机械设计基础16滚动轴承
高等教育出版社第16章 机械设计基础第五版滚动轴承
计算准则： 一般轴承 —疲劳寿命计算（针对点蚀） 静强度计算
低速或摆动轴承 —只进行静强度计算
高速轴承 —进行疲劳寿命计算、校验极限转速。
二、轴承寿命
轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体材料出现第 一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对 于另一个套圈的总转数，或在某一转 速下的工作小时数。
由于制造精度、材料的差异，即使是同样的材 料、同样的尺寸以及同一批生产出来的轴承，在完 全相同的条件下工作，它们的寿命也不相同，也会 产生和大得差异，甚至相差达到几十倍。 一个具体的轴承很难预知其确切的寿命，但 试验表明，轴承的可靠性与寿命之间有如P278图 16-6的关系曲线。
如图所示，有两种 受力情况：
（1）若FA+FS2>FS1
由于轴向固定，轴不能向右 移动，即轴承1被压紧，由力 的平衡条件得： FA
O1
O2
轴承1（压紧端）承受的轴向载荷为：
Fa1 FA Fs 2
轴承2（放松端）承受的轴向载荷为：
Fa 2 FS 2
（1）若FA+FS2<FS1
即FS1-FA>FS2，则轴承2被压紧，由力的平衡 条件得： 轴承1（放松端）承受的轴向载荷：
N
三、当量动载荷的计算
滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的试验 向心轴承是指轴承受纯径向载荷， 条件下确定的。
推力轴承是指承受中心轴向载荷。
如果作用在轴上的实际载荷既有径向载荷， 又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与试验 条件相当的载荷后，才能和基本额定动载荷进行 比较。换算后的载荷是一种假定的载荷，故称为 当量动载荷： 径向载荷 轴向载荷
图a所示的为外圈宽边相对（背对背）安装， 称为反装。图b的为外圈窄边相对（面对面）安装， 称为正装。
机械设计基础习题
《机械设计基础》习题机械设计部分目录8 机械零件设计概论9 联接10 齿轮传动11 蜗杆传动12 带传动13 链传动14 轴15滑动轴承16 滚动轴承17 联轴器、离合器及制动器18 弹簧19机械传动系统设计8机械零件设计概论思考题8-1 机械零件设计的基本要求是什么？8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。
8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？8-4 复习材料及热处理问题。
复习公差与配合问题。
8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？8-8 主要的摩擦状态有哪四种？8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？9 联 接思 考 题9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为什么多线螺纹主要用于传动？9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。
9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。
9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。
9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。
9-11 平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，相隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。
《机械设计基础》试题库_滚动轴承
第16章滚动轴承习题与参考答案一、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2B. 3或7C. N或NUD. 6或NA2 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=r1B. r＞r lC. r＜r1D. r≤r l5 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。
《机械设计基础》 第五篇 通用机械零部件 第16章
上一页 下一页 返回
１６.１轴
• 轴颈和轴头的直径应取标准值，直径的大小由与之相配合部件的内孔 决定。轴上螺纹、花键部分必须符合相应的标准。
• ２.轴上零件的轴向定位及固定 • 轴向定位及固定是使零件在轴上有确定的轴向位置。轴上零件的轴向
外形不同又可分为光轴（如图１６－３所示）和阶梯轴（如图１６－ １所示）。由于阶梯轴上的零件便于拆装与固定，又能节省材料和减 轻重量，所以在机械中应用最为广泛。
上一页 下一页 返回
１６.１轴
• ② 曲轴。轴线不为直线的轴称为曲轴，如图１６－４所示，是机械 中的专用零件。
• ③ 挠性轴。还有一种可以把回转运动灵活地传到任何位置的钢丝软 轴，也称为挠性轴，如图１６－５所示。它是由多组钢丝分层卷绕而 成的，其主要特点是具有良好的挠性，常用于医疗器械、汽车里程表 和电动的手持小型机具（如铰孔机等）的传动等。
定位及固定是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证 的。与轮毂相配装的轴段长度，一般应略小于轮毂宽２～３ｍｍ。常 用的轴向定位及固定的方法如表１６－２所示。 • ３.轴上零件的周向定位及固定 • 为了满足机器传递运动和扭矩的要求，轴上零件除了需要轴向定位外 ，还必须有可靠的周向定位。
上一页 下一页 返回
示。
上一页 下一页 返回
１６.１轴
• （３）为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴端及轴肩一般均应制 出４５°的倒角。
• （４）为便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽和越程 槽等尺寸一致。
• （５）为便于轴上零件的装拆和固定，常将轴设计成阶梯形。如图１ ６－１０所示为阶梯轴上零件的装拆图。图中表明，可依次把齿轮、 套筒、左端滚动轴承、轴承盖、带轮和轴端挡圈从轴的左端装入。由 于轴的各段直径不同，当零件往轴上装配时，既不擦伤配合表面，又 装配方便。右端滚动轴承从轴的右端装入，为使左、右端滚动轴承易 于拆卸，套筒厚度和轴肩高度均应小于滚动轴承内圈的厚度。
机械设计基础--滚动轴承
?
