考研备考期末复习机械设计题库滚动轴承

滚动轴承习题与参考答案

ー、选择题

从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选ー个:

1若转轴在载荷作用ド弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度,宜选用类型代号为ー的

轴承。

A.1或2B.3或7

C.N或NUD.6或NA

2ー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,各支点轴承应选用ー。

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、外圈与座孔的配合一。

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与轴肩处圆角半径ワ应满足ー的

关系。

A.r='B.『

C.r<rjD.rWq

5ー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D.圆柱滚子轴承

6ー只能承受轴向载荷。

A.圆锥滚子轴承B.推力球轴承

C.滚针轴承D.调心球轴承

7ー通常应成对使用。

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

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ー。

A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承

C.调心滚子轴承D,圆柱滚子轴承

9ー不是滚动轴承预紧的目的。

A,增大支承刚度B.提高旋转精度

C,减小振动噪声D.降低摩擦阻カ

10滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中一的轴承能达到的寿命。

A.99%B.90%

C.95%D.50%

1

11ー适用于多支点轴、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)通过ー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B.轴承组件

C.轴承内部结构变化和轴承公差等级D.轴承游隙和配置

15滚动轴承的类型代号由一表示。

A.数字B.数字或字母

C.字母D.数字加字母

二、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,・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

的〇

23其他条件不变,只把球轴承的基本额定动载荷增加・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

2

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カF「=10000N,转速n=300r/min,轻度冲击［=1.35）,

脂润滑,预期寿命为2000h。验算轴承强度。

37选择ー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F=50000N,立柱

转速n=3r/min,立柱重量W=20000N,立柱端的轴颈直径d=60mm。

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F/N转速n/(r/min)

3020001000

154500300

558900100

注:有轻度冲击（f=1.2）»

39某球轴承的转速n=400r/min,当量动载荷P=5800N,求得其基本额定寿命为フ000h。若把

可靠度提咼到99%,轴承寿命是多少?若轴承寿命分别取为3700h、1400011,轴承可靠度是多少?

40某蜗杆轴转速n=l440r/min,间歇工作，有轻微振动,f=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（ー个6209型轴承）支承。轴承的径向载荷F,=l000N（固定

端）、F,ヨ50N（游动端）,轴上的轴向载荷F=3000N,要求蜗杆轴承寿命んユ2500h。试校核固

定端轴承是否满足寿命要求。

3

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。

4

例解

1.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%=3000N,FX2=5000N,方向如图。轴承所受径向载荷

F,=8600N,F=12500No求两轴承的轴向カF,、F.

rlr2ala2

解题要点:

（1）求轴承的内部轴向力Fs：

F,=0.68F=0.68X8600=5848

slrl

方向向右,即

F=0.68F=0.68X12500=8500

s2r2

方向向左,即ーL；

（2）外部轴向カ合成:

Fx=Fx2-Fxl=5000-3000=2000N

方向向左,即ーL；

（）求轴承的轴向カド:

3a

轴向カ分布图为

1）“压紧、放松”判别法

Fs2+Fx=8500N+2000N+10500N>sFl,=5848N

故轴有向左移动的趋势,此时,I轴承被压紧,n轴承被放松。则两轴承的轴向カ

为

F,=F+F=10500N

als2nx

Fa2=Fa2=8500N

2）公式归纳法

F=max{F,F+ド}=max{5848,8500+2000}N=10500N

a\slslx

F=max{F,F一ド}=max{8500,5848—200〇}N=8500N

可见,方法1）、2）结果相同。

2.某转轴由ー对代号为30312的圆锥滚子轴承支承,轴上斜齿轮的轴向分力

Fx=5000N,方向如图。已知两轴承处的径向支反カ％=13600N,F|2=22100No求轴承所

5

受的轴向カF〇

解题要点:

(1)求内部轴向カF：

^13600

==400()N

2y2x1.7

方向向右,即4>

F22100ーーー

F二--*3-二ニー650()N

s22Y2x1.7

方向向左,即<•%ー。

(2)求轴承的轴向カ耳:

