第十五章 轴的设计计算习题解答 - 图文

s1方向向右,即???

FFs2?Fr222100??6500 N 2Y2?1.7Fs2方向向左,即???。

(2)求轴承的轴向力Fa:

Fs2Fs1Fx?????????

1)“压紧、放松”判别法

Fs1+Fx=4000N+5000N=9000N>Fs2=6500N

故轴有向右移动的趋势,此时Ⅱ轴承被压紧,I轴承被放松。因此轴承的轴向力为 Fa1=Fs1=4000N Fa2=Fs1+Fx=9000N 2)公式归纳法

Fa1?max{Fs1,Fs2?Fx}?max{4000,6500?5000}?4000NFa2?max{Fs2,Fs1?Fx}?max{6500,4000?5000}?9000N可见,方法1)、2)结果相同。

3. 圆锥齿轮减速器输入轴由一对代号为30206的圆锥滚子轴承支承,已知两轴承外圈间距为72mm,锥齿轮平均分度圆直径dm=56.25mm,齿面上的切向力Ft=1240N,径向力Fr=400N,轴向力Fx=240N,各力方向如图所示。求轴承的当量动载荷P。

解题要点:

(1)计算轴的支点距l

由手册查得,30206轴承的反力作用点到外圈宽端面的距取?=14mm。故支点距l=72mm+2×14mm=100mm。

右支点到齿宽中点的距离l1=64mm–14mm=50mm。 (2)计算轴承的径向力 1)轴水平面支反力(图解a)

??13.8mm,

FR1H?FR2HFt?501240?50??620 N

100100F?1501240?150?t??1860 N

1001002)轴垂直面支反力(见图解b)

FR1V?FR2V50Fr?Fxdm/250?400?240?56.25/2??133 N

100100150Fr?Fxdm/250?400?240?56.25/2???533 N

1001003)合成支反力

FR1?FR21H?FR21V?6202?1332?634 N FR2?FR22H?FR22V?18602?5332?1935 N

轴承所受的径向力与轴的合成支反力大小相等,即Fr1=FR1=634N,Fr2=FR2=1935N。 (3)计算轴承的轴向力。

5

查手册知,30206轴承,e=0.37, Y=1.6。故

Fr1634??198 N 2Y2?1.6F1935Fs2?r2??605 N

2Y2?1.6Fs1?s1??轴向力分布图为?FFxFs2??????;轴承的轴向力为

Fa1?max{Fs1,Fs2?Fx}?max{198,605?240}?365Fa2?max{Fs2,Fs1?Fx}?max{605,198?240}?605

(4)计算当量动载荷

NN

Fa1365??0.57?e?0.37 Ft1634查手册知,X=0.4, Y=1.6,取fP=1.5,则

P1?fp(XFt1?YFa1)?1.5?(0.4?634?1.6?635)?1256 N

Fa2605??0.31?e?0.37 Ft21935故X=1,Y=0,则

P2?fp(XFt2?YFa2)?1.5?Fr2?1.5?1935?2903 N

4. 已知某转轴由两个反装的角接触球轴承支承,支点处的径向反力Fr1=875N,Fr2=1520N,齿轮上的轴向力Fx=400N,方向如

?图,转的转速n=520r/min,运转中有中等冲击,轴承预期寿命Lh(1)计算轴承的轴向力

?3000h。若初选轴承型号为7207C,试验算其寿命。

解题要点:由标准知7207C轴承,C=30500N,C0=20000N。

需先计算轴承的内部轴向力Fs。对于所选轴承,Fs=eFr,而e值取决地Fa/C0,但Fa待求,故用试算法。先试取e=0.4,则

Fs1?eFr1?0.4?875?350 N N

Fs2?eFr2?0.4?1520?608轴向力分布图为

FsFs1Fs2?????????