RV2 RH2 Fr
角 接 触 球 轴 承
RV1 RH1 1,角接触轴承的派生轴向力 Fs O -支反力作用点,即法线与轴线的交点. 向心角接触轴承(角接触球轴承,圆锥滚子 轴承)受纯径向载荷作用后,会产生派生轴 FS 向分力 FS . O F 派生轴向力: si ≈ 1.25 Fr tgα 注意 F 的
Fr1 ● 若 FS1 + FA > FS2
Fr2
轴向合力向右,轴有向右移动的趋势,
但外圈被固定, 右轴承被压紧,会产生反力FS2′, 即:Fa1=FS1 (放松端) 使轴向力平衡, 使得 FS 1 + FA = FS 2 + FS 2 ′ FS2 和 FS2′ 都是右轴承所受的力,故: Fa 2 = FS 2 + FS 2 ′ = FS 1 + FA 而左轴承被放松, 故:Fa1 = FS 1
(放松端)
1 FS2′
FS1
2
FA
FS2
● 若 FS2 + FA < FS1, 轴向合力向左,轴有向左移动的趋势, 右轴承被压紧,会产生反力FS 2′, 使轴向力平衡:
FS 1 = FS 2 + FA + FS 2 ′ Fa1 = FS 1
(放松端)
∴
Fa 2 = FS 1 FA(压紧端)
归纳如下: 根据排列方式判明派生轴向力 FS 1,FS2 的方向; 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向, 分析哪端轴承被"压紧",哪端轴承被"放松"; "放松"端的轴向载荷等于自身的内部轴向力, "压紧"端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力 后其它轴向力的代数和. 对于能够承受少量轴向力而α=0 的向心轴承: (如深沟球轴承) 因为:α=0 , FS1=0 ,FS2= 0 所以:Fa=FA 图中: Fa1=0 Fr1 Fa2=FA FA
机械设计基础考试重点归纳
FR
N0000
FR
类型代号： 类型代号：
（N0000）
双列圆柱滚子 双列圆柱滚子轴承 圆柱滚
（NN0000） 9. 滚针轴承
结构特点：内外圈可分离， 结构特点：内外圈可分离，可以没有
保持架 只能承受径向负荷F 承载类型——只能承受径向负荷 R， 只能承受径向负荷 不能承受轴向负荷。 不能承受轴向负荷。
α
FR
承载类型——能同时承受径向负 载类型 荷FR与单向轴向负荷FA 类型代号： （70000） 类型代号： 使用要求： 使用要求：成对使用 FA
8.圆柱滚子轴承 8.圆柱滚子 圆柱滚
结构特点： 结构特点：内外圈可分离
只能承受径向负荷F 承载类型——只能承受径向负荷 R， 只能承受径向负荷 不能承受轴向负荷。 不能承受轴向负荷。 外圈无挡边圆柱滚子 外圈无挡边圆柱滚子轴承 圆柱滚
FA
3.推力调心滚子轴承 3.推力调心滚子轴承 轴向负荷F 承载类型——可承很大的轴向负荷 A 载类型 可 很大的轴向负荷 和一定径向负荷 R 和一定径向负荷F 径向负荷 特点——具有调心性能，θ=20~30 具有调心性能， 特点 具有调心性能 类型代号：（29000） 类型代号： 000） FR
α
FR
FA
5.推力球轴承 5.推力球轴承
结构特点： 内孔较小，装在轴上） 结构特点：由紧圈（内孔较小，装在轴上） 内孔较大，装在机座上） 松圈（内孔较大，装在机座上）和滚动体
组成，套圈与滚动体可分离。 组成，套圈与滚动体可分离。
紧圈
滚动体
FA
只能受轴向负荷F 承载类型——只能受轴向负荷FA 载类型 只能受轴向负荷 极限转速低
v2 t1 ϕ1 180º +θ θ • k= v = t = ϕ = 180º −θ 1 2 2 180º +θ θ • k= 180º −θ θ=180º k −1 k+1
国家开放大学《机械设计基础》试卷及参考答案(2套)
国家开放大学煤炭学院形考试卷考试科目：机械设计基础试卷代号：试卷说明：1、本试卷共6 页，三种题型，满分100分。
