《机械设计基础》试题库滚动轴承doc.docx
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《机械设计基础》试题库滚动轴承doc
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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2
B.3或7
C.N或NU
D.6或NA
2
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=r1
B.r＞rl
C.r＜r1
D.r≤rl
5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.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.99％
B.90％
C.95％
D.50％
.
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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
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，
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。
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
.
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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）
30
2000
1000
15
4500
300
55
8900
100
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，要求蜗杆轴承寿命Lh≥2500h。
试校核固
定端轴承是否满足寿命要求。
.
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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。
.
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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Fs1；
Fs2=0.68Fr2=0.68×12500=8500N
方向向左，即Fs2；
（2）外部轴向力合成：
Fx=Fx2–Fx1=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
Fs1FxFs2
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
为
Fa1=Fs2+Fx=10500N
Fa2=Fa2=8500N
2）公式归纳法
Fa1
max{Fs1,Fs2
Fx}
max{5848,8500
2000}N
10500N
Fa2
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=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
.
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受的轴向力Fa。
解题要点：
（1）求内部轴向力Fs：
Ft1
13600
4000
N
Fs1
2
1.7
2Y
方向向右，即
Fs1
Fr2
22100
6500
N
Fs2
2
1.7
2Y
方向向左，即
Fs2
。
（2）求轴承的轴向力Fa：
Fs1FxFs2
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=4000N
Fa2=Fs1+Fx=9000N
2）公式归纳法
Fa1
max{Fs1,Fs2
Fx}
max{4000,6500
5000}
4000N
Fa2
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，齿面上的切向力Ft=1240N，
径向力Fr
=400N
，轴向力x
，各力方向如图所示。
求轴承的当量动载荷。
F=240N
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
.
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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）
FR1H
Ft50
1240
50
620
N
100
100
FR2H
Ft1501240
150
1860
N
100
100
2）轴垂直面支反力（见图解
b）
FR1V
50Fr
Fxdm/2
50
40024056.25/2
N
100
100
133
FR2V
150Fr
Fxdm/2
50
400
240
56.25/2
N
100
100
533
3）合成支反力
FR1
FR21H
FR21V
6202
1332
634
N
FR2
FR22H
FR22V
18602
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
R1
，r2
R2
。
=F=634N
F=F
=1935N
（3）计算轴承的轴向力。
查手册知，30206轴承，e=0.37,Y=1.6。
故
Fs1
Fr1
634
198
N
2Y
2
1.6
Fs2
Fr2
1935
605
N
2Y
2
1.6
轴向力分布图为
Fs1
Fs2Fx
；轴承的轴向力为
Fa1
max{Fs1,Fs2
Fx}
max{198,605
240}
365
N
Fa2
max{Fs2,Fs1
Fx}
max{605,198
240}
605
N
（4）计算当量动载荷
Fa13650.57e0.37
Ft1634
查手册知，X=0.4,Y=1.6，取fP=1.5，则
P1fp（XFt1YFa1）1.5（0.46341.6635）1256N
.
Fa2605
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0.31e0.37
Ft21935
故X=1，Y=0，则
P2fp（XFt2YFa2）1.5Fr21.519352903N
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Lh3000h。
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，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，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
Fs1
eFr1
0.4
875
350
N
Fs2
eFr2
0.4
1520
608
N
轴向力分布图为
Fs2FsFs1
轴承的轴向力为
Fa1max{Fs1,Fs2Fx}max{350,608400}1008N
Fa2Fs2608N
相对轴向载荷
Fa1
1008
0.0504
C0
20000
Fa1
608
0.0304
C0
20000
由X、Y系数表经插值计算得e1=0.422,e2=0.401。
再计算：
.
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Fs1
eFr1
0.422
875
369
N
Fs2
eFr2
0.401
1520
610
N
Fa1=1010NFa2=610N
Fa110100.0505
C020000
Fa2
610
C0
0.0305
20000
两次计算的Fa0
值相关不大，故可取
1
2
a1
，
a2
。
/C
e=0.422,e=0.401;F=1010NF
=610N
（2）计算当量动载荷
Fa11010
Fr1875
1.15e1
故查表得X=0.44,Y=1.326。
则
P1
fp（ZFr1YFa1）
1.5（0.448751.3261010）2586
N
Fa2
610
e2
Fr2
0.401
1520
查系数表，X=1，Y=0。
故
P2
fp（XFr2
YFa2）1.5
15202280N
因P2
P1，故按P1计算轴承寿命。
（3）验算轴承寿命。
106
C
106
3
Lh
30500
60n
P
60520
h52584hLh30000h
2586
（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
P01X0Fr1X0Fa1（0.58750.461010）902N
P01=Fr2=1520N
两者取大值，故P0=902N
P02X0Fr2X0Fa2（0.515200.46610）1041N
P02=Fr2=1520N
.
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两者取大值，故P02=Fr2=1520N。
又因P02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
C0
20000
S0
13S0
P02
1520
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，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=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：
Fa2Fx2300
Fr2Fr22500
0.92e
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
P2fp（XFr2XFa2）1.20.6725002.6823009407N
.
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（2）轴承组寿命
轴承组的基本额定动载荷
C1.71
C
1.71
43200
73872
N
106
C
106
73872
10/3
h16700h
Lh
P2
60
960
9407
60n
（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
P02X0Fr2X0Fa2125001.823006640N
P02=Fr2=2500N
两者取大值，故P02=6640N
轴承组额定静载荷
C02C0250500101000N
轴承组静载荷安全系数
C0
101000
1.5
S0
15.2S0
P02
6640
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，
P1fPFr1
1.2
1500
1800
N
（2）寿命计算
106
C
106
10/3
3600
h
Lh
P1
60
960
377000
60n
1800
（3）静载荷计算
P01=Fr1=1500N
.
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C0
35500
1.5
S0
23S0
P01
1500
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℃，预期寿命为10000h，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=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
106C
Lh
60nP
令LhLh10000h，则可解出
PC6106
408003
106
3354
N
60nLh
603000
10000
（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
PFP（XFrYFa）YFa
故轴向力Fa可求得为
P3354
Fa2058N
Y1.63
此时，Fa/C0=2058/24000=0.9，仍与所设不符。
（2）设F
a
0
，查表得
Y=1.546,
/C=0.085
P
3354
2169
N
Fa
1.546
Y
Fa/C0=2169/24000=0.09，仍与所设不符。
.
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（3）设Fa0
，查得
Y=1.256,
同法求得
a
，a0
，与假设基
/C=0.09
F=2198NF/C=0.091
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
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