XXXX-最新陈立德版机械设计基础第15章课后题答案

第15章轴承15.1滚动轴承的主要类型有哪些？各有什么特点？答：（1）深沟球轴承。主要承受径向载荷，也能承受一定的双向轴向载荷、可用于较高转速。（2）圆锥子轴承。内、外圆可分离，除能承受径向载荷外，还能承受较大的单向轴向载荷。（3）推力球轴承。套圈可分离，承受单向轴向载荷。极限转速低。（4）角接触球轴承。可用于承受径向和较大轴向载荷，大则可承受轴向力越大。（5）圆柱滚子轴承。有一个套圈（内、外圈）可以分离，所以不能承受轴向载荷。由于是线接触，所以能承受较大径向载荷。（6）调心球轴承。双排球，外圈内球面、球心在轴线上，偏位角大，可自动调位。主要承受径向载荷，能承受较小的轴向载荷。15.2绘制下列滚动轴承的结构简图，并在图上表示出轴承的受力主向：6306、N306、7306ACJ，30306、51306。答：按表15.2中表示的简图及受力方向绘制。15.3滚动轴承的基本额定动载荷C与基本额定静载荷Cο在概念上有何不同，分别针对何种失效形式？答：（1）基本额定动载荷C与基本额定静载荷Cο在概念上区别在于“动”与“静”二字的区别。C是指轴承在L10（单位为106r）时轴承能承受的最大载荷值；Cο是指在静载荷下极低速运转的轴承。（2）C下的失效形式为点蚀破坏；Cο下为永久塑性变形。15.4何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？答：基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转教，或在恒定转速下运转的总工作小时数，分别用L10、L10h表示。当量动载荷是轴承在当量动载荷P作用下的寿命与在实际工作载荷（径向和轴向载荷）条件下的寿命相等。其计算方式为PraPfXFYF15.5滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？答：对于一般转速的轴承（10Y/minnnLim），如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速。对于低速轴承（n1r/min），可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以不发生塑性变形为准则的静强度计算。15.6滚动轴承寿命计算中载荷系数FP及温度系数Ft有何意义？静载荷计算时要考虑这两个系数吗？答：因滚动轴承工作时，各个元件上的载荷及应力都是变化的，当量动载荷只是一个理论值。实际上，轴承上的载荷，由于机器的惯性、零件精度高低等其他影响因素，往往Fr和Fa和实际是有差别的，而这种差别很难从理论上精确求出，为了计及这些影响，故引进载荷系数fP。一般轴承只能在低于120C的工作条件下使用，当轴承工作温度120Ct时，轴承元件材料组织变化，硬度降低等因素对轴承承载能力有影响，故引入温度系数fT。对静载荷计算时，一般不考虑这两个系数。15.7在进行滚动轴承组合设计时应考虑哪些问题？答：在进行轴承组合设计时应考虑如下几个问题：（1）轴承的轴向固定；（2）轴承组的轴向固定；（3）轴承组合的调整；（4）轴承组合支承部分的刚度和同轴度；（5）轴承的预紧；（6）轴承的配合与装拆；（7）轴承的润滑与密封等。15.8试说明角接触轴承内部轴向力FS产生的原因及其方向的判断方法。答：由于接触角的存在，使得轴承在承受径向载荷时会产生一个内部轴向力FS，其方向由外圈的宽边指向窄边。15.9为什么两端固定式轴向固定适用于工作温度不高的短轴，而一端固定、一端游动式则适用于工作温度高的长轴？答：主要原因为温度高时，轴的轴向变形量大，无法依靠轴承本身的游隙来补偿，只得依靠一端游动式来补偿。15.10为什么说轴承预紧能增加支承的刚度和提高旋转精度？答：预紧后能消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接触处产生弹性变形，这样就可提高轴承的刚度和旋转精度。15.11为什么角接触轴承通常要成对使用？答：其目的是消除或减小内部轴向力的影响。15.12列举工厂中滚动轴承与滑动轴承的实际应用。（去工厂实习时注意观察）答：学生去工厂进行实习，注意观察滚动轴承和滑动轴承的实际应用。15.13轴承常用的密封装置有哪些？各适用于什么场合？答：密封是为了阻止润滑剂从轴承中消失，也为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。按照密封的原理不同，可分为接触式密封和非接触式密封两大类，前一类用于速度不高的场合，后一类可用于高速。接触式密封有毡圈密封、皮碗密封等；非接触式密封有间隙式、迷宫式等。15.14滑动轴承有哪几种类型？各有什么特点？答：滑动轴承的类型有如下几种：（1）径向滑动轴承。承受径向载荷。（2）推力抽承。承受轴向载荷。15.15对轴瓦、轴承衬的材料有哪些基本要求？答：对轴瓦、轴承衬的材料有如下基本要求：（1）具有足够的抗冲击、抗压、抗疲劳强度。（2）具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性。（3）具有良好的顺应性和嵌藏性。；（4）具有良好的工艺性、导热性和耐腐蚀性。15.16试通过查阅手册比较6008、6208、6308、6408轴承的内径d、外径D、宽度B和基本额定动载荷C，并说明尺寸系列代号的意义。答：（1）6008。内径d为40mm，外径D为68mm，宽度B为15mm,基本额定动载荷rC为17.0kN。（2）6208。d=40mm，D=80mm，B=18mm,rC=29.5kN。（3）6308。d=40mm，D=90mm，B=23mm,rC=40.8kN。