机械设计作业集解答
第十三章 滚动轴承 一、选择题 13—1 各类滚动轴承中，除承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷的是 A ，还能承受一定单向轴向载荷的是 B、D 。 A 深沟球轴承 B 角接触球轴承 C 圆柱滚子轴承 D圆锥滚子轴承 13—2 选择滚动轴承类型时为方便拆卸常用 B ，需有一定调心性能时选 D ，作为游动 轴承时适宜选 A 、 C 。 A深沟球轴承 B 圆锥滚子轴承 C 圆柱滚子轴承 D 调心球轴承 13—3 转速n=2800r/min，一端固定一端游动的蜗杆轴其固定端轴承应选用 C 。 A 推力球轴承 B深沟球轴承 C 一对角接触球轴承 D 一对圆锥滚子轴承 13—4 D 适用多支点、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调心球轴承 13—5 载荷一定的深沟球轴承，当工作转速由210r/min变为630r/min时，其寿命变化为 D 。 A Lh增大为3 Lh（h） B Lr下降为Lr/3（r） C Lr增大为3 Lr（r） D Lh下降为Lh/3（h） 13—6 若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷 B 基本额定动载荷。 A 大于 B 小于 C 等于 D大于等于 13—7 某滚动轴承按寿命公式计算得寿命Lh=25100h，其可靠度 B ；若要求工作寿命达30000h, 可靠度 C 。 A 为99% B为90% C <90% D >90% 13—8 直齿圆柱齿轮轴系由一对圆锥滚子轴承支承，轴承径向反力Fr1>Fr2，则作用在轴承上的轴向力 D 。 A Fa1>Fa2 B Fa1 - 1 - 机械设计作业集解答 13—15 各类滚动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的 D 来选择。 A 转速 B 当量动载荷P C 轴径圆周速度 D 内经与转速的乘积 二、填空题 13—16 说明下列型号滚动轴承的类型、内径、公差等级、直径系列和结构特点：6306、51316、N316/P6、30306、6306/P5、30206,并指出其中具有下列特征的轴承： （1）径向承载能力最高和最低的轴承分别是 N316/P6 和 51316 ； （2）轴向承载能力最高和最低的轴承分别是 51316 和 N316/P6 ； （3）极限转速最高和最低的轴承分别是 6306/P5 和 51316 ； （4）公差等级最高的轴承是 6306/P5 ； （5）能承受轴向径向联合载荷的轴承是 30306 。 13—17 深沟球轴承和角接触球轴承在结构上的区别是深沟球轴承的外圈边沿两端厚度一样，公称接触角为0；而角接触球轴承外圈边沿两端有厚薄之分，公称接触角不为0 ， 在承受载荷上的区别是深沟球轴承可以承受不大的双向轴向力，而角接触球轴承只可承受单向轴向力 。 13—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疲劳寿命计算确定。 13—19 对于不转、转速极低或摆动的滚动轴承，常发生塑性变形破坏，故轴承的尺寸主要按 静强度 计算确定。 13—20 滚动轴承工作时，滚动体和转动套圈的表面接触应力特性为 规律性非稳定的脉动循环 ；而固定套圈接触点的接触应力特性为 稳定的脉动循环 。 13—22 滚动轴承轴系支点轴向固定常用的三种结构形式是 双支点各单向固定（两端固定） 、 一支点双向固定，另一端支点游动（一端固定、一端游动） 、 两端游动支承（两端游动） 。 13—23 滚动轴承预紧的目的是 提高轴承的旋转精度、支承刚度、减小机器工作时轴的振动 ， 所谓预紧，就是指 在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力，以消除轴承中的游隙。 13—24 滚动轴承的内径和外径的公差带均为精度不同数值较小的负偏差，而且统一采用上偏差为 0 ，下偏差为 负值 的分布。 