1)“压紧、放松”判别法

F,+F=4000N+5000N=9000N>F=6500N

slxs2

故轴有向右移动的趋势,此时n轴承被压紧,I轴承被放松。因此轴承的轴向カ为

F,=F,=4000N

alsl

F=F,+F=9000N

a2slx

2)公式归纳法

F=max{F,Fード}=max{4000,6500—5000}=400ON

F=max{F,F+F}=max{6500,4000+5000}=900ON

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q“=56.25mm,齿面上的切向カ［=124()犯

径向カFr=400N,轴向カF『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/

由手册查得,30206轴承的反力作用点到

外圈宽端面的距离a«13.8mm,取a=14mm。故

6

支点距/=72mm+2X14mm=100mm。

右支点到齿宽中点的距离，］=64mm-14mm=50mm。

（2）计算轴承的径向カ

1）轴水平面支反カ（图解a）

Fx501240x50ハハ

F=-....=---------=62。NXT

R\H100100

Fxl501240x150

F=-4----==1860NXT

R2H100100

2）轴垂直面支反カ（见图解b）

50F-Fd/250x400-240x56.25/2宀NT

F二=----A--*—mKl=133N

R\V100100

150F-Fd/250x400-240x56.25/2…KI

F：

R2V100100

3)合成支反カ

F=JF2+F2=ノ62。2+1332=634N

R1マR\HRW

F=JF2+F2=,18602+5332=1935N

R2»R2HR2V

轴承所受的径向力与轴的合成支反カ大小相等,即F尸F.=634N,F,=FR,=1935N。

riKIrzKZ

（3）计算轴承的轴向カ。

査手册知,30206轴承,¢=0.37,Y=1.6o故

634

F=...=198N

旦2Y2x1.6

F1935

F=,2==605N

$22Y2x1.6

轴向カ分布图为Ti----一^—飴分;轴承的轴向カ为

F=max{F-F}=max{198,605-240}=365N

a\sis2x

F=max{F,F+F]=max{605,198+240)=605N

a2s2six

（4）计算当量动载荷

—=---=0.57>e=0.37

F634

查手册知,X=0.4,丫=1.6,取ル=1.5,则

P=f(XF+YF)=1.5x(0.4x634+1.6x635)=1256N

1Pハa\

F605

=0.31<¢=0.37

1935

故X=l,Y=0,则

り=ム叫+叱)=L5xこ=1.5x1935=2903N

4.已知某转轴由两个反装的角接触球轴承支承,支点处的径向反カF=875N,

F,=1520N,齿轮上的轴向カFx=400N,方向如图,转的转速〃=520r/min,运转中有中

等冲击,轴承预期寿命厶'=300〇ノ7。若初选轴承型号为7207C,试验算其寿命。

h

解题要点:由标准知7207c轴承,C=30500N,C°=20000N。

（1）计算轴承的轴向カ

需先计算轴承的内部轴向カドS。对于所选轴承,FS=eIF,而e值取决地ドa/gV,但

ド待求,故用试算法。先试取e=0.4,则

a

F=eF=0.4x875=350N

sir\

F=eF=0.4x1520=608N

轴向カ分布图为

轴承的轴向カ为

F=max{F,F+F}=max{350,608+400)=1008N

al5152x

F^F=608N

a2s2

相对轴向载荷

F_1008

=0.0504

デ20000

F_608

=0.0304

デ20000

由X、Y系数表经插值计算得4=0.422,4=04010再计算:

8

eF=0.422x875=369N

si

F=eF=0.401x1520=610N

s2r2

%T01°NF2=610N

F然25

—

0

F-^-=0.0305

20000

o

两次计算的ド/值相关不大,故可取e,=0.422,e=0.401;F=1010N,'=610No

aq0a2

(2)计算当量动载荷

1010

1.15>e

875

故查表得X=0.44,Y=L326。则

P=f(ZF+YF)=1.5x(0.44x875+1.326x1010)=2586N

1pr\a\

F610ハ…

=------=0.401=e

F15202

查系数表,X=l,Y=0o故

P=f(XF+YF)=1.5x1520=2280N

2pr2a2

因P2＜ケ故按々计算轴承寿命。

(3)验算轴承寿命。

1063050013

Lxh=52584/?>L'=30000/?

60x5202586)

(4)静载荷计算

由系数表查得,7207c轴承,X0=0.5,¥0=0.46〇故当量静载荷为

P=XF+XF=(0.5x875+0.46x1010)=902N

P°I=%=1520N

两者取大值,故P0=902N

P=XF+XF=(0.5x1520+0.46x610)=1041N

，吟=1520N

9

两者取大值,故尸o2=q=1520N。又因［ぐら,所以只按《は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

ベC20000

13>S

0P1520

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.蜗杆轴由ーー组圆锥滚子轴承30206和圆柱滚子轴承N206E支承,如图所示。已

知两支点的径向反カF=1500N,Fr2=2500N,蜗杆轴上的轴向カF=2300N,转速

〃=960r/min。取ル=1.2,S()=1.5o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

内部轴向カ相互抵消;外部轴响カF・应由固定端即右支点承担,左支点为游动端,只

受径向カ。

查手册知,30206轴承:C=43200N,ロん幾※

C(=20500N,e=0.37,Y=1.6,Y()=0.9；N206E轴承:~圆茨

C=3600N,C=3500No

1.轴承组寿命计算”

¢1)当量动载荷计算

轴承组无内部轴向カ,故轴承组的轴向カFa2=F=2300No按双列轴承计算当量动

载荷:

FF2300

“2=、丫—-_____________0.92>e

FF2500

r2rl

査系数表,X=0.67,Y=0.67cota;单列时Y表.4cota=1.6,即cota=1.670.4=4〇

故双列轴承时

Y=0.67cota=0.67X4=2.68

当量动载荷

P=f(XF+XF)=1.2x([).67x2500+2.68x2300)=9407N

2pr2a2

10

（2）轴承组寿命

轴承组的基本额定动载荷

C«1.71xC=1.71x43200=73872N

106106

L=,----------------X-1-〃=16700〃

60"60x9609407

¢3)静载荷计算

查系数表得:X(=0.4,Y()=0.44cota;由单列轴承时Y0=0.22cota=0.9,即cota

=0.9/0.22=4.09〇故双列轴承时

Y(=0.44cota=0.44X4.09=1.8

此时静载荷

P=XF+XF=lx2500+1.8x2300=6640N

020r20a2

尸。2=0=250。N

两者取大值,故P02=6640N

轴承组额定静载荷

C=2C=2x50500=101000N

轴承组静载荷安全系数

C101000

S'=―QS-=15.2>5=1.5

P6640

结论:轴承组寿命为16700h。

2.圆柱滚子轴承计算

（1）当量动载荷计算

游动端只受径向カ,故ド尸〇,X=l,Y=0,

チケ=1.2x1500=1800N

(2)寿命计算

106106(3600

L丿=377000h

h60[P\-60x9601800

n1ノ

（3）静载荷计算

Po=F=15OON

11

35500

=23>5=1.5

1500

结论:圆柱滚子轴承寿命为37700h。

6.某轴仅作用平稳的轴向カ,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℃,预期寿命为10000h,试由寿命要求计算轴承能

承受的最大轴向カ。

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カF.,但因系数丫与F/C。有关,而F待求,故需进行试算。

由手册知,6308轴承C=40800N,C°=24000N。轴承只受轴向カ,径向カ［可忽略

不计,故,Fa/Fr>e。

由寿命公式

n

令厶=厶’=10000〃,则可解出

P=C6=40800xJ---------------=3354N

V60nLV60x3000x10000

■h

¢1)设Fa/Co=O.O7,由系数表查得,X=0.56,¥=1.63〇取ム=1.0,则根据当量动载

荷公式

F(XF+YF)=YF

Praa

故轴向カF.可求得为

P_3354

=2058N

Y~~1.6T

此时,Fa/C()=2058/24000=0.9,仍与所设不符。

(2)设Fa/C0=0.085,查表得丫=1.546,

p3354

F===2169N

“Y1.546

Fa/C0=2169/24000=0.09,仍与所设不符。

12

(3)设F,/C「0.09,查得丫=1.256,同法求得F=2198N,F/C=0.091,与假设基

本相符。

结论:6308轴承以承受的最大轴向カ为2198N。

7.某设备主轴上的ー对30308轴承,经计算轴承I、II的基本额定寿命分别为

L=31000h,L=15000ho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知寸的寿命,其失效概率为10虬预期

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:

R=e1%丿

式中,し是失效概率为n时的修正定额寿命:し〇为基本额定寿命;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8=9/8。

故I轴承预期寿命下的可靠度为

R=e皿叫對,=93.7%

n轴承预期寿命下的可靠度为

R=eヽ15000丿=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:

ム20="ム〇

13

式中4为可靠性寿命修正系数,对滚子轴承,R=80%时,4=1.95。故对I轴承

Loo=1.95X31000=60450h

对n轴承

厶,0=1.95*15000=29250h

8.图示采用ー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カ的传递路线。

解题要点:

该例支点的轴向固定结构型式为两端固定结构,即两支点各承担ー个方向的轴向

カ。

（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）轴向カ无法传到机座上。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カ,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カ通过外圈、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,

14

同时借助圆螺母轴上向左的轴カ传到套杯上。

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カ的传递路线见图解。

图解

9.图示的蜗杆轴轴承组合结构,一一端采用ー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,并画出轴向カ的传递路线。

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,即轴承组ー侧为固定端、

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。当轴肥向左的轴カ时,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カ传到

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

15

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カ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

カ无法传到机座上；

2）左轴端的轴用弹性挡圈多余,应去掉。

3）无法调整轴承间隙,端盖与机座间应加调整垫片。

16

（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）加工エ艺不合理

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。

六、习题参考答案

17

1、选择题

1A；2B；3D；4B；5D；6B；7B；

8C；9D；10B；11D；12A；13B；14A；

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不高;短轴

221/8

238倍

24接触角a

25调心

3、问答题

(参考答案从略)

4、分析计算题

36解题要点;

L=5330h>L*=2000h,故疲劳强度足够；

hh

z

P°=10000N,So=3.8>S()=0.8~1.2,故静强度足够。

37解题要点:

初选51212单向推力球轴承。因转速很低,只算静强度。

P=F+W=50000N+20000N=70000N

S(；=2.54>S0,故所选轴承能满足要求。

38解题要点;

6308轴承;C=40.8kN,C=24kN,n.=7000r/m