《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