机械设计概论习题

1、零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____。
　　　　A.较高
　　　　B.较低
　　　　C.相同

2、某齿轮工作时，轮齿双侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。
　　　　A.对称循环
　　　　B.脉动循环
　　　　C.循环特性r=-0.5的循环
　　　　D.循环特性r=+1的循环

  3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、磙子碾压等处理后，其疲劳强度____。
　　　　A.增高
　　　　B.降低
　　　　C.不变
　　　　D.增高或降低视处理方法而定

　4、 某齿轮工作时，轮齿单侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。
　　　　A.对称循环　　
　　　　B.脉动循环　　
　　　　C.循环特性r=-0.5的循环
　　　　D.循环特性r=+1的循环

　5、 零件的工作安全系数为_____。
　　　　A.零件的极限应力比许用应力
　　　　B.零件的极限应力比零件的工作应力
　　　　C.零件的工作应力比许用应力
　　　　D.零件的工作应力比许用应力

　6、 脉动循环应力的循环特性为_____。
　　　　A.1
　　　　B.-1
　　　　C.0
　　　　D.其它值

　7、 外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为_____。
　　　　A.对称循环交变应力
　　　　B.静应力
　　　　C.不稳定的脉动循环交变应力
　　　　D.稳定的脉动循环交变应力

　8、 下面四种叙述中，____是正确的。
　　　　A.变应力只能由变载荷产生
　　　　B.静载荷不能产生变应力
　　　　C.变应力是由静载荷产生
　　　　D.变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生

［正确答案］

答案：A、B、A、B、B、C、C、D

螺纹连接习题

1、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，＿＿。
　　A、螺栓的横截面受剪切　　B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压
　　C、螺栓同时受剪切与挤压　D、螺栓受拉伸与扭转作用

　　2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁
性能＿＿。
　　A、好　　B、差　　C、相同　　D、不一定

　　3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹＿＿。
　　A 牙根强度高，自锁性能好　　B、传动效率高
　　C、防振性能好　　　　　　　　D、自锁性能差

　　4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的＿＿。
　　A、螺距和牙型角　　B、升角和头数　C、导程和牙形斜角　D、螺距和升角

　　5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用＿＿。
　　A、升角小，单线三角形螺纹　　B、升角大，双线三角形螺纹
　　C、开角小，单线梯形螺纹　　　D、升角大，双线矩形螺纹

　　6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用＿＿。
　　A、三角形细牙螺纹　　B、梯形螺纹　　C、锯齿形螺纹　D、多线的三角形粗牙螺纹

　　7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓＿＿。
　　A、必受剪切力作用　　B、必受拉力作用
　　C、同时受到剪切与拉伸　　D、既可能受剪切，也可能受挤压作用

　　8、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加
到原来的＿＿倍。
　　A、l.l　　B、l.3　　C、1.25　　D、0.3

　　9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是＿＿。
　　A、提高强度　　B、提高刚度　　C、防松　　D、减小每圈螺纹牙上的受力

　　10、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了＿＿。
　　A、提高强度　B、提高刚度　C、外形美观　D、降低成本

　　11、紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑＿＿。
　　A、螺纹的应力集中　B、扭转切应力作用　C、安全因素　D、载荷变化与冲击

　　12、预紧力为F'的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0＿＿F'+F。
　　A、大于　　B、等于　　C、小于　　D、大于或等于

　　13、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是＿＿。
　　A、避免螺栓受附加弯曲应力作用　　B、便于安装
　　C、为安置防松装置　　　　　　　　D、为避免螺栓受拉力过大

　　14、若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可：      。
　　A、在被联接件间加橡胶垫片　　　　B、增大螺栓长度
　　C、采用精制螺栓　　　　　　　　　D、加防松装置

［正确答案］

答案：D、A、A、B、A、A、D、B、C、B、B、C、A、B

带传动习题

1、带传动是依靠＿＿来传递运动和功率的。
　　A、带与带轮接触面之间的正压力　　B、带与带轮接触面之间的摩擦力
　　C、带的紧边拉力　　　　　　　　　D、带的松边拉力

　　2、带张紧的目的是＿＿。
　　A、减轻带的弹性滑动 　　B、提高带的寿命
　　C、改变带的运动方向 　　D、使带具有一定的初拉力

　　3、与链传动相比较，带传动的优点是＿＿。
　　A、工作平隐，基本无噪声 　B、承载能力大
　　C、传动效率高 　　　　　　D、使用寿命长

　　4、与平带传动相比较，V带传动的优点是＿＿。
　　A、传动效率高 　　　B、带的寿命长
　　C、带的价格便宜 　　D、承载能力大

　　5、选取V带型号，主要取决于＿＿。
　　A、带传递的功率和小带轮转速　　B、带的线速度　
　　C、带的紧边拉力　D、带有松边拉力

　　6、V带传动中，小带轮直径的选取取决于＿＿。
　　A、传动比 　　B、带的线速度　　C、带的型号　　D、带传递的功率

　　7、中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由＿＿决定。
　　A、小带轮直径 　　B、大带轮直径　C、两带轮直径之和 　D、两带轮直径之差