2、本次考试为闭卷，考试时间为90分钟。
一、单项选择题（共30题，每小题2分，计60分。
选出一个正确的答案，并将字母标号填在括号内。
）1. 划分材料是塑性或脆性的标准，主要取决于（）。
A．材料的强度极限B．材料在变形过程中有无屈服现象C．材料硬度的大小D．材料疲劳极限2. 螺纹连接防松的根本在于防止（）之间的相对转动。
A．螺栓和螺母B．螺栓和被连接件C．螺母和被连接件D．被连接件和被连接件3. 在下列各种防松方法中，利用摩擦原理防松的方法是（）。
A．弹簧垫圈B．开口销C．焊接D．止动垫片4. 平键的截面尺寸（b、h）通常是根据（）按标准选择。
A．轴的直径B．轴传递转矩的大小C．传递功率的大小D．轮毂装配到轴上较方便5．标准直齿圆柱齿轮的齿形系数Y Fa取决于（）。
A．模数B．齿数C．齿宽系数D．齿面硬度6. 45钢齿轮，经调质处理后其硬度值为（）。
A．45～50HRC B．220～270HBS C．160～180HBS D．320～350HBS7. 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般（）。
A．按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度B．按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度C．只需按接触强度设计D．只需按弯曲强度设计8. 对于齿面硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，在工程设计时一般先按（）计算。
A．接触强度B．弯曲强度C．磨损条件D．胶合条件9. 如果齿轮的模数、转速和传递的功率不变，增加齿轮的直径，则齿轮的（）。
A．接触强度减小B．弯曲强度增加C．接触强度增大D．都不是10. 蜗杆传动中，将蜗杆分度圆直径定为标准值是为了（）。
A．使中心距也标准化B．避免蜗杆刚度过小C．提高加工效率D．减少蜗轮滚刀的数目，便于刀具标准化11. 在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效率（）。
机械设计基础滚动轴承
较高 低
2’~4’ 不允许
能承受较大旳径向。因 线性接触，内外圈只允 许有小旳相对偏转。除U 构造外，还有内圈无挡 边(NU)、外圈单挡边 (NF)、内圈单挡边(NJ)等 型式
只能承受径向载荷。承 载能力大，径向尺寸特 小。一般无保持架，因 而滚针间有摩擦，极限 转速低。
几点阐明：因为构造不同，各类轴承旳使用性能也不相同，现阐明如下。
设计：潘存云
主要承受径向载荷，
同步也能承受少许
中
轴向载荷。因为外
2˚ ~3˚ 滚道表面是以轴承
中点为中心旳球面，
故能调心。
表16-2 滚动轴承旳主要类型和特征（续）
轴承名称、 类型及代号
构造简图 承载方向 极限转速 允许角偏差
主要特征和应用
调心滚 子轴承 20230C
设计：潘存云
能承受很大旳径向载荷
前置代号
基本代号共5位
（ 成套轴承分 部件代号
0
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代 系列代号 代号
号
后置代号 或加
注：
代表字母；
代表数字
1. 前置代号----成套轴承分部件代号。 是轴承代号旳基础，有三项 2. 基本代号：表达轴承旳基本类型、构造和尺寸。
类型代号 ----左起第一位，为0（双列角接触球轴承） 则省略。
6 2 2 03
轴承内径 d=17 mm 直径系列代号，2(轻)系列 宽度系列代号，2(宽)系列 深沟球轴承 7 (0) 3 12 AC / P6
公差等级6级 公称接触角 α=25˚ 轴承内径 d=12×5=60 mm 直径系列代号，3(中)系列 宽度系列代号，0(窄)系列，代号为0，不标出 角接触球轴承