轴承的轴向力为

Fa1?max{Fs1,Fs2?Fx}?max{350,608?400}?1008Fa2?Fs2?608相对轴向载荷

6

N

N

Fa11008??0.0504C020000Fa1608??0.0304C020000由X、Y系数表经插值计算得e1=0.422, e2=0.401。再计算:

Fs1?eFr1?0.422?875?369 N

Fs2?eFr2?0.401?1520?610 N

Fa1=1010N Fa2=610N

Fa11010??0.0505C020000Fa2610??0.0305C020000

两次计算的Fa/C0值相关不大,故可取e1=0.422, e2=0.401; Fa1=1010N,Fa2=610N。 (2)计算当量动载荷

Fa11010??1.15?e1 Fr1875故查表得X=0.44, Y=1.326。则

P1?fp(ZFr1?YFa1)?1.5?(0.44?875?1.326?1010)?2586 N

Fa2610??0.401?e2 Fr21520查系数表,X=1,Y=0。故

P2?fp(XFr2?YFa2)?1.5?1520?2280因P2 N

?P1,故按P1计算轴承寿命。

(3)验算轴承寿命。

106?C?106?30500???30000h Lh???????h?52584h?Lh60n?P?60?520?2586?(4)静载荷计算

由系数表查得,7207C轴承,X0=0.5,Y0=0.46。故当量静载荷为

?3P01?X0Fr1?X0Fa1?(0.5?875?0.46?1010)?902 N

P01=Fr2=1520 N

两者取大值,故P0=902 N

P02?X0Fr2?X0Fa2?(0.5?1520?0.46?610)?1041 N

P02=Fr2=1520 N

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两者取大值,故P02=Fr2=1520N。又因P02< P01,所以只按P02计算静载荷安全系数。由安全系数表,按正常情况取S0=2,则轴承的实际安全系数为

??S0C020000??13?S0 P021520故静载荷计算安全。

结论:选用7206C轴承能满足预期寿命要求。

5. 蜗杆轴由一组圆锥滚子轴承30206和圆柱滚子轴承N206E支承,如图所示。已知两支点的径向反力Fr1=1500N,Fr2=2500N;蜗杆轴上的轴向力Fx=2300N,转速n=960r/min。取fp=1.2,S0=1.5。求轴承寿命。

解题要点:

该问题可将右侧的轴承组看成双列轴承,支反力作用点在两轴承中点处,两轴承的内部轴向力相互抵消;外部轴响力Fx应由固定端即右支点承担,左支点为游动端,只受径向力。

查手册知,30206轴承:C=43200N,C0=20500N,e=0.37,Y=1.6,Y0=0.9;N206E轴承:C=3600N,C0=3500N。 1.轴承组寿命计算 (1)当量动载荷计算

轴承组无内部轴向力,故轴承组的轴向力Fa2=Fx=2300N。按动载荷:

双列轴承计算当量

Fa2Fx2300???0.92?e Fr2Fr22500

查系数表,X=0.67, Y=0.67cot α; 单列时Y=0.4cot α=1.6,即 cot α=1.6/0.4=4。故双列轴承时 Y=0.67cot α=0.67×4=2.68 当量动载荷

P2?fp(XFr2?XFa2)?1.2??0.67?2500?2.68?2300??9407(2)轴承组寿命 轴承组的基本额定动载荷

N

C??1.71?C?1.71?43200?73872? N

10/3106?C??106?73872???Lh???????60n?P2?60?960?9407?(3)静载荷计算

h?16700h

查系数表得:X0=0.4, Y0=0.44cot α; 由单列轴承时Y0=0.22cot α=0.9,即 cot α=0.9/0.22=4.09。故双列轴承时 Y0=0.44cot α=0.44×4.09=1.8 此时静载荷

P02?X0Fr2?X0Fa2?1?2500?1.8?2300?6640P02=Fr2=2500 N

两者取大值,故P02=6640N 轴承组额定静载荷

N

C0??2C0?2?50500?101000轴承组静载荷安全系数

N

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