　　8、两带轮直径一定时，减小中心距将引起＿＿。
　　A、带的弹性滑动加剧 　　B、带传动效率降低
　　C、带工作噪声增大 　　　C、小带轮上的包角减小

　　9、带传动的中心距过大时，会导致＿＿。
　　A、带的寿命缩短 　　B、带的弹性滑动加剧
　　C、带的工作噪声增大 D、带在工作时出现颤动

　　10、设计V带传动时，为防止＿＿，应限制小带轮的最小直径。
　　A、带内的弯曲成力过大 　　B、小带轮上的包角过小
　　C、带的离心力过大　　　　　D、带的长度过长

　　11、一定型号V带内弯曲应力的大小，与＿＿成反比关系。
　　A、带的线速度　B、带轮的直径　C、带轮上的包角 　D、传动比

　　12、带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带＿＿。
　　A、进入大带轮处　B、紧边进入小带轮处　C、离开大带轮处　D、离开小带轮处

　　13、带传动产生弹性滑动的原因是＿＿。
A、带与带轮间的摩擦系数较小　　B、带绕过带轮产生了离心力
　　C、带的紧边和松边存在拉力差　　D、带传递的中心距大

［正确答案］

答案：B、D、A、D、A、C、D、D、D、A、B、B、C

链传动习题

1、与带传动相比，链传动的优点是＿＿。
　　A、工作平稳，无噪声　　B、寿命长
　　C、制造费用低　　　　　D、能保持准确的瞬时传动比

　　2、与齿轮传动相比，链传动的优点是＿＿。
　　A、传动效率高　　　　　B、工作平稳，无噪声
　　C、承载能力大　　　　　D、能传递的中心距大

　　3、套筒滚子链中，滚子的作用是＿＿。
　　A、缓冲吸震 　　　　　 B、减轻套筒与轮齿间的摩擦与磨损
　　C、提高链的承载能力　　D、保证链条与轮齿间的良好啮合　

　　4、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应＿＿。
　　A、增大链节距和链轮齿数 　　B、减小链节距和链轮齿数
　　C、增大链节距，减小链轮齿数 D、减小链条节距，增大链轮齿数

　　5、为了限制链传动的动载荷，在链节距和小链轮齿数一定时，应限制＿＿。
　　A、小链轮的转速 　B、传递的功率　　C、传动比 　　D、传递的圆周力

　　6、链传动在工作中，链板受到的应力属于＿＿。
　　A、静应力　　B、对称循环变应力　　C、脉动循环变应力　　D、非对称循环变应力

　　7、大链轮的齿数不能取得过大的原因是＿＿。
　　A、齿数越大，链条的磨损就越大　　B、齿数越大，链传动的动载荷与冲击就越大
　　C、齿数越大，链传动的噪声就越大　D、齿数越大，链条磨损后，越容易发生"脱链现象"

　　8、链传动中心距过小的缺点是＿＿。
　　A、链条工作时易颤动，运动不平稳　　B、链条运动不均匀性和冲击作用增强
　　C、小链轮上的包角小，链条磨损快　　D、容易发生"脱链现象"

　　9、两轮轴线不在同一水平面的链传动，链条的紧边应布置在上面，松边应布置在下
面，这样可以使＿＿。
　　A、链条平稳工作，降低运行噪声　　B、松边下垂量增大后不致与链轮卡死
　　C、链条的磨损减小　　　　　　　　D、链传动达到自动张紧的目的

　　10、链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在＿＿情况下。
　　A、低速重载　　B、高速重载　　C、高速轻载　　D、低速轻载

　　11、链条在小链轮上包角过小的缺点是＿＿。
　　A、链条易从链轮上滑落　　B、链条易被拉断，承载能力低
　　C、同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快
　　D、传动的不均匀性增大

　　12、链条的节数宜采用＿＿。
　　A、奇数　　B、偶数　C、5的倍数　　D、10的倍数

　　13、链传动张紧的目的是＿＿。
　　A、使链条产生初拉力，以使链传动能传递运动和功率
　　B、使链条与轮齿之间产生摩擦力，以使链传动能传递运动和功率
　　C、避免链条垂度过大时产生啮合不良
　　D、避免打滑

