机械设计习题集第十六章轴

202第16章 滚动轴承16.1考点提要１6.1.1．重要的术语及基本概念滚动轴承的基本结构及材料、滚动轴承的类型、轴承的代号、载荷角和接触角、基本额定动载荷和基本额定寿命、当量动载荷、当量静载荷、16.1.2．滚动轴承类型选择应主要考虑的因素滚动轴承类型选择应主要考虑的因素有：1）轴承的载荷：轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。

2）轴承的转速：在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。

3）轴承的调心性能；4）轴承的安装和拆卸。

5）经济性。

16.1.3．滚动轴承的载荷角和接触角接触角是滚动体与外圈的接触法线和半径方向之间所夹锐角。

如图１６.1（ａ）（ｂ）（ｃ）所示。

接触角反映了轴承承受载荷方向的特性。

接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。

接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。

图１６.1 接触角和载荷角载荷角 是轴承实际承受的径向载荷R 与轴向载荷的合力与半径方向的夹角。

如图１６.１（ｄ）所示。

游隙是滚动体内圈、外圈滚道之间的最大间隙。

如图１６.2所示。

游隙是影响轴承运转精度、使用寿命、噪声级别以及温升的重要数据，控制游隙是项重要的工作。

图１６.２径向间隙偏斜角一般指调心轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹的锐角。

此类轴承通常具有偏位角203的自适应性能，当轴承座孔与轴发生轴线偏离时，它可以自动适应轴心的偏斜。

故这种轴承也称作调心轴承。

16.1.4滚动轴承的力分析、失效形式和计算准则（１）力分析向心推力滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。

滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载为宜。

（2）滚动轴承的失效形式和计算准则滚动轴承在工作时，滚动体和、内外圈都分别受到不同的脉动接触应力，因此，其失效形式主要有：点蚀、塑性变形、磨粒磨损和黏着磨损以及腐蚀．以及由于操作或维护不当引起的元件破裂。

例：图所示轴的结构有哪些不合理的地方？用文字说明。

①——联轴器左端无轴端挡圈②——联轴器无周向固定（缺键）③——联轴器右端无轴向固定④——套筒过高⑤——轴头长度等于轮毂宽度⑥——齿轮无周向固定（缺键）⑦——定位轴肩过高⑧——缺调整垫片1、键无法装上3、运动件不能与静止件接触15、轴承盖不能与轴直接接触，缺少密封5、缺少密封和调节垫6、轴颈该段长度太长14、套筒外径太大7、齿轮轴向夹不紧13、键太长，且与另一键不在同一侧面12、轴肩太高8、缺少密封和调节垫11、轴承应安装成肩并肩9、多余10、轴不能与轴承盖接触2、无法定位4、箱体外面加工面与非加工面未分开例2: 分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定联轴器轴向和周向均未固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定齿轮周向未固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）齿轮轴向用套筒固定得不可靠1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系联轴器与轴承盖接触1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）2、转动件与静止件的关系轴与轴承盖接触1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）箱体端面的加工面积过大1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系3、零件的结构工艺性轴承盖无退刀槽轴承盖外端面的加工面积过大3、零件的结构工艺性2、转动件与静止件的关系1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

（轴承采用脂润滑）1、轴上零件的固定2、转动件与静止件的关系3、零件的结构工艺性右轴头伸出过长4、装拆与调整轴缺少台阶，轴承装拆不便3、零件的结构工艺性2、转动件与静止件的关系1、轴上零件的固定例2:分析齿轮轴系的错误，并改进之。

第十六章轴16.1选择题16.1.1 自行车轮的轴是。

a）心轴 b）转轴 c）传动轴16.1.2 自行车大链轮的轴（脚蹬轴，又称中轴）是。

a）心轴 b）转轴 c）传动轴16.1.3 后轮驱动的汽车，起前轮的轴是。

a）心轴 b）转轴 c）传动轴16.1.4 某45钢轴的刚度，可采取措施来提高其刚度。

a）用40Cr钢代替 b）淬火 c）增大轴的尺寸d）改进轴的结构以减轻应力集中16.1.5 汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，采用材料为宜。

a）45钢正火b）Q255 c）38CrMoAlA d）45钢调质16.1.6 对大直径轴的轴肩圆周角处进行喷丸处理，起目的是。

a）是尺寸精确些 b）达到规定的表面粗糙度c）降低材料对应力集中的敏感性 d）提高材料的抗腐蚀性能16.1.7 计算当量弯矩M'=[M2+（αT）2]0.5，α是根据转矩性质而定的校正系数，当承受的转矩是对称循环时，α= 。

a）0.3 b）0.6 c）1.0 d）1.516.1.8 转轴设计中，当弯矩是第Ш类（对称循环）而转矩是第П类（脉动循环）时，其修正系数α等于。

a）[σ-1]b/ [σ0]b b）[σ0]b / [σ-1]bc）[σ-1]b/ [σ+1]b d）[σ+1]b / [σ-1]b16.1.9 转轴在精确计算时，首先应确定断面的位置。

a）危险 b）承受最大合成弯矩处c）应力集中较大处16.1.10 材料为钢质的传动轴，轴上分置四个带轮（如图），主动轮C上输入功率P C=65KW，三个从动轮A、B、D其输出功率分别为P A=15KW、P B=20KW、P D=30KW，当轴n=470r/min时，受扭矩最大。

a）A-B极 b）B-C极 c）C-D 极16.1.11 空心轴与同尺寸的实心轴相比较，其抗扭强度，而其重量。

a）降低 b）增强 c）不变16.1.12 原则上轴上配合表面应取标准直径，对于d=100~200mm，其尾数为。

！第十六章滚动轴承重要基本概念1．滚动体和内、外圈所受的载荷和应力在滚动轴承正常工作时，滚动体和内外圈滚道均受变载荷和变应力。

其中，滚动体和转动套圈承受周期性非稳定脉动循环的变载荷（变接触应力），固定套圈则承受稳定的脉动循环的变载荷（接触应力）。

2．滚动轴承的失效形式滚动轴承的主要失效形式（又称正常失效形式）是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。

