第十五章 轴的设计计算习题解答 - 图文

第十五章 轴的设计计算习题及参考解答

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％ 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 。

1

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=10 000N，转速n=300r/min，轻度冲击（fp=1.35），脂润滑，预期寿命为2 000h。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=50 000N，立柱转速n=3 r/min，立柱重量W=20

2

000N，立柱端的轴颈直径d=60 mm。

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/（%） 30 15 55 注：有轻度冲击（fp=1.2）。

39 某球轴承的转速n=400 r/min，当量动载荷P=5 800N，求得其基本额定寿命为7 000h。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3 700h、14 000h，轴承可靠度是多少？

40 某蜗杆轴转速n=1 440r/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=1 000N（固定端）、Fr2=450N（游动端），轴上的轴向载荷Fx=3 000N，要求

径向载荷Fr/N 2 000 4 500 8 900 转速n/（r/min） 1 000 300 100 ?≥2 500h。试校核固定端轴承是否满足寿命要求。 蜗杆轴承寿命Lh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。

3

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。

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=5848 N

s1方向向右，即???；

FFs2=0.68Fr2=0.68×12500=8500 N

s2方向向左，即???；

F（2）外部轴向力合成：

Fx=Fx2–Fx1=5000-3000=2000 N

x??方向向左，即?；

F（3）求轴承的轴向力Fa： 轴向力分布图为

Fs2Fs1Fx?????????

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?10500NFa2?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。求轴承所受的轴向力Fa。

解题要点：

（1）求内部轴向力Fs：

Fs1?

Ft113600??4000 N 2Y2?1.74 s1方向向右，即???

FFs2?Fr222100??6500 N 2Y2?1.7Fs2方向向左，即???。

（2）求轴承的轴向力Fa：

Fs2Fs1Fx?????????

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}?4000NFa2?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）

离

??13.8mm,

FR1H?FR2HFt?501240?50??620 N

100100F?1501240?150?t??1860 N

1001002）轴垂直面支反力（见图解b）

FR1V?FR2V50Fr?Fxdm/250?400?240?56.25/2??133 N

100100150Fr?Fxdm/250?400?240?56.25/2???533 N

1001003）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=FR1=634N，Fr2=FR2=1935N。 （3）计算轴承的轴向力。

5

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