［正确答案］

答案：B、D、B、D、A、D、D、C、B、A、C、B、C

蜗杆传动习题

1、动力传动蜗杆传动的传动比的范围通常为＿＿。
　　A、<1　　B、1~8　　C、8~80　　D、>80~120

　　2、与齿轮传动相比，＿＿不能作为蜗杆传动的优点。
　　A、传动平稳、噪声小　　B、传动比可以较大
　　C、可产生自锁　　　　　D、传动效率高

　　3、在标准蜗杆传动中，蜗杆头数z1一定时，若增大蜗杆直径系数q，将使传动效率＿＿。
　　A、提高　　B、减小　　C、不变　　D、增大也可能减小

　　4、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数z1，则传动效率＿＿。
　　A、降低　　B、提高　　C、不变　　D、或提高也可能降低

　　5、蜗杆直径系数q＝＿＿。
　　A、q=d1/m　　B、q=d1m　　C、q=a/d　　D、q=a/m

　　6、起吊重物用的手动蜗仟传动，宜采用＿＿的蜗杆。
　　A、单头、小导程角　　B、单头、大导程角
　　C、多头、小导程角　　D、多头、大导程角

　　7、在其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度＿＿。
　　A、增加　　B、不变　　C、减小 　D、可能增加也可能减小

　　8、在蜗杆传动设计中，蜗杆头数z1选多--些，则＿＿。
　　A、有利于蜗杆加工 　　B、有利于提高蜗杆刚度
　　C、有利于提高传动的承载能力　　D、有利于提高传动效率

　　9、蜗杆直径系数q的标准化，是为了＿＿。
　　A、保证蜗杆有足够的刚度　　B、减少加工时蜗轮滚刀的数目
　　C、提高蜗杆传动的效率 　　　D、减小蜗杆的直径

　　10、蜗杆常用材料是＿＿。
　　A、HTl5O　　B、ZCuSnlOPl　C、45　　D、GCr15

　　11、采用变位蜗杆传动时＿＿。
　　A、仅对蜗秆进行变位　　B、仅对蜗轮变位　　C、必须同时对蜗杆与蜗轮进行变位

　　12、提高蜗杆传动效率的主要措施是＿＿。
　　A、增大模数m　　B、增加蜗轮齿数z2　　C、增加蜗杆头数z1 D、增大蜗杆的直径系数q

　　13、对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致＿＿。
　　A、材料的机械性能下降　　B、润滑油变质
　　C、蜗杆热变形过大　　　　D、润滑条件恶化而产生胶合火效

　　14、蜗杆传动的当量摩擦系数fv随齿面相对滑动速度的增大而＿＿。
　　A、增大　　B不变　　C、减小　　D、可能增人也可能减小

　　15、闭式蜗杆传动的主要失效形式是＿＿。
　　A、蜗杆断裂　　B、蜗轮轮齿折断　　C、胶合、疲劳点蚀　　D、磨粒磨损

［正确答案］

答案：C、D、B、B、A、A、A、D、C、B、C、D、C、C

轴习题

1、优质碳素钢经调质处理制造的轴，验算刚度时发现不足，正确的改进方法是＿＿。
　　A、加大直径　　B、改用合金钢　　C、改变热处理方法　D、降低表面粗糙度值

　　2、工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为＿＿。
　　A、心轴　　B、转轴　　C、传动轴　　D、曲轴

　　3、采用＿＿的措施不能有效地改善轴的刚度。
　　A、改用高强度合金钢　　B、改变轴的直径　　
　　C、改变轴的支承位置　　D、改变轴的结构

　　4、按弯曲扭转合成计算轴的应力时，要引入系数α，这是考虑＿＿。
　　A、轴上键槽削弱轴的强度　　B、合成正应力与切应力时的折算系数
　　C、正应力与切应力的循环特性不同的系数
　　D、正应力与切应力方向不同

　　5、转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲成力的性质为＿＿。
　　A、脉动循环　　B、对称循环　　C、静应力　　D、非对称循环

　　6、对于受对称循环的转矩的转轴，计算当量弯矩时，α应取＿＿。
　　A、0.3　　B、0.6　　C、1　　D、1.3

　　7、设计减速器中的轴，其一般设计步骤为＿＿。
　　A、先进行结构设计，再按转矩、弯曲应力和安全系数校核
　　B、按弯曲应力初算轴径，再进行结构设计，最后校核转矩和安全系数
　　C、根据安全系数定出轴径和长度，冉校核转矩和弯曲应力
　　D、按转矩初估轴径，再进行结构设计，最后校核弯曲应力和安全系数

　　8、根抿轴的承载情况，＿＿的轴称为转轴。
　　A、既承受弯矩又承受转矩　　B、只承受弯矩不承受转矩
　　C、不承受弯矩只承受转矩　　D、承受较大轴向载荷

［正确答案］

答案：A、A、A、C、B、C、D、A

齿轮传动习题

l、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿＿。
　　A、齿面胶合　　B、齿面疲劳点蚀
　　C、齿面磨损或轮齿疲劳折断　　D、轮齿塑性变形