当轴承转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动，且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。

3．滚动轴承的设计准则对于正常转动工作的轴承，进行针对疲劳点蚀的寿命计算。

对于转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动的轴承，进行静强度计算。

…4．滚动轴承的基本额定寿命基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，当其中10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承没有发生点蚀）时，轴承转过的总转数L10（单位为106转），或在一定转速下工作的小时数L10h （单位为小时）。

5．滚动轴承的基本额定动载荷C是指轴承寿命L10恰好为1（106转）时，轴承所能承受的载荷。

表示轴承的承载能力。

对于向心轴承：C 是纯径向载荷；对于推力轴承：C 是纯轴向载荷；在使用中要注意C 的3条含义：90%可靠度、基本额定寿命106 转、C 的方向。

精选例题与解析例16-1 一根装有两个斜齿轮的轴由一对代号为7210AC的滚动轴承支承。

已知两轮上的轴向力分别为F a1 = 3000 N，F a2 = 5000 N，方向如图。

轴承所受径向力R1= 8000 N，R2 = 12000 N。

冲击载荷系数f d = 1，其它参数见附表。

求两轴承的当量动载荷P1、P2。

&例11-1图1解：1．求内部派生轴向力S 1、S 2的大小方向S 1 = = ×8000 = 5440 NS 2 = = ×12000 = 8160 N ，方向如图所示。

< 2．求外部轴向合力F AF A = F a2－F a1 = 5000－3000 = 2000 N ，方向与F a2的方向相同，如图所示。

选择题16-1工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为 __________ 。

（A ）心轴（B ）转轴（C ）传动轴16-2工作时承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 _______________ 。

（A ）心轴（B ）转轴（C ）传动轴16-3工作是以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为 _________________ 。

（A ）心轴（B ）转轴（C ）传动轴 16-4自行车的前轴是 _____________ 。

（A ）心轴（B ）转轴（C ）传动轴 16-5自行车的中轴是 _____________ 。

（A ）心轴（B ）转轴（C ）传动轴 16-6轴环的用途是 ____________ 。

（A ）作为轴加工时的定位面（B ）提高轴的强度（C ）提高轴的刚度（D ）是轴上零件获得轴向 定位 16-7当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用 _____________ 来进行轴向固定，所能承受的轴向力较 大。

（A ）螺母（B ）紧定螺钉（C ）弹性挡圈16-8增大轴在载面变化处的过渡圆角半径，可以 _____________ 。

（A ）使零件的轴向定位比较可靠 （B ）降低应力集中，提高轴的疲劳强度（ C ）是轴的加工方便16-9轴上安装有过盈配合零件时，应力集中将发生在轴上（）。

（A ）轮毂中间部位（B ）沿轮毂两端部位（C ）距离轮毂端部为 1/3轮毂长度处16-10采用表面强化如辗压、喷丸、碳氮共渗、氮化、渗氮、高频或火焰表面淬火等方法，可显 著提高轴的（）。

（A ）静强度（B ）刚度（C ）疲劳强度（D ）耐冲性能 16-11在轴的初步计算中，轴的直径是按（）初步确定的。

（A ）弯曲强度（B ）扭转强度（C ）复合强度（D ）轴段上零件孔径 16-12减速器中，齿轮轴的承载能力主要受到（）的限制。

（A ）短期过载下的静力强度（B ）疲劳强度（C ）脆性破坏（D ）刚度 16-13转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据（ ）来进行计算或校核。