13—25 滚动轴承的密封的目的是为了防止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，并阻止润滑油流失 ，滚动轴承常用的三种密封方法为 接触式密封（中低速）、非接触式密封（高速）、 混合式密封（密封效果较好） 。 三、分析与思考题 13—26滚动轴承共分几大类型？写出它们的类型代号及名称，并说明各类轴承受何种载荷（径向或轴向）。 答： 13—27 为什么30000型和70000型轴承常成对使用？成对使用时，什么叫正装及反装？什么叫“面对面”及“背靠背”安装？试比较正装及反装的特点。 答：30000型和70000型轴承只能承受单方向的轴向力，成对安装时才能承受双向轴向力。同时这两类轴承的公称接触角α大于零，承受径向载荷时会产生内部轴向力，为避免轴在内部轴向力作用下产生轴向移动，30000型和70000型轴承通常应成对使用。 正装和反装是对轴的两个支承而言，两个支承上的轴承外套圈薄边相对（大口径）安装叫正装，外套圈厚边相对（小口径）安装叫反装。“面对面”和“背靠背”安装是对轴的一个支承而言，一个支承上的两个轴承大口径相对为“面对面” 班 级成 绩安装，小口径相对为“背靠背”安装。 正装：轴热伸长可能会使轴承卡死； 姓 名任课教师反装：轴热伸长会使受载滚动体个数减少。 学 号批改日期 - 2 - 机械设计作业集解答 13—28滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别？按公式L=(C/P)计算出的L是什么含义？ 答：轴承的寿命是指出现点蚀前的寿命（转速），是一般概念的寿命。在一批轴承中，各个轴承的寿命离散性很大。而基本额定寿命是指对于点蚀失效具有90%可靠度的寿命。是一个特定意义的ε寿命。L=(C/P)中的L为轴承的基本额定寿命，单位为106转。 13—29 滚动轴承基本额定动载荷C的含义是什么？当滚动轴承上作用的当量动载荷不超过C值时，轴承是否就不会发生点蚀破坏？为什么？ 答：C的含义见教材。 ε当P≤C时，轴承是否发生点蚀要具体分析。当说要求的工作寿命等于(C/P)时，出现点蚀的概率εε为10%；大于(C/P)时，概率大于10%；小于(C/P)时，概率小于10%。总有点蚀出现的可能性，仅概率大小不同。 13—30 对同一型号的滚动轴承，在某一工作状况下的基本额定寿命为L。若其它条件不变，仅将轴承所受的当量动载荷增加一倍，轴承的基本额定寿命将为多少？ 答：对于球轴承，当P→2P，L??(εC31C31)?()?L 2P8P81010C31C31对于滚子轴承，当P→2P，L??()?()?L 2P10.1P10.1 ε13—31 滚动轴承常见的失效形式有哪些？公式L=(C/P)是针对哪种失效形式建立起来的？ 答：滚动轴承常见的失效形式有：疲劳点蚀、塑性变形、磨粒磨损、粘着磨损（胶合）等。 ε公式L=(C/P)是针对疲劳点蚀失效形式建立起来的。 13—32 你所学的滚动轴承中，哪几类滚动轴承是内、外圈可分离的？ 答：29000、30000、N0000、NU0000、NJ0000、NA0000型轴承的内外圈是可以分离的。推力轴承51000和52000型轴承的轴圈和座圈是可以分离的。 13—33 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？ 答：29000、30000、70000、51000、52000型轴承的游隙大小是可变的，安装时应根据使用要求进行调整。其它轴承都有规定的游隙系列，使用时通常不调整游隙。游隙的大小可通过垫片、调整螺母等方法进项调整。 13—34 滚动轴承支承的轴系，其轴向固定的典型结构形式有三类： （1） 两支点各单向固定： （2） 一支点双向固定，另一支点游动： （3） 两支点游动。试问这三种类型各适用什么场合？ 答：两支点各单向固定的支承方式用于工作温度变化较小且支承跨度不大的短轴； 一支点双向固定，另一支点游动的支承方式用于工作温度变化较大且支承跨度较大的长轴； 两支点游动的支承方式用于人字齿轮的游动齿轮轴。 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 - 3 - 机械设计作业集解答 13—35 一高速旋转、传递较大功率且支承跨距较大的蜗杆轴，采用一对正装的圆锥滚子轴承作为支承。