　　2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是＿＿。
　　A、齿面胶合　　B、齿面疲劳点蚀
　　C、齿面磨损　　D、轮齿疲劳折断

　　3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿＿。
　　A、HRC＝45~50　　B、HBS=220~270
　　C、HBS=160~180　 D、HBS=320~350

　　4、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿＿。
　　A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿　　B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿
　　C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿　　C、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火

　　5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿＿。
　　A、45号钢　　B、ZG340~640　　C、20Cr　　D、20CrMnTi

　　6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在＿＿。
　　A、跑合阶段　　B、稳定性磨损阶段
　　C、剧烈磨损阶段 D、齿面磨料磨损阶段

　　7、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、一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力＿＿。
　　A、 F1> F2　　B、 F1< F2　　C、 F1= F2　　D、 F1≤ F2

　　9、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的＿＿必须相等。
　　A、直径　　B、模数　　C、齿宽　　D、齿数

　　10、在设计闭式硬齿面传动中，当直径一定时，应取较少的齿数，使模数增大以＿＿。
　　A、提高齿面接触强度　　B、提高轮齿的抗弯曲疲劳强度
　　C、减少加工切削量，提高生产率　　D、提高抗塑性变形能力

　　11、在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而把模数增大，则可以＿＿。
　　A、提高齿面接触强度　　B、提高轮齿的弯曲强度
　　C、弯曲与接触强度均可提高　　D、弯曲与接触强度均不变

　　12、轮齿的弯曲强度，当＿＿，则齿根弯曲强度增大。
　　A、模数不变，增多齿数　　B、模数不变，增大中心距
　　C、模数不变，增大直径　　D、齿数不变，增大模数

　　13、轮齿弯曲强度计算中齿形系数与＿＿无关。
　　A、齿数　　B、变位系数　　C、模数　　D、斜齿轮的螺旋角

　　14、齿轮传动在以下几种工况中＿＿的齿宽系数可取大些。
　　A、悬臂布置　　B、不对称布置　　C、对称布置　　D、同轴式减速器布置

　　15、直齿锥齿轮强度计算时，是以＿＿为计算依据的。
　　A、大端当量直齿锥齿轮　　B、齿宽中点处的直齿圆柱齿轮
　　C、齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮　　D、小端当量直齿锥齿轮

［正确答案］

答案：C、A、B、C、D、A、D、A、B、B、B、D、C、C、C

第十章 滚动轴承

一.主要内容

滚动轴承是各类机械中普遍使用的重要支撑标准件，并由专业厂大批量生产。本章是本课程的重点章节之一，由于滚动轴承的类型，尺寸以及精度等级等已有国家标准，因此，在机械设计中需要解决的问题主要有：（1）根据工作条件合理选择滚动轴承的类型；（2）滚动轴承的承载能力计算；（3）滚动轴承部件的组合设计。

1． 滚动轴承类型的选择

选择滚动轴承的类型时，首先应熟悉轴承的结构，特点，并与十一章滑动轴承的特点比较，借以区别良种轴承的适用场合。此外，还应熟悉表征滚动轴承工作性能的三要素，即游隙，接触角，偏位角，以及它们的含义和对轴承工作性能的影响。还应掌握滚动轴承的分类，特点及代号表示法，以及滚动轴承的选择原则。

按轴承内部结构和所承受的载荷方向不同，滚动轴承可分为三大类：（1）向心轴承——主要承受径向载荷；（2）向心推力轴承——可同时承受较大的径向及轴向载荷；（3）推力轴承——只能承受轴向载荷；推力向心轴承——可在承受轴向载荷的同时，还可承受较小的径向载荷。

国家标准规定我国生产的滚动轴承分为十个标准类型，其中常用的标准类型有：单列向心轴承（0000系列），双列向心球面球轴承（1000系列），单列向心短圆柱滚子轴承（2000系列），单列向心推力球轴承（6000系列），单列圆锥滚子（7000系列）和单向推力球轴承（8000系列）。滚动轴承的代号表示法，是为了便于选择和使用而规定的。学习时特别是上述几种轴承的代号中段从右数四位数字和精度等级的表示方法要熟悉。应能根据给出的轴承代号，正确判断出轴承的精度等级，类型，直径系列和内径尺寸，并能指出该轴承的结构，特点及应用场合。

通常在机械设计中，滚动轴承类型的选择，要根据轴承所承受的载荷大小，方向，性质，工作转速的高低，轴颈的偏转情况等要求，并结合不同轴承的类型特点进行。选择轴承时的参考原则见教科书。