第十六章滚动轴承一、选择题16-1 与滑动轴承相比,滚动轴承的优点是: 1)滚动摩擦远小于滑动摩擦; 2)节约铜、锡等贵重金属; 3)精度由轴承本身决定,故对安装与配合精度要求降低; 4)滚动轴承本身内部间隙很小,故能提高机器旋转的精度.其中___的观点是有错误的.(1) 1) (2) 2) (3) 3) (4) 4)16-2 与滑动轴承相比,滚动轴承的优点是: 1)内部间隙小,旋转精度高; 2)在轴颈尺寸相同时,滚动轴承宽度比滑动轴承小,可减小机器的轴向尺寸; 3)滚动摩擦远小于滑动摩擦,因此摩擦功率损失小,发热量少,特别适合在高速情况下使用; 4)由于摩擦功率损失小,则滚动轴承的润滑油耗量少,维护简单,与滑动轴承相比,维护费可节约30%.其中___的观点有错误.(1) 1) (2) 2) (3) 3) (4) 4)16-3 ___可采用滚动轴承.(1)大型低速柴油机曲轴 (2)大型水轮发电机推力轴承 (3)轧钢机轧辊轴承(4)蒸汽涡轮发电机转子16-4 滚动轴承的代号由前置代号,基本代号及后置代号组成,其中基本代号表示___.(1)轴承的类型、结构和尺寸 (2)轴承组件 (3)轴承内部结构的变化和轴承公差等级 (4)轴承游隙和配置16-5 滚动轴承的类型代号由___表示.(1)数字 (2)数字或字母 (3)字母 (4)数字加字母16-6 代号为N1024的轴承内径应该是___.(1)20 (2)24 (3)40 (4)12016-7 以下列代号表示的滚动轴承,___是深沟球轴承.(1)N2208 (2)30308 (3)6208 (4)7208AC16-8 角接触球轴承的类型代号是___.(1)1 (2)2 (3)6 (4)716-9 推力球轴承的类型代号是___.(1)6 (2)6 (3)7 (4)816-10 深沟球轴承,内径100mm,宽度系列O,直径系列2,公差等级为O级,游隙O组,其代号为___.(1)60220 (2)6220/PO (3)60220/PO (4)622016-11 一角接触球轴承,内径为85mm,宽度系列O,直径系列3,接触角16°,公差等级为6级,游隙2组,其代号为___.(1)7317B/P62 (2)7317AC/C2 (3)7317C/P6/C2 (4)7317C/P6216-12 代号为___的轴承能很好的承受径向载荷及轴向载荷的综合作用.(1)1210与N120 (2)7310AC与30210 (3)N1010与NU1010 (4)51110与8121016-13 若转轴在载荷作用下弯矩较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度,则宜选用类型代号为___的轴承.(1)1或2 (2)3或7 (3)N或NU (4)6或NA16-14 下列轴承类型代号中,主要承受径向负荷也能同时承受少量双向轴向负荷的轴承有___.(1)1 (2)2 (3)3 (4)6 (5)7 (6) N (7)NU (8)NA16-15 一轴承代号为31322/P4/DF,其中/DF表示___.(1)两轴承背对背安装 (2)两轴承面对面安装 (3)两轴承串联安装16-16 手册中列有各种轴承的极限转速,___.(1)当负荷低于额定动负荷时,可以超过 (2)在设计时必须严格遵守,不得超过(3)不是一成不变的,当采用回火温度高于普通回火温度时,极限转速随之大大提高 (4)不是一成不变的,当采用可靠的润滑冷却措施时,可以在高于极限速度1～2倍的条件下运转16-17 有一根轴只用来传递转矩,它用三个支点支承在水泥基础上,如题16-17图所示.在这种情况下,三个支点的轴承应选用___.(1)深沟球轴承 (2)调心球轴承 (3)圆柱滚子轴承 (4)调心滚子轴承16-18 有一联合收割机的压板装置如图16-18所示,在A、B处通过一对滚动轴承与机架C相联,压板轮d的主轴长2.5mm,载荷较轻,在这种情况下,轴承宜选用___.(1)深沟球轴承 (2)滚针轴承 (3)调心球轴承 (4)调心滚子轴承题16-17图题16-18图16-19 同一根轴的两端支承,虽然承受负载不等,但常采用一对相同型号的滚动轴承,这是因为除___以外的下述其余三点理由.(1)采购同型号的一对轴承比较方便 (2)安装轴承的两轴承孔直径相同,加工方便 (3)安装轴承的两轴颈直径相同,加工方便 (4)一次镗孔能保证两轴承孔的中心线的同轴度,有利于轴承正常工作16-20 设计滚动轴承组合结构时,对轴承跨距很长、工作温度变化很大的轴,为了适应轴有较大的伸缩变形,应考虑___.(1)将一端轴承设计成游动的 (2)采用内部间隙可调整的轴承 (3)采用内部间隙不可调整的轴承,而将一端轴承外圈的外侧留有适当大小的轴向间隙 (4)轴颈与轴承内圈采用很松的的配合16-21 滚动轴承内圈与轴颈的配合以及外圈与轴孔的配合___.(1)全部采用基轴制 (2)全部采用基孔制 (3)前者采用基孔制,后者采用基轴制 (4)前者采用基轴制,后者采用基孔制16-22 轴承内圈与轴颈的配合为基孔制___.(1)它的公差制度与机器制造业中一般采用的公差制度完全相同 (2) 它的公差制度与机器制造业中一般采用的公差制度不同,后者孔径为单向正公差,而轴承内径为单向负公差 (3) 它的公差制度与机器制造业中一般采用的公差制度不同,后者孔径为单向负公差,而轴承内径为单向正公差 (4)具有一定间隙的配合以便拆装,但间隙不能过大,以免破坏支承的精度16-23 滚动轴承内圈孔径的公差带分布方向是从公称尺寸开始,___.(1)分布在孔径增大的方向 (2)分布在孔径减小的方向 (3)分布在孔径公称尺寸线两侧 (4)分布方向由轴承与轴的配合决定16-24 滚动轴承转动套圈的配合(一般为内圈与转动轴径的配合)应采用___.(1)过盈量较大的配合,以保证内圈与轴颈紧密结合,载荷越重,过盈量越大 (2)具有一定过盈量的配合,以防止套圈在载荷作用下松动,并防止轴承内圈游隙消失,导致轴承发热磨损 (3)具有较小过盈量的配合,以便于轴承的安装拆卸 (4)具有间隙或过盈量很小的过渡配合,以保证套圈不致因过大的变形而影响工作精度16-25 滚动轴承静止套圈的配合(一般为外圈与轴承座孔之间的配合)应采用___.(1)较紧配合,以保证套圈与座孔牢固的结合 (2)具有一定紧度的配合,以防止轴承工作时套圈跟随转动 (3)具有较小过盈量或较小间隙的过渡配合,使套圈具有沿轴向及周向游动能力,但不影响支承精度与刚度 (4)具有一定间隙的配合以便于装拆,但间隙不能过大,以免破坏支承的精度16-26 如图所示,中间齿轮(惰轮)的滚动轴承,其内外圈的配合应选择___.(1)内圈与心轴采用较紧的配合,外圈与齿轮采用较松的配合 (2)内外圈均采用较紧配合 (3)内外圈均采用较松配合 (4)外圈与齿轮采用较紧配合,内圈与心轴采用较松配合题16-26图16-27 滚动轴承轴向预紧措施主要用在___.(1)紧密机床主轴上,如螺纹磨床等,由于预紧,提高了支承刚度和旋转精度,使加工精度大大提高 (2)高速旋转机械主轴中,如鼓风机等,由于内部游隙消失,轴承运转时的噪声大大降低 (3)大型重载机械中,由于内部游隙消失,各滚动体之间负荷均匀化,使轴承承载能力大大提高 (4)冲击振动严重的机械中,由于内部游隙消失,提高了轴承的工作可靠性16-28 采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是___.