考研备考期末复习机械设计题库 滚动轴承

1、1 轴承。4 关系。A. r=r1C. rrlD. rWriB.D.B.D.B.D.角接触球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承 调心球轴承圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承滚动轴承习题与参考答案一、选择题 从下列各小题给出的 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

2、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ri应满足的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 的轴承能达到的寿命。B. 90 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 不是滚动轴承预紧的目的。增大支承刚度C. 减小振动噪声滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中A. 99C. 95D. 5011 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a

3、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。内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧内圈、外圈配合均较紧内圈、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 二、填空题 TOC o 1-5 h z 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

4、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。滚动轴承内、外圈轴线的夹角称为偏转

5、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、问答题在机械设备中为何广泛采用滚动轴承？向心角接触轴承为什么要成对使用、反向安装？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？为何调心轴承要成对使用，并安装在两个支点上？推力球轴承为何不宜用于高速？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。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？轴承为什么要进行极限转速计算？计算条件是什么？试说明轴承代号 6210的主要含义。题 35图示的简支梁与悬臂梁用圆锥滚子

6、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FRO 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

7、500300558 900100注：有轻度冲击（妇=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,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F1=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Lh三2 500h。试校核固

8、 定端轴承是否满足寿命要求。五、结构题分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。例解如图所示，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 Frl=8600N, Fr2=12500N。求两轴承的轴向力 Fal、Fa2。解题要点：（1）求轴承的内部轴向力Fs：Fsi=0.68Fri=0.68X 8600=5848 N方向向

9、右，即;Fs2=0.68Fr2=0.68X 12500=8500 N方向向左，即宀一；（2）外部轴向力合成：Fx=Fx2 - Fx1=5000-3000=2000N方向向左，即一 ；（3）求轴承的轴向力Fa： 轴向力分布图为Fs 、 Fx Fs1=5848N故轴有向左移动的趋势，此时，I轴承被压紧，11轴承被放松。则两轴承的轴向力 为Fa1=Fs2+Fx=10500NFa2=Fa2=8500N2）公式归纳法Fi = maxFi, Fs： + F = max5848,8500 + 2000N = 10500NF2 = maxFi,Fi -F = max8500,5848- 2000N = 850

10、0N可见，方法 1）、2）结果相同。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=5000N，方向如图。已知两轴承处的径向支反力Fr1=13600N, F2=22100N。求轴承所受的轴向力 Fa。解题要点：1）求内部轴向力 Fs：Fs1如_ 136002Y 2 x1.7=4000方向向右，即Fs2Fr22Y221002 X1.7=6500方向向左，即2）求轴承的轴向力 Fa：Fs1 、 FxFs2=6500N故轴有向右移动的趋势，此时II轴承被压紧，I轴承被放松。因此轴承的轴向力为Fa1=Fs1=4000NFa2=Fs1+Fx=9000N2）公式归纳法Fi

11、= maxFi, F2 F = max4000,6500 - 5000 = 4000NF2 二 maxF2,Fi + F = max6500,4000 + 5000 = 9000N 可见，方法 1）、 2）结果相同。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l由手册查得， 30206 轴承的反力作用点到 外圈宽端面的距离a心13.8mm,取a =14mm

12、。故支点距 l=72mm+2X 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）g =空迴=620100 100F X1501001240 x150100=18602）轴垂直面支反力（见图解 b）50Fr Fxdm/250 x400 240 x56.25/2 =n3100 100 150Fr Fxdm /210050 x 400 240 x 56.25/21003）合成支反力Fr1 =yl FR1H + FR1V =yj6202 +1332 = 634 NFr2 = J 血日 + F2 厂=yl18602

13、+ 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=FR1=634N，Fr2=FR2=1935N。（3）计算轴承的轴向力。查手册知，30206轴承，e=0.37, Y=1.6。故F634Fs1 =二=198Ns12Y2x1.6F1935F 2 =-=605Ns22Y2x1.6轴向力分布图为;轴承的轴向力为 TOC o 1-5 h z F = maxF ,F F = max198,605 240 = 365NF = maxF ,F + F = max605,198+ 240 = 605N计算当量动载荷F = 365 = 0.57 e = 0.37Ftl634查手册

14、知，X=0.4, Y=1.6，取fp=1.5，则P = f (XF +YF ) =1.5x(0.4x634+1.6x635)=1256Fa2 = -605 = 0.31 e = 0.37Ft 2 1935故 X=1 ， Y=0 ，则P2 = fp (XFt 2 + 比 2) = 1.5 x Fr2 = 1.5 X1935 = 2903N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=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