2． 滚动轴承的计算

根据轴承工作条件确定轴承类型后，需要进行轴承的承载能力计算。这一部分是本章的核心内容，要求能够根据轴承主要失效形式，引出其设计根据，并能熟练掌握相应的计算方法。

（1） 主要失效形式及相应计算方法

一般长期使用的滚动轴承，在交变应力作用下，主要失效形式为疲劳点蚀。相应的计算方法为“寿命计算”。

对于极低速轴承或间歇摆动的轴承，在过大的冲击或静载荷作用下，主要失效形式为塑性变形。相应的计算方法为“静载荷计算”。

此外，由于润滑，密封不良时产生磨损；制造及安装使用不当时会出现断裂等。对于这些失效形式可采取相应的措施加以防止。

（2） 滚动轴承的寿命计算

轴承的疲劳寿命——轴承在发生疲劳点蚀前的实际回转总次数（或在一定转速下的工作小时数）。

额定寿命L——一批相同的轴承，在相同的条件下运转，按90%的轴承不发生疲劳点蚀破损的寿命。

平均寿命——一批轴承允许有50%的完好率，不发生点蚀的寿命。

额定动载荷C——额定寿命L=1（转），90%的轴承完好时，轴承所承受的载荷。

滚动轴承寿命曲线（既轴承载荷P与额定寿命L的关系曲线）见图10-1，其关系式为：

或

图10-1

换算为按小时计的寿命则有

式中 P——当量动载荷

——寿命指数，对于球轴承=3，对于滚子轴承=10/3

n——轴承的转速。

轴承寿命计算公式：

式中：——寿命系数

——载荷性质系数

——速度系数

——温度系数

当量动载荷P——是一种假定载荷，在这个载荷作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同。当量动载荷的计算公式为：

式中：——径向载荷

——轴向载荷

X，Y分别为径向系数和轴向系数，由教科书表10-14（或有关手册）中查出。

向心推力轴承轴向力的计算：

向心推力轴承应成对使用，它的安装方式有两种如图10-2所示，图10-2（a）为正装，图10-2（b）为反装。

向心推力轴承轴的轴向载荷，对于两个轴承来说，都必须同时满足两个条件：（1）力的平衡条件；（2）保证半圈滚动体受力的条件。

对于轴承1来说，满足力的平衡条件，轴承1承受的轴向载荷显然是。满足半圈滚动体受力的条件，轴承1上的轴向载荷必须满足；其中word/media/image19_1.png是由径向载荷word/media/image20_1.png引起的内部轴向力，各类向心推力轴承的内部轴向力S的近似值，可查教科书表10-17。因此，轴承1的轴向载荷应取下列两值中的较大值，即

用同样的方法分析，可得轴承2的轴向载荷应取下列两值中的较大值：

式中为轴向外载荷。

注意：1)上述计算轴向载荷的公式，不必死记硬背，应根据实际情况，按照同时应满足的两个条件，自己推倒出来。2)如用上式计算轴向载荷时，与安装方式所对应的轴承编号，应与图10-2所标的一致3)如用上式计算时，轴向外载荷方向与图10-2所标方向相同为正，相反为负，代入公式计算。

（3） 滚动轴承的静载荷计算

额定动载荷——轴承受载最大的滚动体与滾动体与较弱座圈滚道上产生的永久塑性变形量之和等于直径的万分之一的载荷。

当量动载荷——是一种假定载荷，在这个载荷作用下所产生的塑性变形与实际径向载荷所产生的塑性变形量相等。

当量静载荷的计算式为：

式中：——径向系数

——轴向悉数。各类轴承的和值，由教科书表10－15查出。

滚动轴承额定动载荷计算公式

式中：——安全系数，由表10－16查出。

注意：1)对于转速较低并对运转平稳及摩擦力矩要求不高时可选取<12)对于刚性较低的轴承座，应选取较大的安全系数；反之可选取较小的安全系数。

此外，如所求出的，则应取：。

（4） 滚动轴承的极限转速

极限转速——滚动轴承在一定载荷和润滑条件下所允许的最高转速。

滚动轴承转速过高会使摩擦面产生高温，影响润滑及性能，破坏油膜，从而导致滾动体回火或元件胶合失效。对于工作转速较高的轴承还应校核极限转速。即

式中：n——轴承实际工作转速；

——修正后的轴承极限转速。

如修正后的极限转速不能满足使用要求，可采取以下措施提高极限转速：提高轴承的精确等级;选用较大的游隙；采用油雾润滑或喷射润滑；采用特殊材料及结构的保持架；设置冷却系统；选用高速轴承等等。

3． 滚动轴承部件的组合设计

为了保证轴承正常工作，除正确选用轴承的类型，进行必要的设计计算外，还应合理的轴承部件的组合设计，轴承部件的组合设计包括：轴承的布置核固定；轴承的安装和调整；轴承的预紧；轴承的公差及配合的选择；轴承的润滑和密封等。