(1)提高轴承的旋转精度 (2)提高轴承的承载能力 (3)降低轴承的运转噪声(4)防止轴在冲击振动下发生窜动16-29 各类轴承的润滑方式,通常可根据轴承的___来选择.(1)转速n (2)当量动负荷P (3)轴颈圆周速度υ (4)内径与转速的乘积16-30 在正常工作条件下,滚动轴承的主要失效形式是___.(1)滚动体破裂 (2)滚道磨损 (3)滚动体与滚道工作表面上产生疲劳点蚀(4)滚动体与外圈间产生胶合16-31 一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承,___.(1)它们的寿命应该相同 (2)它们的寿命不相同 (3)90%轴承的寿命应该相同(4)它们的最低寿命应该相同16-32 为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触,轴承的圆角半径r 与轴肩处的圆角半径r 1应有___.(1)r=r 1 (2)r>r 1 (3)r<r 116-33 滚动轴承的额定寿命是指___.(1)在额定动载荷作用下,轴承所能达到的寿命 (2)在额定工况和额定动负荷作用下,轴承所能达到的寿命 (3) 在额定工况和额定动负荷作用下,90%轴承所能达到的寿命 (4)同一批轴承进行试验中,90%轴承所能达到的寿命16-34滚动轴承的额定寿命是指___.(1)在额定动载荷作用下,轴承所能达到的寿命 (2)在标准实验负荷作用下,轴承所能达到的寿命 (3) 同一批轴承进行试验中,95%轴承所能达到的寿命 (4)同一批轴承进行寿命试验中,破坏率达到10%时所对应的寿命16-35 一个滚动轴承的额定动负荷是指___.(1)该轴承的使用寿命为106转时,所承受的负荷 (2) 该轴承的使用寿命为106h 时,所承受的负荷 (3) 该型号轴承的使用寿命为106转时,所承受的负荷 (4) 该型号轴承的额定寿命为106转时,所承受的最大负荷16-36 滚动轴承的额定静负荷是指___.(1)使滚动体和滚道不致发生破坏的最大负荷 (2)使滚道表面塑性变形为滚动体直径万分之一时的负荷 (3)轴承在应力最大的滚动体与滚道接触处滚动体与滚道总永久变形量为滚动体直径的万分之一时的负荷 (4)使90%的轴承滚道与滚动体变形量小于滚动体直径万分之一时的负荷16-37 滚动轴承额定寿命与额定动负荷之间的关系为()C L P ε=,其中P 为轴承的___.(1)当量动负荷 (2)外负荷 (3)径向负荷 (4)当量负荷16-38 滚动轴承额定寿命与额定动负荷之间的关系为()C L P ε=,其中ε称为寿命指数,对于滚子轴承和球轴承分别为___.(1)3/10和3 (2)3/10和10/3 (3)10/3和3/10 (4)10/3和316-39 如图所示,齿轮轴由两个角接触球轴承支承,轴承承受径向载荷:F r Ⅰ=1000N,F r Ⅱ=2000N.轴向载荷F A =900N,方向向右.接触角α=25°,内部轴向力F s =0.63Fr.根据计算,两轴承上的轴向负荷分别为___.(1) F a Ⅰ=1400N, F a Ⅱ=700N (2) F a Ⅰ=1400N, F a Ⅱ=200N (3) F a Ⅰ=2300N, F a Ⅱ=700N (4) F a Ⅰ=2300N, F a Ⅱ=1400N16-40 图示一齿轮轴的滚动轴承装置,轴承型号是7307AC,判断系数e=0.68,当Fa/Fr>e 时,λ=0.41,Y=0.87.已知轴承Ⅰ上的径向负荷F r Ⅰ=2100N,轴向负荷F a Ⅱ=1470N,则该轴承的当量动负荷是___.(1)2139.9N (2)2110N (3)1470N (4)2110.5N题16-39图 题16-40图16-41 型号为30218的滚动轴承有关数据如下:额定动负荷C r =120000N,判断系数e=0.42,F a /F r >e 时,X=0.4,Y=1.4.若该轴承承受径向负荷Fr=16000N,轴向负荷Fa=3950N,转速n=1470r/min,负荷系数f p =1,工作温度t<100℃,则该轴承的寿命约是___.(1)11470h (2)11610h (3)13700h (4)8000h16-42 型号为7410AC 的轴承有关数据如下:额定动负荷C r =77500N 判断系数e=0.68,F a /F r >e 时,X=0.41,Y=0.87,若该轴承承受径向负荷F r =4116N,轴向负荷F a =3065N,转速n=3000r/min,负荷系数f p =1,工作温度t<100℃,则该轴承的寿命约是___.(1)31337h (2)32640h (3)50050h (4)16200h二、分析与思考题16-43 为什么现代机械设备上大多采用滚动轴承?16-44 滚动轴承有哪些类型,写出它们的类型代号及名称.并说明各类轴承能承受何种负荷(径向或轴向)?16-45 典型的滚动轴承有哪些基本元件组成?每个元件的作用是什么?16-46 滚动轴承各元件一般采用什么材料及热处理方法?为什么?16-47 为什么角接触球轴承和圆锥滚子轴承常成对使用?在什么情况下采用面对面安装?在什么情况下采用背对背安装?并说明什么叫面对面安装及背对背安装?16-48 说明以下列代号表示的滚动轴承的类型、尺寸系列、轴承内径、内部结构、公差等级、游隙及配置方式.1208/P63、30210/P6X/DF 、51411、61912、7309C/DB.16-49 为什么调心轴承常成对使用?16-50 滚动轴承的主要失效形式有哪些>其设计计算准则是什么?16-51 什么是滚动轴承的额定寿命和基本额定动负荷?什么是滚动轴承的当量动负荷?当量动负荷如何计算?16-52 滚动轴承的寿命计算公式610()C L P ε=中各符号的意义和单位是什么?若转速为n(r/min),问寿命L r (r)与L h (h)之间的关系是什么?16-53 滚动轴承内圈与轴,外圈与机座孔的配合采用基孔制还是基轴制?若内圈与轴的配合标为7356H k ∅,外圈与机座孔的配合标为7906J h ∅有何错误?应如何改正? 16-54 滚动轴承回转套圈与不转套圈所取的配合性质有何不同?常选什么配合?不转套圈偶然稍微转动对轴承寿命会有什么影响?16-55 什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙?常用哪些方法调整轴承游隙?16-56 滚动轴承组合结构中为什么有时要采用预紧结构?预紧方法有哪些?16-57 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的内部轴向力F s是怎样产生的?F s的方向如何确定?大小如何计算?16-58 对于成对使用的角接触球轴承和圆锥滚子轴承,在径向负荷及轴向负荷的联合作用下,应如何确定轴承的轴向负荷?16-59 在设计同一轴的两个支承时,为什么通常采用两个型号相同的轴承?如果必须采用两个型号不同的轴承时,应采取什么措施?16-60 在设计滚动轴承组合结构时,应如何考虑补偿轴受热后的伸长?试举例说明?16-61 滚动轴承轴系轴向固定的典型结构形式有三类: 1)两端固定, 2)一端固定,一端游隙, 3)两端游动.