是否合适？为什么？ 答：因为蜗杆传动效率低。若传递功率大，转速高，则温升大。蜗杆采用正装结构时，蜗杆轴热伸长会使轴承卡死。如果采用反装结构，轴伸长不会使轴承卡死，但会使受载滚动体个数减少。因此，对这种蜗杆传动应采用一端双向固定，一端游动的支承方案。 13—36 滚动轴承的回转套圈和不回转套圈与轴颈或机座装配时所采用的配合性质有何不同？常 选用什么配合？其配合的松紧程度与圆柱公差标准中相同配合有何不同？ 答：滚动轴承回转套圈与轴颈或机座的配合应紧一些，常选用过盈配合；不回转套圈与轴颈或机座的配合应松一些，常选用间隙或过渡配合，目的在于允许其略有转动，工作中可适当改变套圈的受力位置，对提高寿命有利。 滚动轴承是标准件，配合应以它为基准。滚动轴承内孔的尺寸公差带采用上偏差为零、下偏差为负的分布，这与通常的基孔制配合中基准孔的尺寸公差带不同，因而滚动轴承内圈配合在采用同样的配合符号时，比通常圆柱公差标准中的基孔制配合略紧。滚动轴承外圈与机座孔的配合与圆柱公差标准中规定的基轴制同类配合相比较，配合性质的类别基本一致，但由于轴承外径的公差值较小，因而配合也较紧。 13—37 在圆锥齿轮传动中，小圆锥齿轮的轴常支承在套杯里，采用这种结构形式有何优点？ 答：采用这种结构形式有利于调整小圆锥齿轮轴的位置，目的在于保证锥顶重合，保证全齿宽啮合。同时通过调整轴承外圈或内圈的轴向位置，可使轴承达到理想的游隙或所要求的预紧程度。 13—38 滚动轴承常用的润滑方式有哪些？具体选用时应如何考虑？ 答：滚动轴承常用的润滑方式有油润滑、润滑脂及固体润滑剂润滑。 具体选用时主要根据滚动轴承的dn值选取适当的润滑方式，参见教材p324 13—39 接触式密封有哪几种常用的结构形式？分别适用于什么速度范围？ 答：接触式密封有： 1． 毡圈密封：这种密封主要用于润滑脂的场合，用于滑动速度小于4~5m/s的地方； 2． 唇形密封圈：用于滑动速度小于10~15m/s的地方； 3． 密封环：用于滑动速度小于60~100m/s的地方。 13—40 在唇形密封圈密封结构中，密封唇的方向与密封要求有何关系？ 答：在唇形密封圈密封结构中，密封唇的方向要朝向密封的部位，即如果主要是为了封油，密封唇应对着轴承（朝内）；如果主要是为了防止外物侵入，则密封唇应背着轴承（朝外）；如果两个作用都要有，最好使用密封唇反向放置的两个唇形密封圈。 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 - 4 - 机械设计作业集解答 四、设计计算题 13—41 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Fa=5000N，方向如图。已知两轴承的径向支反力Fr1=13600N,Fr2=22100N。轴的转速n=720r/min，运转中有中等冲击，轴承工作温度小于120°C。试计算轴承的寿命。 Fa 1 Fd1 ╳ Fr1 Fr2 Fd2 2 解：由《机设》表13-7知：Fd=Fr/(2y) 题13—41图 由《机设课程设计》查得30312圆锥滚子轴承：e?1.5tg?,y?0.4ctg?,Cr?162KN ??12?57?10???12.95278?,?e?0.345,y?1.74 Fd1?Fr1Fr21360022100??3908N,Fd2???6351N,方向如图示， 2?y2?1.742?1.743.48?Fd1?Fa?3908?5000?8908N?Fd2，轴承2压紧，轴承1放松 ?Fa1?Fd1?3908N,Fa2?Fd1?Fa?8908N ?Fa13908??0.287?e,Fr113600Fa28908??0.40?e,Fr222100103 ?P1?fpFr1?(1.2?1.8)?13600?(16320?24480)N? ?P2?fp(xFr2?yFa2)?(1.2?1.8)(0.4?22100?1.74?8908)?(29208?43812)N10?Cr??P2?P1?Lh?60n??P2 6?????10162000????60?720?29208?43812?6103?(6987?1809)h 班 级姓 名学 号- 5 - 成 绩任课教师批改日期