15、要点：由标准知 7207C 轴承， C=30500N， C0=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，F=eFr，而e值取决地FJCo,但Fa待求，故用试算法。先试取e=0.4，则 TOC o 1-5 h z F = eF = 0.4x875= 350NF = eF = 0.4x1520= 608N轴向力分布图为 &2 e故查表得X=0.44, Y=1.326。则P = f (ZF“ + YFi) = 1.5 x (0.44 x 875 + 1.326x1010) = 2586N代2Fr 26101520=0.401 =e2查系数表，X=1, Y=0。故

16、马=fp (XFr 2 + 迅 2)= 1.5 x1520 = 2280N因P2 唁 30000h（4）静载荷计算由系数表查得，7207C轴承，X=0.5, 丫0=0.46。故当量静载荷为 TOC o 1-5 h z Pl = X0F + XoFi = (0.5 x 875 + 0.46x1010) = 902NP01=Fr2=1520N两者取大值，故 P0=902NP2 = X0F2 + XoF2 = (0.5 x1520+ 0.46x 610) = 1041NP02=Fr2=1520N两者取大值，故Po2=Fr2=152ON。又因Po2 So故静载荷计算安全。结论：选用 7206C 轴承能

17、满足预期寿命要求。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， Y=1.6,Y0=0.9； N206E 轴承： C=36

18、00N， C0=3500N。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：0.92 e巧 2 = F = 2300 Fr 2 Fr 22500查系数表，X=0.67, Y=0.67cot a ；单列时 Y=0.4cot a =1.6，即 cot a =1.6/04=4。 故双列轴承时Y=0.67cot a =0.67X4=2.68当量动载荷P2=fp (XF2 + XF2 ) = 1.2 x(0.67 x 2500 + 2.68x 2300)= 9407N（2）轴承组寿命轴承组的基本额定动载荷C 1.71XC = 1.

19、71X 43200 = 73872N= -2 xf 迹h = 16700h60 x960 I 9407 丿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，即 cot =0.9/0.22=4.09。故双列轴承时Y0=0.44cot a =0.44X4.09=1.8此时静载荷P2 = XF + XF = 1x 2500 +1.8 x 2300 = 6640NP02=Fr2=2500N两者取大值，故 P02=6640N 轴承组额定静载荷C = 2C = 2x 50500=101000 N 轴承组静载荷安全系数S；=金=10100

20、0 = 15.2 S = 1.50 P0266400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力，故 Fa1=0， X=1， Y=0，P f F 1.2 x1500 1800 N2）寿命计算377000（3）静载荷计算P01=Fr1=1500N23 S = 1.5C35500S。二二0 P1500结论：圆柱滚子轴承寿命为 37700h。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

21、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/Co有关，而Fa待求，故需进行试算。由手册知，6308轴承C=40800N, C=24000N。轴承只受轴向力，径向力Ft可忽略 不计，故， Fa/Fre。由寿命公式令Lh = Lh= 10000h，则可解出106106P = C:= 40800 x3 = 3354 NV 60nLV60 x 3000 x 10000(1)设Fa/C=0.07,由系数表查得，X=0.56, Y=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

22、得为33541.63= 2058此时，Fa/C=2058/24000=0.9,仍与所设不符。(2)设 Fa/C0=0.085，查表得 Y=1.546,33541.546= 2169Fa/C=2169/24000=0.09，仍与所设不符。(3)设 Fa/Co=O.O9,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 2198N。某设备主轴上的一对30308轴承，经计算轴承I、II的基本额定寿命分别为厶i=31000h,厶2=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

23、可靠度为 80%，轴承的工作寿命是多少？解题要点：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,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:式中，Ln是失效概率为n时的修正定额寿命：Lio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9一0053620000R = e 31000 丿=93.7%II轴承预期寿命下的可靠度为9R =珂鵲 L 86.4%若要求可靠度为 80%，则失效概率为 20%，此时

24、轴承寿命可由下式求出：L20=a1L10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轴承厶20=1.95X31000=60450 h对 II 轴承L20=1.95X15000=29250 h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

25、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

26、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

27、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力传递路线如图解所示。图解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

28、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。六、习题参考答案1、选择题1A ；2B；3D；4B；5 D；6B；7B；8C；9D；10 B；11D ；12 A；13 B；14 A；15 B；2、填空题16 疲劳点蚀；塑性变形17 1018 疲劳寿命19 静强度20