陳立德版機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第15章課后題答案

1、第15章 軸承15.1 滾動(dòng)軸承的主要類型有哪些？各有什么特點(diǎn)？答：（1）深溝球軸承。主要承受徑向載荷，也能承受一定的雙向軸向載荷、可用于較高轉(zhuǎn)速。（2）圓錐子軸承。內(nèi)、外圓可分離，除能承受徑向載荷外，還能承受較大的單向軸向載荷。（3）推力球軸承。套圈可分離，承受單向軸向載荷。極限轉(zhuǎn)速低。（4）角接觸球軸承?？捎糜诔惺軓较蚝洼^大軸向載荷，大則可承受軸向力越大。（5）圓柱滾子軸承。有一個(gè)套圈（內(nèi)、外圈）可以分離，所以不能承受軸向載荷。由于是線接觸，所以能承受較大徑向載荷。（6）調(diào)心球軸承。雙排球，外圈內(nèi)球面、球心在軸線上，偏位角大，可自動(dòng)調(diào)位。主要承受徑向載荷，能承受較小的軸向載荷。15.2 繪

2、制下列滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并在圖上表示出軸承的受力主向：6306、N306、7306ACJ，30306、51306。答：按表15.2中表示的簡(jiǎn)圖及受力方向繪制。15.3滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷C與基本額定靜載荷C在概念上有何不同，分別針對(duì)何種失效形式？答：（1）基本額定動(dòng)載荷C與基本額定靜載荷C在概念上區(qū)別在于“動(dòng)”與“靜”二字的區(qū)別。C是指軸承在L10（單位為106r）時(shí)軸承能承受的最大載荷值；C是指在靜載荷下極低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承。（2）C下的失效形式為點(diǎn)蝕破壞；C下為永久塑性變形。15.4 何謂滾動(dòng)軸承的基本額定壽命？何謂當(dāng)量動(dòng)載荷？如何計(jì)算？答：基本額定壽命是指一批同型號(hào)的軸承在相同條件下運(yùn)

3、轉(zhuǎn)時(shí)，90%的軸承未發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)教，或在恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作小時(shí)數(shù)，分別用L10、L10h表示。當(dāng)量動(dòng)載荷是軸承在當(dāng)量動(dòng)載荷P作用下的壽命與在實(shí)際工作載荷（徑向和軸向載荷）條件下的壽命相等。其計(jì)算方式為15.5滾動(dòng)軸承失效的主要形式有哪些？計(jì)算準(zhǔn)則是什么？答：對(duì)于一般轉(zhuǎn)速的軸承（10Y/min<n<nLim），如果軸承的制造、保管、安裝、使用等條件均良好時(shí)，軸承的主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，因此應(yīng)以疲勞強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算。對(duì)于高速軸承，除疲勞點(diǎn)蝕外其工作表面的過(guò)熱也是重要的失效形式，因此除需進(jìn)行壽命計(jì)算外還應(yīng)校驗(yàn)其極限轉(zhuǎn)速。對(duì)于低速軸承（n<1r/mi

4、n），可近似地認(rèn)為軸承各元件是在靜應(yīng)力作用下工作的，其失效形式為塑性變形，應(yīng)進(jìn)行以不發(fā)生塑性變形為準(zhǔn)則的靜強(qiáng)度計(jì)算。15.6 滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算中載荷系數(shù)FP及溫度系數(shù)Ft有何意義？靜載荷計(jì)算時(shí)要考慮這兩個(gè)系數(shù)嗎？ 答：因滾動(dòng)軸承工作時(shí)，各個(gè)元件上的載荷及應(yīng)力都是變化的，當(dāng)量動(dòng)載荷只是一個(gè)理論值。實(shí)際上，軸承上的載荷，由于機(jī)器的慣性、零件精度高低等其他影響因素，往往Fr和Fa和實(shí)際是有差別的，而這種差別很難從理論上精確求出，為了計(jì)及這些影響，故引進(jìn)載荷系數(shù)fP。一般軸承只能在低于的工作條件下使用，當(dāng)軸承工作溫度時(shí)，軸承元件材料組織變化，硬度降低等因素對(duì)軸承承載能力有影響，故引入溫度系數(shù)fT。對(duì)靜