试问这三种类型各适用于什么场合?16-62滚动轴承的装、拆方法如何?注意事项有哪些?三、设计计算题16-63 某深沟球轴承在径向负荷F r=7160N作用下,以转速n=1800r/min工作3800h.试求此轴承应具有的径向基本额定动负荷C r值.16-64 一农用水泵,决定选用深沟球轴承,轴颈直径d=35mm,转速n=2900r/min,已知径向负荷F r=1810N,轴向负荷F a=740N,预期寿命L h′=6000h,试选择轴承型号.16-65 拟在蜗杆减速器中用一对滚动轴承来支承蜗杆,如图所示.轴转速n=320r/min,轴颈直径d=40mm,而支店径向反力分别为F rⅠ=4000N,F rⅡ=2000Nm轴向负荷F A=1600N,工作中有中等冲击,温度小于100℃,预期使用寿命L h′=5000h,试确定该对轴承的类型及型号.题16-65图题16-66图16-66 根据工作条件,决定在轴的两端选用α=25°的两个角接触球轴承,采用面对面安装,如图所示,轴颈直径=35mm,工作中有中等冲击,转速n=1800r/min,已知两轴承的径向负荷分别为F r1=3390N,F r2=1040N,轴向负荷F A=870N,作用方向指向轴承1,试确定其工作寿命.16-67 一工作机械的传动装置中,根据工作条件拟在某传动轴上安装一对型号为7307AC的角接触球轴承,如图所示, 已知两轴承的径向负荷分别为:F r1=1000N,F r2=2060N,外加轴向负荷F A=880N,轴转速n=5000r/min,运转中受中等冲击,预期寿命L h′=2000h,试问所选的轴承型号是否适用?16-68 如图所示的蜗杆轴转速n=240r/min,工作平稳,f p=1,采用一端固定(一对角接触球轴承面对面安装),一端游动(一个深沟球轴承)的支承,轴承受力F r1=935N,F r2=1910N, F a1=F A2=5800N.要求轴承内径d≥50mm,预期寿命L h′≥20000h,试选择轴承型号.题16-67图题16-68图16-69 下列各轴承受径向负荷Fr及轴向负荷F a作用,试分别计算其当量动负荷P.(1)6216轴承,F r=6500N,F a=1000N,负荷平稳.(2)51210轴承,F r=0N,F a=5000N,中等冲击.(3)N207轴承,F r=4000N,F a=0N,中等冲击.(4)7209C轴承,F r=4600N,F a=2500N,中等冲击.16-70 一对7210C轴承,分别承受径向负荷F rA=10000N,F rB=5000N,轴上作用的外加轴向负荷F A,方向如图所示.试求当F A=2000N和F A=1000N时,各轴承的内部轴向力F s、轴承的轴向负荷F a和当量动负荷P的大小.设负荷系数f p=1.2.题16-70图16-71 圆锥滚子轴承30208的额定动负荷是C r=34000N.(1)若当量动负荷P=6200N,工作转速n=730r/min,试计算轴承的寿命L h.(2)若当量动负荷P=6200N,而要求L h=10000h,允许最高转速n是多少?16-72 如图所示,轴由一对32306圆锥滚子轴承支承.已知转速n=1380r/min,F r1=5200N,F r2=3800N,轴向外负荷FA的方向如图所示.若负荷系数f p=1.8,工作温度不高,要求寿命L h=6000h,试计算该轴允许的最大外加轴向负荷F Amax等于多少?题16-72图16-73 根据工作条件,一轴的两端各采用一个深沟球轴承支承,轴颈d=30mm,转速n=1600r/min,每个轴承受径向负荷F r=1000N,常温下工作,载荷平稳,要求使用寿命L h=8000h,试选择轴承型号.16-74 一深沟球轴承,受径向负荷F r=4800N,外部轴向负荷F A=1600N,轴转速n=970r/min,载荷轻度冲击,预期寿命5000h,轴颈直径d=50mm,试选择轴承型号.16-75 试计算型号为6310的深沟球轴承的寿命,已知该轴承受径向负荷Fr=500N,轴向负荷F a=2500N,转速n=1000r/min,常温下工作,载荷有中度冲击.16-76 一矿山机械的提升装置中,采用6308的深沟球轴承.已知轴承受径向负荷F r=5000N,轴向负荷F a=2500N,轴的转速n=1250r/min,运转中有轻微冲击,预期寿命L h′=5000h,工作温度t<100℃,问该轴承是否适用?16-77 试验算6407轴承的负荷能力.已知该轴承受径向负荷F r=16000N,轴向负荷F a=2000N,转速n=20r/min,要求寿命L h=1000h.16-78 一圆锥—圆柱齿轮减速器高速轴的支承结构如图所示.已知轴颈直径d=70mm,1轴承的径向负荷F r1=1200Nm2轴承的径向负荷F r2=7000N,轴受轴向负荷F A=F x=4000Nm轴的转速n=1470r/min.载荷平稳,工作温度在100℃以下,要求寿命L h≥8000h,试选择一对接触角α=16°的角接触球轴承的型号.题16-78图16-79 已知一齿轮轴的转速n=2800r/min,采用一对深沟球轴承支承,轴承上的径向负荷为F r=5000N,轴向负荷为F a=2600N,没有冲击,工作平稳.轴颈直径d=65mm,要求轴承寿命为L h=5000h,可靠度90%,润滑脂润滑,试选择轴承型号.16-80 某工程机械传动中轴承配置形式如图所示.已知:轴向力F A=2000N,径向力F r1=4000N,F r2=5000N,转速n=1600r/min,中等冲击,工作温度不超过100℃,要求轴承使用寿命L h=5000h,问采用30311轴承是否适用?题16-80图四、结构设计题16-81 某齿轮减速器的输出轴轴系结构如图所示,试指出其设计错误之处,并画出正确图形.16-82 试分析图示齿轮轴轴系结构上的错误并改正之.轴肩采用脂润滑.提示,问题可从四个方面考虑: (1)转动件与静止件是否接触; (2)轴上零件是否定位和固定. (3)工艺是否合理; (4)润滑与密封问题.题16-81图题16-82图16-83 在滚动轴承组合设计中,需将轴承内圈轴向紧固.试用不同方法完成并画出下列题16-83图a、b、c三图中内圈轴向紧固结构.16-84 指出锥齿轮减速器中锥齿轮轴系结构(如图示)的错误.错误处依次以①②③…标出,要说明错误的理由.图中所示锥齿轮为主动轮,动力由与之连接的联轴器输入,从动锥齿轮和箱体的其余部分没有画出.锥齿轮传动用箱体内的油润滑,滚动轴承用脂润滑.题16-83图题16-84图16-85 对于角接触球轴承及圆锥滚子轴承,安装时都要有轴向间隙,以保证轴承正常运转.试设计调整轴向间隙方法的结构图.16-86 滚动轴承采用毡圈密封时,要求密封处轴的表面粗糙度小、轴颈的圆周速度υ≤5m/s、工作温度低于90℃.试就下图该画出三种毡圈密封方案的结构图.题16-86图题16-87图16-87 一单级斜齿圆柱齿轮减速器(见下图),已知电动机功率P=4KW,转速n1=750r/min;低速轴转速n2=130r/min;大齿轮节圆直径d2=300mm,宽度b2=90mm,轮齿螺旋角β=12°,法面压力角α=20°.试完成低速轴及其轴系零件的全部结构设计(轴的材料为45钢正火,初选尺寸系列为03的角接触球轴承,外伸端联轴器选择TL型弹性套柱销联轴器).。

