2023年机械设计基础试题库滚动轴承

第16章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：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，宜选用类型代号为的轴承。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r1应满足的关系。A.r=r1B.r＞rlC.r＜r1D.r≤rl5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。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.减少摩擦阻力10滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达成的寿命。A.99％B.90％C.95％D.50％11合用于多支点轴、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，其中基本代号表达。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表达。A.数字B.数字或字母C.字母D.数字加字母二、填空题16滚动轴承的重要失效形式是和。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，故轴承的尺寸重要按计算拟定。19对于不转、转速极低或摆动的轴承，常发生塑性变形破坏，故轴承尺寸应重要按计算拟定。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，两端单向固定结构重要用于温度的轴。22其他条件不变，只把球轴承上的当量动载荷增长一倍，则该轴承的基本额定寿命是本来的。23其他条件不变，只把球轴承的基本额定动载荷增长一倍，则该轴承的基本额定寿命是本来的。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在机械设备中为什么广泛采用滚动轴承？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，为什么又常选用尺寸相同的轴承？29为什么调心轴承要成对使用，并安装在两个支点上？30推力球轴承为什么不宜用于高速？31以径向接触轴承为例，说明轴承内、外圈为什么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的重要含义。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=10000N，转速n=300r/min，轻度冲击（fp=1.35），脂润滑，预期寿命为2000h。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=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，设天天工作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）3020001000154500300558900100注：有轻度冲击（fp=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7000h。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3700h、14000h，轴承可靠度是多少？40某蜗杆轴转速n=1440r/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Fr1=1000N（固定端）、Fr2=450N（游动端），轴上的轴向载荷Fx=3000N，规定蜗杆轴承寿命≥2500h。试校核固定端轴承是否满足寿命规定。五、结构题41分析轴系结构的错误，说明错误因素，并画出对的结构。题41图42分析轴系结构的错误，说明错误因素，并画出对的结构。题42图43分析轴系结构的错误，说明错误因素，并画出对的结构。题43图44分析轴系结构的错误，说明错误因素，并画出对的结构。

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Fx1=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Fa1、Fa2。解题要点：（1）求轴承的内部轴向力Fs：Fs1=0.68Fr1=0.68×8600=5848N方向向右，即；Fs2=0.68Fr2=0.68×12500=8500N方向向左，即；（2）外部轴向力合成：Fx=Fx2–Fx1=5000-3000=2023N方向向左，即；（3）求轴承的轴向力Fa：轴向力分布图为1）“压紧、放松”判别法Fs2+Fx=8500N+2023N+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。则两轴承的轴向力为Fa1=Fs2+Fx=10500NFa2=Fa2=8500N2）公式归纳法可见，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=5000N，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：N方向向右，即N方向向左，即。（2）求轴承的轴向力Fa：1）“压紧、放松”判别法Fs1+Fx=4000N+5000N=9000N>Fs2=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l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+2×14mm=100mm。右支点到齿宽中点的距离l1=64mm–14mm=50mm。（2）计算轴承的径向力1）轴水平面支反力（图解a）NN2）轴垂直面支反力（见图解b）NN3）合成支反力NN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NN轴向力分布图为；轴承的轴向力为（4）计算当量动载荷查手册知，X=0.4,Y=1.6，取fP=1.5，则N故X=1，Y=0，则N4.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，运转中有中档冲击，轴承预期寿命。若初选轴承型号为7207C，实验算其寿命。解题要点：由标准知7207C轴承，C=30500N，C0=20230N。（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/C0，但Fa待求，故用试算法。先试取e=0.4，则NN轴向力分布图为轴承的轴向力为相对轴向载荷由X、Y系数表经插值计算得e1=0.422,e2=0.401。再计算：NNFa1=1010NFa2=610N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）计算当量动载荷故查表得X=0.44,Y=1.326。则N查系数表，X=1，Y=0。故N因，故按P1计算轴承寿命。（3）验算轴承寿命。（4）静载荷计算由系数表查得，7207C轴承，X0=0.5，Y0=0.46。故当量静载荷为NP01=Fr2=1520N两者取大值，故P0=902NNP02=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S0=2，则轴承的实际安全系数为故静载荷计算安全。结论：选用7206C轴承能满足预期寿命规定。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，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当作双列轴承，支反力作用点在两轴承中点处，两轴承的内部轴向力互相抵消；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=3600N，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：查系数表，X=0.67,Y=0.67cotα;

单列时Y=0.4cotα=1.6，即

cotα=1.6/0.4=4。故双列轴承时Y=0.67cotα=0.67×4=2.68当量动载荷N（2）轴承组寿命轴承组的基本额定动载荷N（3）静载荷计算查系数表得：X0=0.4,Y0=0.44cotα;

由单列轴承时Y0=0.22cotα=0.9，即

cotα=0.9/0.22=4.09。故双列轴承时Y0=0.44cotα=0.44×4.09=1.8此时静载荷NP02=Fr2=2500N两者取大值，故P02=6640N轴承组额定静载荷N轴承组静载荷安全系数结论：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，N（2）寿命计算（3）静载荷计算P01=Fr1=1500N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100℃解题要点：已知轴承型号、转速和寿命规定，则可由寿命公式求出当量动载荷，再运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=24000N。轴承只受轴向力，径向力Ft可忽略不计，故，Fa/Fr>e。由寿命公式令，则可解出（1）设Fa/C0=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故轴向力Fa可求得为此时，Fa/C0=2058/24000=0.9，仍与所设不符。（2）设Fa/C0=0.085，查表得Y=1.546,Fa/C0=2169/24000=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、Ⅱ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20230h，试求满足工作寿命时的可靠度。若只规定可靠度为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，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：L10为基本额定寿命；β为表达实验轴承离散限度的离散指数，对球轴承β=10/9，对滚子轴承β=9/8。故I轴承预期寿命下的可靠度为II轴承预期寿命下的可靠度为（2）若规定可靠度为80%，则失效概率为20%，此时轴承寿命可由下式求出：L20=a1L

式中a1为可靠性寿命修正系数，对滚子轴承，R=80%时，a1=1.95。故对I轴承L20=1.95×31000=60450h对II轴承L20=1.95×15000=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。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）套筒作用不拟定，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）联轴器轴向位置不拟定。（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；5D；6B；7B；8C；9D；10B；11D；12A；13B；14A；15B；2、填空题16疲劳点蚀；塑