5、載荷計(jì)算時(shí)，一般不考慮這兩個(gè)系數(shù)。15.7 在進(jìn)行滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？答：在進(jìn)行軸承組合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下幾個(gè)問(wèn)題：（1）軸承的軸向固定；（2）軸承組的軸向固定；（3）軸承組合的調(diào)整；（4）軸承組合支承部分的剛度和同軸度；（5）軸承的預(yù)緊；（6）軸承的配合與裝拆；（7）軸承的潤(rùn)滑與密封等。15.8 試說(shuō)明角接觸軸承內(nèi)部軸向力FS產(chǎn)生的原因及其方向的判斷方法。答：由于接觸角的存在，使得軸承在承受徑向載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部軸向力FS，其方向由外圈的寬邊指向窄邊。15.9 為什么兩端固定式軸向固定適用于工作溫度不高的短軸，而一端固定、一端游動(dòng)式則適用于工作溫度高的長(zhǎng)軸？答：主要原因?yàn)闇囟雀?/p>

6、時(shí)，軸的軸向變形量大，無(wú)法依靠軸承本身的游隙來(lái)補(bǔ)償，只得依靠一端游動(dòng)式來(lái)補(bǔ)償。15.10 為什么說(shuō)軸承預(yù)緊能增加支承的剛度和提高旋轉(zhuǎn)精度？答：預(yù)緊后能消除軸承的游隙并使?jié)L動(dòng)體和內(nèi)、外圈接觸處產(chǎn)生彈性變形，這樣就可提高軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。15.11 為什么角接觸軸承通常要成對(duì)使用？答：其目的是消除或減小內(nèi)部軸向力的影響。15.12 列舉工廠中滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的實(shí)際應(yīng)用。（去工廠實(shí)習(xí)時(shí)注意觀察）答：學(xué)生去工廠進(jìn)行實(shí)習(xí)，注意觀察滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的實(shí)際應(yīng)用。15.13 軸承常用的密封裝置有哪些？各適用于什么場(chǎng)合？答：密封是為了阻止?jié)櫥瑒妮S承中消失，也為了防止外界灰塵、水分等侵入軸承。按照密封的

7、原理不同，可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類，前一類用于速度不高的場(chǎng)合，后一類可用于高速。接觸式密封有氈圈密封、皮碗密封等；非接觸式密封有間隙式、迷宮式等。15.14 滑動(dòng)軸承有哪幾種類型？各有什么特點(diǎn)？答：滑動(dòng)軸承的類型有如下幾種：（1） 徑向滑動(dòng)軸承。承受徑向載荷。（2） 推力抽承。承受軸向載荷。15.15 對(duì)軸瓦、軸承襯的材料有哪些基本要求？答：對(duì)軸瓦、軸承襯的材料有如下基本要求：（1） 具有足夠的抗沖擊、抗壓、抗疲勞強(qiáng)度。（2） 具有良好的減摩性、耐磨性和磨合性。（3） 具有良好的順應(yīng)性和嵌藏性。；（4） 具有良好的工藝性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性。15.16 試通過(guò)查閱手冊(cè)比較6008、6

8、208、6308、6408軸承的內(nèi)徑d、外徑D、寬度B和基本額定動(dòng)載荷C，并說(shuō)明尺寸系列代號(hào)的意義。答：（1）6008。內(nèi)徑d為40mm，外徑D為68mm，寬度B為15mm,基本額定動(dòng)載荷為17.0kN。（2）6208。d=40mm，D=80mm，B=18mm, =29.5kN。（3）6308。d=40mm，D=90mm，B=23mm, =40.8kN。（4）6408。d=40mm，D=110mm，B=27mm, =65.5kN。在代號(hào)中，右起第一、二位數(shù)，表示內(nèi)徑代號(hào)，上述例子中為08，表示內(nèi)徑尺寸為08×5=40mm。在代號(hào)中，右起第三、四位數(shù)，表示尺寸系列代號(hào)。第三位為直徑系列