（4）6408。d=40mm，D=110mm，B=27mm,rC=65.5kN。在代号中，右起第一、二位数，表示内径代号，上述例子中为08，表示内径尺寸为08×5=40mm。在代号中，右起第三、四位数，表示尺寸系列代号。第三位为直径系列代号，第四位为宽度系列代号。如为01则可省略不表示。在6008中，第三位为0，表示直径系列代号，宽度系列代号也为0，可省略。在6208中，2为直径系列代号，在6308、6408中，3、4均为直径系列代号。代号中右起第五、六、七位表示类型代号。在此例中，由于宽度系列代号为0，省去，第四位就缺了，第五、六位等无数字，故类型代号就占第四位了。6代表深沟球轴承类型。15.17一深沟球轴承受径向载荷Fr=7500N，转速n=2000r/min，预期寿命h4000hL，中等冲击，温度小于100C。试计算轴承应有的径向基本额定动载荷rC值。解:(1)求当量动载荷。由表15.12取载荷系数fP=1.5,由式(15.2)得当量动载荷P为Pr1.5750011250NPfF(2)计算轴承的径向基本额定动载荷。由表15.14取fT=1，深沟球轴承寿命指数3，根据式(15.6)可得113hr66T6011250602000400088085N10110nLPCf所以该轴承应有的Cr=88085N。15.1830208轴承基本额定动载荷rC=63000N。（1）若当量动载荷P=6200N，工作转速n=750r/min,试计算轴承寿命L10h；（2）若工作转速n=960r/min，轴承的预期寿命h10000hL，求允许的最大当量动载荷。解：（1）根据式(15.5)得（取fT=1，103）10663T10h101016300050110h60607506200fCLnP（2）由式（15.5）6T10hh1060fCLLnP可得110663T10101630009359N606096010000hPfCnL所以，允许的最大当量动载荷9359NP。15.19直齿轮轴系用一对深沟球轴承支承，轴颈d=35mm,转速n=1450r/min，每个轴承受径向载荷rF=2100N，载荷平稳，预期寿命h8000NL，试选择轴承型号。解：（1）计算当量动载荷P。查表15.12取Pf=1.1，根据式(15.2)得Pr1.121002310NPfF（2）计算所需的径向额定动载荷。由式(15.6)得113h66T602310601450800020471N10110nLPCf（3）轴承型号。查手册，根据d=35mm选得6270轴承，其r25500N20471NC，故选用6207轴承合适。15.20一对7210C角接触球轴承分别受径向载荷Fr1=8000N，Fr2=5200N，轴向外载荷FA的方向如题15.20图所示。试求下列情况下各轴承的内部轴向力SF和轴向载荷aF。（1）FA=2200N；(2)FA=900N；(3)FA=1120N。题15.20图解：（1）FA=2200N。计算轴承内部轴向压力SF。根据表15.16，内部轴向力SrFeF，查轴承手册得7210C轴承orC=32000N。图a根据Aor22000.06932000FC，查表15.13得0.27e，则S1r1S2r20.2780002160N0.2752001404NFeFFeF因为S1S2AFFF，根据力的平衡条件有S1S1S2A'FFFF。所以a1S1S1S2A=+'=[phone]NFFFFFa2S21404NFF（2）A900NF，则Aor9000.02832000FC，查表15.53得0.04e，则图bS1r10.480003200NFeFS2r20.452002080NFeF因为S1S2AFFF，根据力的平衡条件有S1S22AsFFFF。所以a1S13200NFFa2S2S2S1A32009002300NFFFFF（3）A1120NF，则Aor11200.03532000FC，查表15.53得0.41e则图cS1r1S2r20.4180003280N,0.4152002132NFeFFeF因为S1S2AFFF，根据力的平衡条件有S1S2S2AFFFF。所以a1S1a2S2S23280N,FFFFFS1A328011202160NFF15.21如题15.21图所示的一对轴承组合，已知Fr1=7500N，Fr2=15000N,FA=3000N,转速n=1470r/min,轴承预期寿命h8000hL，载荷平稳，温度正常。试问采用30310轴承是否适用？题15.21图答：（1）计算轴承所受轴向载荷a1a2,FF。由手册查得30310轴承Y=1.7，e=0.35，rC=130000N，则r1S175002205.88N221.7FFYr2S2150004411.76N221.7FFY因S1AS2FFF，则S1AS2S2FFFF，轴承1放松，轴承2被压紧。故a1S12205.88NFFa2S2S2S1A5205.88FFFFFN（2）计算当量动载荷P。a1r12205.880.2947500FeFa2r25205.880.34715000FeF查表X1=1，Y1=0，2X=0.420.4cot1257'10''1.7Y,取fP=1.1，则1P11111.11750008250NraPfXFYF2P2r22a2PfXFYF1.10.4150001.75205.8816335N（3）验算基本额定动载荷。因P2P1，则应按P2计算，根据表15.14，取fT=1，则由式（15.6）可得1h6T6010nLPCf3106163356014708000116865.6N130000N110所以,采用30310轴承是适用的。15.22锥齿轮轴系选用一对30206/P6圆锥滚子轴承（如题15.22图所示）。已知轴的转速n=640r/min，锥齿轮平均分度圆直径dm=