第十六章 车由16-13、已知图16-41中所示直齿轮减速器输出轴在安装齿轮处地直径 d =65m m ,齿轮轮毂 长85mm,齿轮和轴地材料均为45钢.齿轮分度圆直径为d °二300mm ,所受圆周力F t =8000N ，载荷有轻微冲击.试选择该处平键地尺寸.如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能 传递地转矩T 有多大？则要求 h 一671 =12.9mm 与实际情况不符。

52顾可选 L =80mm 贝V 丨=L -b =80 —18 =62mm 要求 如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能承受的最大挤压力为［二p ］ =50 L 60MPa 取［j ］ =60MPa则由［J ］二也 得，传递的最大转矩为：p dhldhL 「65灯0-3 如1沢62如0-6 “T max = 【V = 60 10 -664.95Nm4 416-14、已知一传动轴所传递地功率 N =16kW ,转速n =720r/min ，材料为Q255I 冈•求该 解：普通平键的挤压强度条件为_ F 4T 「、6= ［二 p ］p A dhl p45号钢在轻微冲击下的［；「。

］ =100L120MPq 取［二 p ］ =110MPaT =F t 氏=8000 兰=1200N_m2 2" F 4T 4 1200 一 门 “6S= 110 10A dhl 0.065hl 则有: hl 又： 又： .71mm0.065 110 106一般选键长 L ::: B - （1 〜2）-（5 〜10） =85-（1 〜2） -（5 〜10） = 79 ~73mm . L = 70mm d=65mm 查表6-8可选择的键截面尺寸为： b h =18 11 .丨二L —b =70 —18=52mm h _回=10.8mm 合适62传动轴所需地最小直径解：当传动轴传递的功率为N =16KWtf ，其扭转强度条件为 3 P 9550 103-，丄: n W9550 103 0.2d 3 M ]P n 即：d —3 0.2[] 其中 P =16KWh =720r/min ，16 33.18mm 720 A =118时 d _118 当 A =126.5寸,d _126.5=35.56mm 16当 A =135时，d _135 37.95mm 720 16-15、图16-42所示为一直齿圆柱齿轮减速器输出轴地示意图 .有关尺寸如图所示•轴承宽度 为20mm ;齿轮宽度为 50mm,分度圆直径为 200mm,传递地功率为 N = 5.5 kW,转速 n =300r/min •试按弯扭合成强度计算轴地直径并绘出轴地结构图解：（1）作计算简图并求支反力T=9550^ = 9550汉5.5 = 175.08Nm n 300 l 2000T 2000 175.08 ,门“F t 1750.8N圆周力 径向力 d 200 二 F t tan ： =1750.8 tan20 -637.2N F r F AX = F BX =[ 2 F Ay 二 F By = g2 1750.8 “ = 875.4N 26372 =318.6N2 T=175.08Mx175NhM CX^F AX 1=875.4 0.2 =175.080M cy=F A y 1=318.6 0.2 =63.72NmM c fj M cx2M cy2*：'；175.08263.722「=186.3NmMv = •, M cmax2(：T)» f：186.32(0.6 175.08)^213.88Nm i10M Va“0X213.88d - 3 v = 3 633.88mmV 55X0。