（1）轴承的布置和固定

一般在机器中，轴系的位置是靠轴承来固定的，在双轴承（支点）的轴系中，常见的轴承固定方式有以下几种：

(i)固游式〈一个轴承固定，另一个轴承游动〉：用于工作温度较高的长轴。

(ii)全固式 ( 每一个轴承都能限制轴的单向移动 , 两个轴承合在一起限制铀的双向移动)：用于工作温度不高的短轴。轴承外圈处留出膨胀间隙约为C=0.2-0.3mm。

(iii) 全游式 ( 两个轴承都游动)：用于要求轴能轴向游动的场合。轴承内圈或外圈的固定形式，可参见教科书或有关资料。

（2）轴承的安装，调整，预紧和装拆

成对使用的向心推力轴承，一般有三种安装方式：正装、反装、同向安装。一般机器多采用正装，因为正装的安装和调整都比较方便。

轴承的调整包括：1)轴承间隙的调整：保证膨胀间隙；2)轴承组合位置的调整：使轴上传动零件（如齿轮，涡轮等）具有准确的工作位置。

轴承的预紧就是在安装时，使轴承内保持适当的轴向力，以消除间隙并使滾动体和内外套圈之间产生预变形，用以提高轴承的刚度和旋转精度 , 减少工作时轴的振动。

设计轴承组合时，要考虑轴承拆卸的可能，以便在拆卸时不致损坏轴承或其它零件。

(3) 轴承的公差与配合

轴承的公差与配合，在“公差与技术测量”课中已经学过，就不再重复了，这里只是着重说明几点：

(i)基准制：由于滚动轴承是标准件，选择配合时把它作为基准件。因此轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。

(ii)配合选择：通常，轴承的旋转圈与转动件的配合一般用n6、m6、k6、js6；而固定圈与机器不动部分的配合则用J7、J6、H7、G7、H8等(指一般机器的转轴轴承,内圈旋转,外圈固定)。旋转圈的转速越高，载荷越大，振动越大，工作温度越高，用应采用紧一些的配合；游动圈及需经常拆卸的轴承则采用较松的配合。

(4) 轴承的润滑和密封

(i)轴承的润滑

润滑的作用：主要在于降低轴承的摩擦阻力和减轻磨损，也存吸振、冷却、防锈、密封等作用。

具体选用润滑剂时可参考速度因数dn来定，d为轴承内径（mm）,n为轴承的工作转速（）。当dn=200000-300000mm时，一般轴承采用脂润滑，超过这一范围宜采用油润滑。

(ii)轴承的密封

密封的作用：主要时为了防止灰尘、水分等侵入轴承和阻止润滑剂漏失。

密封方法：可分为两大类：1)接触式密封（毡圈密封、皮圈密封）一般用于速度不很高的场合；2)非接触式密封（油沟密封、甩油环密封、迷宫式密封）一般用于速度较高的场合。

三.典型例题

例10-1 分析齿轮轴轴系[图10-3（a）]上的错误并改正。轴承采用脂润滑。

图10-3

解：

此轴系有以下四方面的错误结构：

1.静止件接触

(1)轴与轴端盖；

(2)套筒与轴承外圈

2.上零件未定位，固定

(3)套筒顶不住齿数

(4)联轴器未固定

(5)联轴器轴向及周向皆未固定

(6)卡圈无用

3.工艺不合理

加工：

(7)精加工面过长且装拆轴承不便；

(8)联轴器孔未打通

(9)箱体端面加工面与非加工面没有分开；

安装：

(10)轴肩过高，无法拆卸轴承；

(11)键过长，套筒无法装入；

调整：

(12)无垫片，无法调整轴承游隙。

4． 润滑与密封的问题

(13)齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油环；

(14)无密封

改正以后的正确结构见图10-3(b)。

例10-2 已知一齿轮减速器的高速轴，用一对型号为414的单列向心球轴承支撑。轴承径向载荷，轴向载荷，转速。试算此对轴承额定寿命为多少小时？

解

查《机械零件设计手册》知414轴承：

额定动载荷C=113000N

额定静载荷

则

由表10-14，按，取e=0.22

因为

所以X=0.56 Y=2

轴承的当量动载荷P：

轴承的额定寿命：

对于球轴承

由此可求得此对轴承的额定寿命（按小时计）为：

例10-3 一传动轴上安装一对单列向心推力轴承（见教科书图10-43）。已知两个轴承的径向载荷分别为，，轴向外载荷，轴径，转速，有轻微冲击，常温下工作，要求轴承使用寿命小时，试选用轴承类型号。

