機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第12章 習(xí)題及解答

第12章習(xí)題及解答12.1 滾動(dòng)軸承主要類型有哪幾種？各有何特點(diǎn)？試畫出它們的結(jié)構(gòu)簡圖。解: 請(qǐng)參閱教材表14.1。12.2 說明下列型號(hào)軸承的類型、尺寸、系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及精度等級(jí)：32210E，52411/P5，61805，7312AC，NU2204E。解 ：32210E-圓錐滾子軸承、寬輕系列、內(nèi)徑50、加強(qiáng)型；52411/P5-推力球軸承、寬重系列、內(nèi)徑55、游隙5級(jí)；61805-深溝球軸承、正常超輕、內(nèi)徑25；7312AC-角接觸球軸承、窄中系列、內(nèi)徑60、接觸角25°；NU2204E-無擋邊圓柱滾子軸承、窄輕系列、內(nèi)徑20、加強(qiáng)型。12.3 選擇滾動(dòng)軸承應(yīng)考慮哪些因素？試舉出12個(gè)實(shí)例說明之。解 ：載荷性質(zhì)、轉(zhuǎn)速、價(jià)格等。12.4 滾動(dòng)軸承的主要失效形式是什么？應(yīng)怎樣采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？解：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形；壽命、靜載荷校核。12.5 試按滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算公式分析：（1） 轉(zhuǎn)速一定的7207C軸承，其額定動(dòng)載荷從C增為2C時(shí)，壽命是否增加一倍？解: 由公式可知, 當(dāng)額定動(dòng)載荷從C增為2C時(shí),壽命增加應(yīng)為(2) 轉(zhuǎn)速一定的7207C軸承，其當(dāng)量動(dòng)載荷從P增為2P時(shí)，壽命是否由Lh下降為Lh/2？解: 由公式可知, 當(dāng)其當(dāng)量動(dòng)載荷從P增為2P時(shí),壽命下降應(yīng)為(3) 當(dāng)量動(dòng)載荷一定的7207C軸承，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速由n增為2n時(shí)，其壽命有何變化？解: 由公式可知, 當(dāng)工作轉(zhuǎn)速由n增為2n時(shí)，其壽命為原來的12.6 選擇下列正確答案。滾動(dòng)軸承的額定壽命是指一批相同的軸承，在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)其中 10% 的軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所達(dá)到的壽命。（a） 1%（b） 5%（c） 10%（d） 50%12.7 一礦山機(jī)械的轉(zhuǎn)軸，兩端用6313深溝球軸承；每個(gè)軸承受徑向載荷 R=5400 N，軸的軸向載荷A=2650 N，軸的轉(zhuǎn)速n=1250 r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，預(yù)期壽命Lh=5000 h，問是否適用？解: （1）由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得6313深溝球軸承的C0=56500 N , A/C0= 2650/56500=0.0469,查表14.11 得 e=0.25 （2） 而A/R= 2650/5400=0.49e, 查表14.11 得X=0.56,Y=1.85,故徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為P=0.56×5400+1.85×2650=7926.5(3) 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得6313深溝球軸承的C=72200, 因t<100°C，由表14.8查得fT=1，因載荷有輕微沖擊，由表14.9查得fF=1.1，對(duì)球軸承取e=3。