第十六章 车由16-13、已知图16-41中所示直齿轮减速器输出轴在安装齿轮处地直径 d =65m m ,齿轮轮毂 长85mm,齿轮和轴地材料均为45钢.齿轮分度圆直径为d °二300mm ,所受圆周力F t =8000N ，载荷有轻微冲击.试选择该处平键地尺寸.如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能 传递地转矩T 有多大？则要求 h 一671 =12.9mm 与实际情况不符。

52顾可选 L =80mm 贝V 丨=L -b =80 —18 =62mm 要求 如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能承受的最大挤压力为［二p ］ =50 L 60MPa 取［j ］ =60MPa则由［J ］二也 得，传递的最大转矩为：p dhldhL 「65灯0-3 如1沢62如0-6 “T max = 【V = 60 10 -664.95Nm4 416-14、已知一传动轴所传递地功率 N =16kW ,转速n =720r/min ，材料为Q255I 冈•求该 解：普通平键的挤压强度条件为_ F 4T 「、6= ［二 p ］p A dhl p45号钢在轻微冲击下的［；「。

］ =100L120MPq 取［二 p ］ =110MPaT =F t 氏=8000 兰=1200N_m2 2" F 4T 4 1200 一 门 “6S= 110 10A dhl 0.065hl 则有: hl 又： 又： .71mm0.065 110 106一般选键长 L ::: B - （1 〜2）-（5 〜10） =85-（1 〜2） -（5 〜10） = 79 ~73mm . L = 70mm d=65mm 查表6-8可选择的键截面尺寸为： b h =18 11 .丨二L —b =70 —18=52mm h _回=10.8mm 合适62传动轴所需地最小直径解：当传动轴传递的功率为N =16KWtf ，其扭转强度条件为 3 P 9550 103-，丄: n W9550 103 0.2d 3 M ]P n 即：d —3 0.2[] 其中 P =16KWh =720r/min ，16 33.18mm 720 A =118时 d _118 当 A =126.5寸,d _126.5=35.56mm 16当 A =135时，d _135 37.95mm 720 16-15、图16-42所示为一直齿圆柱齿轮减速器输出轴地示意图 .有关尺寸如图所示•轴承宽度 为20mm ;齿轮宽度为 50mm,分度圆直径为 200mm,传递地功率为 N = 5.5 kW,转速 n =300r/min •试按弯扭合成强度计算轴地直径并绘出轴地结构图解：（1）作计算简图并求支反力T=9550^ = 9550汉5.5 = 175.08Nm n 300 l 2000T 2000 175.08 ,门“F t 1750.8N圆周力 径向力 d 200 二 F t tan ： =1750.8 tan20 -637.2N F r F AX = F BX =[ 2 F Ay 二 F By = g2 1750.8 “ = 875.4N 26372 =318.6N2 T=175.08Mx175NhM CX^F AX 1=875.4 0.2 =175.080M cy=F A y 1=318.6 0.2 =63.72NmM c fj M cx2M cy2*：'；175.08263.722「=186.3NmMv = •, M cmax2(：T)» f：186.32(0.6 175.08)^213.88Nm i10M Va“0X213.88d - 3 v = 3 633.88mmV 55X0。

机械设计习题集16-20章第十六章轴选择题16-1工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。

心轴转轴传动轴16-2工作时承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。

(A) 心轴转轴传动轴16-3工作是以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为。

心轴转轴传动轴 16-4自行车的前轴是。

心轴转轴传动轴 16-5自行车的中轴是。

心轴转轴传动轴 16-6轴环的用途是。

作为轴加工时的定位面提高轴的强度提高轴的刚度是轴上零件获得轴向定位 16-7当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用来进行轴向固定，所能承受的轴向力较大。

螺母紧定螺钉弹性挡圈16-8增大轴在载面变化处的过渡圆角半径，可以。

使零件的轴向定位比较可靠 (B)降低应力集中，提高轴的疲劳强度是轴的加工方便 16-9轴上安装有过盈配合零件时，应力集中将发生在轴上。

轮毂中间部位沿轮毂两端部位距离轮毂端部为1/3轮毂长度处16-10采用表面强化如辗压、喷丸、碳氮共渗、氮化、渗氮、高频或火焰表面淬火等方法，可显著提高轴的静强度刚度疲劳强度耐冲性能 16-11在轴的初步计算中，轴的直径是按初步确定的。

弯曲强度扭转强度复合强度轴段上零件孔径 16-12减速器中，齿轮轴的承载能力主要受到的限制。

短期过载下的静力强度疲劳强度脆性破坏刚度16-13转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来进行计算或校核。

弯曲强度扭转强度扭转刚度复合强度16-14某轴的合成弯矩和转矩图所示，设扭剪应力按对称循环变化，则量大当量弯矩Me是 224 337 450 559 16-15 减速器的输入轴是( )。

A 转轴B 心轴C 传动轴D 转轴也可能是传动轴 16-16 自行车的前轮轴是( )。

大链轮轴是( )。

A 转轴B 心轴C 传动轴D 转轴也可能是心轴16-17 在汽车中，发动机经变速器、万向联轴节、差速器带动的后轮轴是( )。

A 转轴 B 心轴 C 传动轴 D 转轴也可能是心轴 16-18 ( )不宜用于制造轴。

16-1解由手册查得6005深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径：！二■-，普通精度等级（0 级）。

主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。

N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径£ =，6级精度。

只能承受径向载荷,适用于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。

7207CJ角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径£=二|"：、"，接触角-I. = - -l，J ,钢板冲压保持架，普通精度等级。

既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击，一般成对使用，对称布30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径戈二UhE，5级精度。