解

由于轴承具体型号未定，有关参数，e，X，Y值都无法确定，必须进行计算。试计算时可以先根据轴承工作条件，预选某一型号轴承或预定X，Y值，再进行核验。

预选轴承型号：

考虑轴承的载荷大小，载荷方向，转速高低，预选轴承型号。取单列向心推力球轴承，G级精度，轻窄系列，型号为46209。

1． 计算轴承的轴向载荷，

向心推力轴承的轴向载荷应同时满足两个条件：既力的平衡条件和保证半圈滚动体受力的条件。

由表10-17可知46000型轴承内部轴向力为

向心推力轴承内部轴向力方向：与的方向相反，与的方向相同。故轴承1的轴向载荷应取下列两值中的较大值

取 =1386N

2． 计算轴承的当量动载荷

由表10-14查得46000型轴承e=0.7，当时，X=1，Y=0。当时，

X=0.41，Y=0.85（单列轴承）。

轴承1：

取，。

故

轴承2：

取，因而有

因为>,则仅计算1轴承即可。

3.计算轴承额定动载荷C

式中：

式中：——寿命系数，由表10-9根据轴承使用寿命小时，取=2.15；

——速度系数，由表10-10根据转速n=2900，取=0.226；

——载荷性质系数，由表10-11根据载荷性质为轻微冲击，取=；1

——温度系数，由表10-12根据轴承在常温下工作，取=1

所以

由手册查得46209型轴承额定动载荷C=30400N，合用。

18．4．10     分析图示齿轮轴轴系的错误结构，并改正，轴承采用脂润滑。

18．4．13     如图所示二级圆柱斜齿轮减速器的高速轴，其转速你n1＝572r/min，轴颈d＝35mm，运转时有中等冲击，工作温度小于100℃。根据工作条件，采用两个型号为7207C的轴承，面对面安装。已知齿轮分度圆直径d1＝45.918mm，齿轮轴向力FA=385N，径向力FR=704N，圆周力FT＝1896N，三角带作用在轴上的拉力分别为QH=791N，QV=154N，预期轴承寿命L′10h=16000h。验算所选轴承是否合适。

18.4.10题解：

18．4．13   题解

（一）               计算轴承支反力

1．  水平支反力

R1H=(385×22.96+704×144-791×104)/202=139N

R2H =(704×58+791×306-385×22.96)/202=1357N

2．  垂直支反力

R1V =(1896×144+154×104)/202=1430N

R2V =(1896×58—154×306)/202=311N

3．  合成支反力

Fr1=(R 21H+R 21V)=(1392+14302)=1438N

F r2=(R 22H+R 22V)=(13572+3112)=1392N

计算轴承的轴向力

由手册查得7207C轴承C=23500N，Co=17500N

S1=0.4×R1=0.4×1438=575N

S2=0.4×R2=0.4×1392=557N

FA+S2=385+557=942>S1

故轴承1被压紧，轴承2被放松。

Fa1=FA+S2=942N

F a2= S2=557N

（二）               计算当量动负荷

1．  计算e值

Fa1/ Co =942/17500=0.054

查表18－7，用插值法得e1＝0.426

F a2/ Co =557/17500=0.032

查表18－7， e2＝0.40

Fa1/ Fr1=942/1438=0.655> e1

查表18－7得，X1＝0.44；用插值法得，Y1=1.31

F a2/ F r2=557/1392=0.4= e2

查表18－7得，X2＝1；用插值法得，Y2=0

由于此轴承承受中等冲击载荷，取fd＝1.5，则当量动负荷为

P1= fd  (X1 Fr1+ Y1 Fa1)=1.5×(0.44×1438+1.31×942)=2800N

P2= fd (X2 Fr2+ Y2 F a2)=1.5×(1×1392)=2800N

（三）               计算轴承寿命

     比较两轴承的当量动负荷知，P1>P2，故应按P1计算轴承寿命

     L10h=16670/n（C/P）a=16670/570×(23500/2833)3

        =17229h>16000h，通过

滑动轴承习题

1、验算滑动轴承最小油膜厚度hmin的目的是＿＿。
　　A、确定轴承是否能获得液体摩擦　　B、控制轴承的发热量
　　C、计算轴承内部的摩擦阻力　　　　D、控制轴承的压强p

　　2、巴氏合金用来制造＿＿。
　　A、单层金属轴瓦　　B、双层或多层金属轴瓦
　　C、含油轴承轴瓦　　D、非金属轴瓦

　　3、在滑动轴承材料中，＿＿通常只用作双金属轴瓦的表层材料。
　　A、铸铁　　B、巴氏合金　　C、铸造锡磷青铜　　D、铸造黄铜

　　√4、液体摩擦动压径向轴承的偏心距e随＿B＿而减小。
　　A、轴颈转速n的增加或载荷F的增大　　B、轴颈转速n的增加或载荷F的减少
　　C、轴颈转速n的减少或载荷F的减少　　D、轴颈转速n的减少或载荷F的增加

