mm=100mm 。右支点到齿宽中点的距离li=64mm 14mm=50mm。（2）计算轴承的径向力1）轴水平面支反力（图解a）FR1HF R2HFt 50 _ 1240 50100 100二 620Ft 1501001240 150八二18601002）轴垂直面支反力（见图解b）F R1V50Fr -Fxdm/250 400 -240 56.25/2=133100100F R2V150Fr -Fxdm/2一 10050 400 -240 56.25/2二5331003）合成支反力Fr1 uFR1HFR1V hJ6202 1332 =634 NF R2 = F R2H - F R2V -

14、 >18602 5332 -1935N轴承所受的径向力与轴的合成支反力大小相等,即 Fm=Fr1=634N, Fr2=FR2=1935N。（3）计算轴承的轴向力查手册知，30206轴承,e=0.37, 丫=1.6。故Fs2Fr1 6342Y 2 1.6= 198Fr22Y19352 1.6二605轴向力分布图为-31&T -x-> ；轴承的轴向力为Fa1 -max Fs1, Fs2 - Fx -max 198,605 -240 =365 NFa2 =max Fs2,Fs1 Fx = maX 605,198 240 =605 N（4）计算当量动载荷Fa1Ft1365=0.57

15、 e =0.37634查手册知，X=0.4, 丫=1.6,取 fp=1.5,则"=fp(XFt1 YFa1) =1.5 (0.4 634 1.6 635) =1256Fa2Ft26051935= 0.31 ；e =0.37故 X=1 , Y=0 ,则P2 f fD(XFt2 YFa2) -1.5 F2 =1.5 1935 = 2903 N 2 p12a 2r 24 .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Fr1=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。

16、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, Co=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 1520 =608 N轴向力分布图为,Fs2_ _Fs_ Fs1 >轴承的轴向力为Fa1 -max Fs1,Fs2 Fx -max 350,608 400 =1008NFa2 = Fs2 =608N相对轴向载荷Cr 黑二 0.0504Fa1 60

17、8 30.0304C020000由X、Y系数表经插值计算得e1=0.422,改=0.401。再计算:Fs1 =eFr1 =0.422 875 =369 NFs2 =eF.2 =0.401 1520 =610 NFa1 = 1010NFa2=610NFa1C0200001010 =0.0505Fa2610a2 = = 0.0305C020000两次计算的Fa/C0值相关不大,故可取 e1=0.422, e2=0.401; Fa1=1010N, Fa2=610N。(2)计算当量动载荷Fa1Fr11010875=1.15 e1故查表得 X=0.44, Y=1.326。贝U"=fp(ZFr1

18、 YFa1) =1.5 (0.44 875 1.326 1010)=2586 NFa2Fr26101520= 0.401 =e2查系数表，X=1 , 丫=0。故P2 = fp(XFr2 YFa2) =1.5 1520 =2280 N因P2 <R ,故按P1计算轴承寿命。(3)验算轴承寿命。晨乂黑卜=5-=300001(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P01 =X0Fr1 X0Fa1 =(0.5 875 0.46 1010) =902 NP01=Fr2=1520N两者取大值，故P0=902NP02 =X0Fr2 X0Fa2 =(0.

19、5 1520 0.46 610) =1041 N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 S0=2,则轴承的实际安全系数为C0P02200001520=13 . S0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 Fri=1500N, Fr2=2500N;蜗杆轴上的轴向力 Fx=2300N ,转速 n=960r/min。取 fp=1.2, S0=1.5。求轴承寿命。解题要点：该问题可将右

20、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=43200N , C0=20500N, e=0.37, 丫=1.6,丫。=0.9; N206E 轴承:C=3600N, C0=3500No1 .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：Fa2Fr2FxFr223002500= 0.92 e查系数表，X=0.67, Y=0.67cot a；单歹U时 Y=0.4cot a =1.6,即 cot

21、 a=1.6/0.4=4。故双列轴承时Y=0.67cota =0.67X4=2.68当量动载荷P2 = fp(XFr2 XFa2) =1.2 0.67 2500 2.68 2300 =9407 N(2)轴承组寿命轴承组的基本额定动载荷C-. 1.71 C =1.71 43200 =73872 NLh10660n七工106 1P2 , - 60M96010/373872 、 h = 16700h<9407 ；(3)静载荷计算查系数表得：X0=0.4, Y0=0.44cot a；由单列轴承时 Y0=0.22cot a =0.9,COt a=0.9/0.22=4.09。故双列轴承时Y0=0.4

22、4cot a =0.44X 4.09=1.8此时静载荷P02 =X0Fr2 X0Fa2 =1 2500 1.8 2300 =6640 NP02 = Fr2=2500N两者取大值，故Po2=6640N轴承组额定静载荷Co=2C0 =2 50500 =101000 N轴承组静载荷安全系数So =Co 7P021010006640=15.2 S0 =1.5结论：轴承组寿命为16700ho2.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,R = fPFr1 =1.2 1500 =1800 N(2)寿命计算106 iC ；色106/3600 丫/3Lh37700

23、060n R 60 9601800(3)静载荷计算Po1 = Fr1 = 1500NSoCg 35500P011500=23 . S0 =1.5结论：圆柱滚子轴承寿命为37700h。6 .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100C,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Y与Fa/C0有关，而Fa待求，故需进行试算。由手册知，6308轴承C=40800N, C0=2400

24、0N。轴承只受轴向力，径向力Ft可忽略不计，故，Fa/Fr>e0由寿命公式令Lh = Lh =10000h ,则可解出106:60nLh= 40800 310660 3000 10000二3354 N(1)设Fa/C0=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FaP 3354=2058 NY 1.63此时，Fa/C0=2058/24000=0.9,仍与所设不符。(2)设 Fa/C0=0.085,查表得 Y=1.546,FaP 3354=2169 NY 1.546Fa/C0=2169

25、/24000=0.09,仍与所设不符。(3)设 Fa/C0=0.09,查得 Y=1.256,同法求得 Fa=2198N, Fa/C0=0.091,与假设基 本相符。结论：6308轴承以承受的最大轴向力为2198N。7 .某设备主轴上的一对 30308轴承，经计算轴承I、R的基本额定寿命分别为 Lhi=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%寸的寿命，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，即预期

26、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：_0.10536 士_R =eL10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 6=10/9,对滚子轴承0=9/8故I轴承预期寿命下的可靠度为-0.10536R 二e20000 831000 4 =93.7%II轴承预期寿命下的可靠度为-0.10536R2 =e20000 815000 =86.4%(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=a1 L10式中ai为可靠性寿命修正系数，对滚子轴承，R=80%时，ai=1

27、.95。故对I轴承L20=1.95X 31000=60450 h对II轴承L20=1.95X 15000=29250 h8 .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

28、方法1）将两轴承内圈间的套筒去掉，再将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。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

29、定结构应为一端固定、一端游动的型式，即轴承组一侧为固定端、 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

30、。这样可将向左的轴向力通过轴承组和套杯传到机座上。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

31、用弹性挡圈多余，应去掉。3）无法调整轴承间隙，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。图解六、习题参考答案1、选择题1 A;2B;3D;4 B;5 D;6 B;7 B;8 C;9D;10 B;11 D;12 A;13 B;14 A;15 B;2、填空题1 6疲劳点蚀；塑性变形17 10%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不高；短轴22 1/823 8倍24 接触角&25 调心3、问答题(参考