能同时承受径向载荷和轴向载荷。

适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置16-2 解室温下工作-X 载荷平稳・’ ，球轴承打=-：查教材附表1，（1 ）当量动载荷" ■"'''''时在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是90%（2 ）当量动载荷■_时= 8^60 ft当量动载荷查教材附表1，可选用轴承6207 （基本额定动载荷■- - ■' ■）16-4解（1 ）计算当量动载荷查手册，6313 的卜■:' ■' '' ，当量动载荷」•_』+£（2 ）计算所需基本额定动载荷查教材表16-9，室温下工作人 ；查教材表16-10 有轻微冲击，」 ：，球轴承u --因所需的-，所以该轴承合适。

16-5 解选择轴承型号查教材表16-9，工作温度125 'C 时，…';载荷平稳，_ 1/SOx 2000 (―x800012.3J? 123x26^0= 0.5S，查教材表16-12，并插值可得es 0.2J，所以7^12尹000= 6741(1N=S7.™查教材附表1，根据「丁和轴颈亀一」」讥讥，可选用球轴承6408 （基本额定动载荷选用滚子轴承时，f = 1C /3查教材附表1，根据，和轴颈莖二二［小⑴，可选用圆柱滚子轴承 N208 （基本额定动载荷L . - 2)（2 ）滚子轴承的载承能力较大，并查手册可知其径向尺寸小。

第十六章滚动轴承+机械改错、填空题1.（1）为什么现代机械设备中大多数采用滚动轴承而不是滑动轴承？答：因为通常情况下，滚动轴承和滑动轴承相比具有更灵活、安装方便、效率高、摩擦力矩小、成本低、润滑简单等优点。

2.（1）与滑动轴承相比，滚动轴承具有哪些优点和缺点？答：优点：效率高、润滑方便、摩擦阻力小、互换方便等；缺点：抗冲击能力差，高速时存在噪声，工作寿命比不上液体润滑的滑动轴承等。

3.（1）滚动轴承由哪些元件组成？答：一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。

4.滚动轴承共分几大类型，写出它们的类型代号及名称，并说明各类轴承能承受何种载荷（径向或轴向）。

答：调心球轴承代号1，调心滚子轴承代号2，圆锥滚子轴承代号3，推力球轴承代号5，深沟球轴承代号6，角接触球轴承代号7，圆柱滚子轴承代号N，滚针轴承代号NA。

主要承受径向载荷：1号、2号、6号联合载荷（以径向为主）：3号、7号仅限轴向载荷：5号仅限径向载荷（特殊情况可承受部分轴向载荷）：N仅限轴向载荷：NA5.在你说学过的滚动轴承中，哪几类滚动轴承是内、外圈可分离？（此题略过）答：略。

6.什么是滚动轴承的接触角？（此题略去）答：滚动体和外圈滚道接触点处的法线与垂直轴承轴线的平面所夹的锐角。

7.什么是滚动轴承的极限转速？（此题略去）答：滚动轴承在一定载荷和润滑条件，所能承受的最大转速称为轴承的极限转速。

8.（1）如果滚动轴承的极限转速不能满足要求，可采用哪些措施？（要求答出3项）答：提高轴承精度、适当增大间隙、改善润滑和冷却条件、改用青铜保持架等。

9.（1）当转速很高而轴向载荷不太大时，通常不用推力球轴承而用深沟球轴承来承受纯轴向载荷，为什么？答：原因：对于推力球轴承，在转速很高的情况下滚动体离心力大，与保持架摩擦发热严重；而对于深沟球轴承，其滚道比较深，能够承受轴向力；所以该情况下一般使用深沟球轴承而不使用推力球轴承。

10.什么是滚动轴承的角偏差？答：当滚动体内外圈之间存在偏移时，他们之间的倾斜角称为角偏差。

第4篇轴、轴承、联轴器第16章轴16.1复习笔记一、概述1．轴的分类根据轴的承载情况可分为转轴、心轴和传动轴三类，其举例、受力简图和特点如表16-1所示。

表16-1轴的分类此外钢丝软轴可以把回转运动灵活地传到任何位置。

它能用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用。

2．轴的材料轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。

（1）碳素钢的优点碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，应用广泛。

常用的碳素钢有30～50钢，最常用的是45钢。

不重要的或受力较小的轴以及一般传动轴可以使用Q235～Q275钢。

（2）合金钢的优点合金钢具有较高的机械强度，可淬性也较好，可以在传递大功率并要求减少质量和提高轴颈耐磨性时采用。

常用的合金钢有12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr和38SiMnMo等。

（3）其他材料轴的材料也可采用合金铸铁或球墨铸铁。

这些材料吸振性较高，可用热处理方法获得所需的耐磨性，对应力集中敏感性也较低。

因铸造品质不易控制，故可靠性不如钢制轴。

3．轴设计的主要问题（1）应按工作能力准则（强度和刚度）进行设计计算或校核计算；（2）多数轴上零件不允许在轴上作轴向移动，需要用轴向固定的方法使它们在轴上有确定的位置；（3）为传递转矩，轴上零件还应作周向固定；（4）对轴与其他零件（如滑动轴承）间有相对滑动的表面应有耐磨性的要求；（5）轴的加工、热处理、装配、检验、维修等都应有良好的工艺性；（6）对重型轴还须考虑毛坯制造、探伤、起重等问题。

二、轴的结构设计1．轴的毛坯尺寸较小的轴可以用圆钢车制，尺寸较大的轴则应用锻造毛坯。

铸造毛坯应用很少。

为了减少质量或结构需要，有一些机器的轴常采用空心的截面。

但空心轴的制造比较费工。

2．轴颈、轴头、轴身（1）定义轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成（如图16-1所示）。

轴颈是指轴上被支承部分，轴头是指安装轮毂部分，轴身是指联接轴颈和轴头的部分。

轴颈和轴头的直径应该按规范取圆整尺寸。