將以上有關(guān)數(shù)據(jù)代入下式 5000,故該深溝球軸承適用。12.8 根據(jù)工作條件，某機(jī)械傳動(dòng)裝置中軸的兩端各采用一深溝球軸承，軸頸直徑d=35mm，轉(zhuǎn)速n=1460r/min，每個(gè)軸承受徑向負(fù)荷R=2500N，常溫下工作，負(fù)荷平穩(wěn)，預(yù)期壽命Lh=8000h，試選擇軸承的型號(hào)。解: （1）初選軸承的型號(hào)為6307, 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得6307深溝球軸承的C0r=17800 N, Cr=25800(2) 由于軸承在常溫下工作,由表14.8查得fT=1，載荷負(fù)荷平穩(wěn)，由表14.9查得fF=1.0，對(duì)球軸承取e=3。將以上有關(guān)數(shù)據(jù)代入下式 得Lh=8000h故可選軸承的型號(hào)為6307。12.9 一深溝球軸承 6304承受徑向力 R=4 kN，載荷平穩(wěn)；轉(zhuǎn)速n=960 r/min，室溫下工作，試求該軸承的額定壽命，并說明能達(dá)到或超過此壽命的概率。若載荷改為R=2 kN時(shí)，軸承的額定壽命是多少？解: （1）由于軸承在常溫下工作,由表14.8查得fT=1，載荷負(fù)荷平穩(wěn)，由表14.9查得fF=1.0，對(duì)球軸承取e=3。將以上有關(guān)數(shù)據(jù)代入下式 得 h能達(dá)到或超過此壽命的概率為10%。若載荷改為R=2 kN時(shí)，則軸承的額定壽命為 h12.10 圖14.25所示為一對(duì)7209C軸承，承受徑向負(fù)荷R1=8 k N，R2=5 k N，試求當(dāng)軸上作用的軸向負(fù)荷為FA=2 k N時(shí)，軸承所受的軸向負(fù)荷A1與A2。圖14.25圖 14.26解: （1）計(jì)算軸承1、2的軸向力AA、AB 由表14.12可知70000C型軸承的內(nèi)部軸向力SA、SB為 S1=0.5R1=0.5×8 =4 k N S2=0.5R1=0.5×5 =2.5 k N因?yàn)镾2FA=2.5+2=4.5 S1=4所以軸承1被壓緊,則二軸承所受的軸向負(fù)荷A1與A2為 A1 = S2FA=4.5 kN A2=S2 =2.5 kN12.11 如圖14.26中一對(duì)30307圓錐滾子軸承，已知軸承1和軸承2的徑向載荷分別為R1=584N，R2=1776N，軸上作用的軸向載荷FA=146N。軸承載荷有中等沖擊，工作溫度不大于100°C，試求軸承1和軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷P。解: （1）計(jì)算軸承1、2的軸向力AA、AB 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得30307圓錐滾子軸承的Cr=71200 N, C0r=50200 N , Y = 1.9, e=0.31 表14.12可知圓錐滾子軸承軸承的內(nèi)部軸向力SA、SB為 S1= R1/2Y=584/（2×1.9）=153.6 N S2= R2/2Y=1776/（2×1.9）=467.4 N因?yàn)镾2FA=467.4+146=613.4 S1=153.6所以軸承1被壓緊,則二軸承所受的軸向負(fù)荷A1與A2為 A1 = S2FA=613.4 N A2=S2=467.4 N(2) 計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷查表18-11可得X1=0.40、Y1=1.9；X2=1、Y2=0。故當(dāng)量動(dòng)載荷為 12.12 一雙向推力球軸承52310，受軸向負(fù)荷A=4800N，軸的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，負(fù)荷有中等沖擊，試計(jì)算其額定壽命。解：（1）查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得52310的Cr=74.5 kN（2）P=A=4800 N（3）取fT=1.0，fF=1.4，則軸承的額定壽命為 h12.13 某機(jī)械的轉(zhuǎn)軸，兩端各用一個(gè)徑向軸承支持。