　　5、非液体摩擦滑动轴承，验算pv<[pv]是为了防止轴承＿＿。
　　A、过度磨损　　B、过热产生胶合　C、产生塑性变形　D、发生疲劳点蚀

　　√6、设计液体动压径向滑动轴承时，若发现最小油膜厚度hmin不够大，在下列改进设计
的措施中，最有效的是＿A＿。
　　A、减少轴承的宽径比B/d　　B、增加供油量
　　C、减少相对间隙　　　　　　D、增大偏心率

　　7、在＿B＿情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。
　　A、重载　　B、高速　　C、工作温度高　D、承受变载荷或振动冲击载荷

　　8、温度升高时，润滑油的粘度＿＿。
　　A、随之升高　B、保持不变　　C、随之降低　　D、可能升高也可能降低

　　9、动压滑动轴承能建立油压的条件中，不必要的条件是＿＿。
　　A、轴颈和轴承间构成楔形间隙　　　　B、充分供应润滑油
　　C、轴颈和轴承表面之间有相对滑动　　D、润滑油的温度不超过50度

　　10、与滚动轴承相比较，下述各点中，＿＿不能作为滑动轴承的优点。
　　A、径向尺寸小　　　　　　B、间隙小，旋转精度高
　　C、运转平稳，噪声低　　　D、可用于高速情况下

［正确答案］

答案：A、B、B、B、B、A、B、C、D、B

1.问：滑动轴承的主要失效形式有哪些？
　　答：磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落和腐蚀等。

　2.问：什么是轴承材料？
　　答：轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。

　3.问：针对滑动轴承的主要失效形式，轴承材料的性能应着重满足哪些要求？
　　答：良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性，良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性，足够的强度和抗腐蚀能力，良好的导热性、工艺性、经济性等。

　4.问：常用的轴承材料有哪几类？
　　答：常用的轴承材料可分为三大类：1）金属材料，如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；2）多孔质金属材料；3）非金属材料，如工程塑料、碳-石墨等。

　5.问：滑动轴承设计包括哪些主要内容？
　　答：1）决定轴承的结构型式；2）选择轴瓦和轴承衬的材料；3）决定轴承结构参数；4）选择润滑剂和润滑方法；5）计算轴承工作能力。

　6.问：一般轴承的宽径比在什么范围内？
　　答：一般轴承的宽径比B/d在0.3～1.5范围内。

　7.问：滑动轴承上开设油沟应注意哪些问题？
　　答：油沟用来输送和分布润滑油。油沟的形状和位置影响轴承中油膜压力分布情况。油沟不应开在油膜承载区内，否则会降低油膜的承载能力。轴向油沟应比轴承宽度稍短，以免油从油沟端部大量流失。

　8.问：选择动压润滑轴承用润滑油的粘度时，应考虑哪些因素？
　　答：应考虑轴承压力、滑动速度、摩擦表面状况、润滑方式等条件。 可以通过计算和参考同类轴承的使用经验初步确定。

　9.问：在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是什么？
　　答：主要目的是为了不产生过度磨损。

　10.问：在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是什么？
　　答：限制轴承的温升。

　11.问：液体动压油膜形成的必要条件是什么？
　　答：润滑油有一定的粘度，粘度越大，承载能力也越大；有足够充分的供油量；有相当的相对滑动速度，在一定范围内，油膜承载力与滑动速度成正比关系；相对滑动面之间必须形成收敛性间隙（通称油楔）。

　12.问：保证液体动力润滑的充分条件是什么？
　　答：应保证最小油膜厚度处的表面不平度高峰不直接接触。

　13.问：试分析液体动力润滑轴承和不完全液体润滑轴承的区别，并讨论它们各自适用的场合。
　　答：不完全液体润滑轴承：表面间难以产生完全的承载油膜，轴承只能在混合摩擦润滑状态下工作。这种轴承一般用于工作可靠性要求不高的低速、重载或间歇工作场合。液体动力润滑轴承：表面间形成足够厚的承载油膜，轴承内摩擦为流体摩擦，摩擦系数达到最小值。

　14.问：在设计滑动轴承时，相对间隙ψ的选取与速度和载荷的大小有何关系？
　　答：相对间隙主要根据载荷和速度选取。速度越高，ψ值应越大；载荷越大，ψ值应越小。此外，直径大、宽径比小，调心性能好，加工精度高时，ψ值取小值，反之取大值。

　15.问：止推滑动轴承常用的结构形式有哪些？
　　答：空心式、单环式和多环式。

　16.问：为什么止推轴承通常不用实心式轴颈？
　　答：因为其端面上的压力分布极不均匀，靠近中心处的压力很高，对润滑极度为不利。

　17.问：验算滑动轴承的压力p、速度v和压力与速度的乘积pv，是不完全液体润滑轴承设计中的内容，对液体动力润滑轴承
　　答：需要。该三项限制条件是选择轴瓦材料的依据，且起动、停车过程处于不完全液体润滑状态。

机械设计复习题分析