9、代號(hào)，第四位為寬度系列代號(hào)。如為01則可省略不表示。在6008中，第三位為0，表示直徑系列代號(hào)，寬度系列代號(hào)也為0，可省略。在6208中，2為直徑系列代號(hào)，在6308、6408中，3、4均為直徑系列代號(hào)。代號(hào)中右起第五、六、七位表示類型代號(hào)。在此例中，由于寬度系列代號(hào)為0，省去，第四位就缺了，第五、六位等無(wú)數(shù)字，故類型代號(hào)就占第四位了。6代表深溝球軸承類型。15.17 一深溝球軸承受徑向載荷Fr=7500N，轉(zhuǎn)速n=2000r/min，預(yù)期壽命，中等沖擊，溫度小于。試計(jì)算軸承應(yīng)有的徑向基本額定動(dòng)載荷值。解:(1)求當(dāng)量動(dòng)載荷。由表15.12取載荷系數(shù)fP=1.5,由式(15.2)得當(dāng)量動(dòng)載荷P

10、為(2)計(jì)算軸承的徑向基本額定動(dòng)載荷。由表15.14取fT=1，深溝球軸承壽命指數(shù)，根據(jù)式(15.6)可得所以該軸承應(yīng)有的Cr=88085N。15.18 30208軸承基本額定動(dòng)載荷=63000N。（1）若當(dāng)量動(dòng)載荷P=6200N，工作轉(zhuǎn)速n=750r/min,試計(jì)算軸承壽命L10h；（2）若工作轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸承的預(yù)期壽命，求允許的最大當(dāng)量動(dòng)載荷。解：（1）根據(jù)式(15.5)得（取fT=1，）（2）由式（15.5） 可得所以，允許的最大當(dāng)量動(dòng)載荷。15.19 直齒輪軸系用一對(duì)深溝球軸承支承，軸頸d=35mm,轉(zhuǎn)速n=1450r/min，每個(gè)軸承受徑向載荷=2100N，載荷平穩(wěn)，預(yù)

11、期壽命，試選擇軸承型號(hào)。解：（1）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P。查表15.12取=1.1，根據(jù)式(15.2)得 （2）計(jì)算所需的徑向額定動(dòng)載荷。由式(15.6)得 （3） 軸承型號(hào)。查手冊(cè)，根據(jù)d=35mm選得6270軸承，其，故選用6207軸承合適。15.20 一對(duì)7210C角接觸球軸承分別受徑向載荷Fr1=8000N，F(xiàn)r2=5200N，軸向外載荷FA的方向如題15.20圖所示。試求下列情況下各軸承的內(nèi)部軸向力和軸向載荷。（1）FA=2200N；(2)FA=900N；(3)FA=1120N。題15.20圖解：（1）FA=2200N。計(jì)算軸承內(nèi)部軸向壓力。根據(jù)表15.16，內(nèi)部軸向力，查軸承手冊(cè)得721

12、0C軸承=32000N。圖a根據(jù)，查表15.13得，則因?yàn)?，根?jù)力的平衡條件有。所以（2），則，查表15.53得，則圖b ，因?yàn)?，根?jù)力的平衡條件有。所以（3），則，查表15.53得則圖c因?yàn)?，根?jù)力的平衡條件有。所以15.21 如題15.21圖所示的一對(duì)軸承組合，已知Fr1=7500N，F(xiàn)r2=15000N,FA=3000N,轉(zhuǎn)速n=1470r/min,軸承預(yù)期壽命，載荷平穩(wěn)，溫度正常。試問(wèn)采用30310軸承是否適用？題15.21圖答：（1）計(jì)算軸承所受軸向載荷。由手冊(cè)查得30310軸承Y=1.7，e=0.35，=130000N，則因，則，軸承1放松，軸承2被壓緊。故，N（2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷

13、P。 ，查表X1=1，Y1=0，=0.4 ,取fP=1.1，則（3）驗(yàn)算基本額定動(dòng)載荷。因P2>P1，則應(yīng)按P2計(jì)算，根據(jù)表15.14，取fT=1，則由式（15.6）可得 所以,采用30310軸承是適用的。15.22 錐齒輪軸系選用一對(duì)30206/P6圓錐滾子軸承（如題15.22圖所示）。已知軸的轉(zhuǎn)速n=640r/min，錐齒輪平均分度圓直徑dm=56.25mm，作用于錐齒輪上的圓周力F1=2260N，徑向力F2=760N，軸向力F a=292N。試求該對(duì)軸承的壽命。題15.22圖答：（1）計(jì)算軸承的徑向支反力，畫受力圖如題15.22答案圖所示；畫出水平面受力圖如題15.22答案圖b所示，求F1H、F2H。由 得 ， 圖a、b、c畫出垂直平面受力圖如題15.22答案圖c所示，求F1V、F2V 。 得，合成反支力：