已知軸頸d=40 mm，轉(zhuǎn)速n=1000 r/min，每個(gè)軸承的徑向載荷R=5880 N，載荷平穩(wěn)，工作溫度t=125°C，預(yù)期壽命Lh=5000 h，試分別按深溝球軸承和圓柱滾子軸承選擇型號(hào)。并比較之。解：（1）初選深溝球軸承和圓柱滾子軸承型號(hào)為6208(Cr=22800, C0r=15800)和N2208(Cr=36500, C0r=24000)(2) 由表14.8查得fT=0.95，載荷負(fù)荷平穩(wěn)，由表14.9查得fF=1.0，對(duì)球軸承取e=3, 對(duì)滾子軸承e=10/3。將以上有關(guān)數(shù)據(jù)代入下式 對(duì)球軸承 h, 不滿足要求, 再選6408 (Cr=50200, C0r=37800),得 h對(duì)圓柱滾子軸承 h可看出圓柱滾子軸承比球軸承的承載能力大得多。12.14 根據(jù)工作要求選用內(nèi)徑d=50 mm的圓柱滾子軸承。軸承的徑向載荷R=39.2 k N，軸的轉(zhuǎn)速n=85 r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)條件正常，預(yù)期壽命Lh=1250 h，試選擇軸承型號(hào)。解：（1）初選圓柱滾子軸承型號(hào)為N410(Cr=11500)（2）P=R=39200 N（3）取fT=1.0，fF=1.0, 代入下式, 得 h所選軸承型號(hào)為N410合適。12.15 一齒輪軸由一對(duì) 30206軸承支承，支點(diǎn)間的跨距為 200 mm，齒輪位于兩支點(diǎn)的中央。已知齒輪模數(shù)mn=2.5 mm，齒數(shù)z1=17，螺旋角b=16.5°，傳遞功率P=2.6 kW，齒輪軸的轉(zhuǎn)速n=384r/min。試求軸承的額定壽命。解： (1) 計(jì)算齒輪的作用力 N·mm N N N(2) 計(jì)算軸向力 R2V=457.98 R1V=649.5 R1H= R2H =1458.75 軸承采用面對(duì)面布置, 因S2+ FA=477.8+864.2=1342> S1, 故軸承1被壓緊, 軸承2被放松。則A1=1342 N，A2=477.8 N(3)計(jì)算軸承的壽命查手冊(cè)得30206的Cr=41.2 kN, C0r=29.5 kN, e=0.37, Y=1.6 P1=0.4R1+1.6A1 =0.4×1596.8+1.6×1342=2785.92 N。P2=R2=1528.95 N取fT=1.0，fF=1.0則 h12.16 指出圖14.27中各圖的錯(cuò)誤，說明其錯(cuò)誤原因，并加以改正。圖14.27解：（a）編號(hào)見圖。1. 軸肩過高，應(yīng)低于軸承內(nèi)圈端面高度；2. 軸應(yīng)比輪轂短23mm；3. 鍵槽太長，應(yīng)縮短；4. 套筒過高，應(yīng)低于軸承內(nèi)圈端面高度；5. 應(yīng)留間隙；6. 應(yīng)設(shè)密封；7. 應(yīng)有軸向定位（軸肩）；8. 應(yīng)有周向定位（鍵）。9.裝軸承的軸段太長, 軸承右端的軸徑應(yīng)縮小。10.兩端的軸承端蓋應(yīng)有調(diào)整墊片。解：（b）1. 左邊軸承的軸肩過高，應(yīng)低于軸承內(nèi)圈端面高度； 2. 軸應(yīng)比蝸輪輪轂短23mm；3. 右邊軸承的套筒過高，應(yīng)低于軸承內(nèi)圈端面高度；4. 聯(lián)軸器不應(yīng)與軸承端蓋接觸, 應(yīng)分開; 5. 聯(lián)軸器右端不應(yīng)加壓板,應(yīng)去掉; 6. 兩端的軸承端蓋應(yīng)有調(diào)整墊片。7. 二個(gè)鍵槽應(yīng)在同一母線上。解：（c）1. 應(yīng)留間隙， 應(yīng)設(shè)密封；2. 軸承端蓋沒有頂住軸承外圈; 3. 二端軸承端蓋應(yīng)有調(diào)整墊片;4. 軸承座孔不需要凸肩; 5. 軸環(huán)過高，應(yīng)低于軸承內(nèi)圈端面高度；6. 箱體應(yīng)有約高2-3mm的凸臺(tái), 7. 應(yīng)有套筒定位,作軸承和齒輪的軸向固定; 8. 鍵槽太長，應(yīng)縮短。