第16章 滚动轴承
机械设计基础复习精要：第16章 滚动轴承
202第16章 滚动轴承16.1考点提要１6.1.1．重要的术语及基本概念滚动轴承的基本结构及材料、滚动轴承的类型、轴承的代号、载荷角和接触角、基本额定动载荷和基本额定寿命、当量动载荷、当量静载荷、16.1.2．滚动轴承类型选择应主要考虑的因素滚动轴承类型选择应主要考虑的因素有：1）轴承的载荷：轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。
2）轴承的转速：在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。
3）轴承的调心性能；4）轴承的安装和拆卸。
5）经济性。
16.1.3．滚动轴承的载荷角和接触角接触角是滚动体与外圈的接触法线和半径方向之间所夹锐角。
如图１６.1（ａ）（ｂ）（ｃ）所示。
接触角反映了轴承承受载荷方向的特性。
接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。
接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。
图１６.1 接触角和载荷角载荷角 是轴承实际承受的径向载荷R 与轴向载荷的合力与半径方向的夹角。
如图１６.１（ｄ）所示。
游隙是滚动体内圈、外圈滚道之间的最大间隙。
如图１６.2所示。
游隙是影响轴承运转精度、使用寿命、噪声级别以及温升的重要数据，控制游隙是项重要的工作。
图１６.２径向间隙偏斜角一般指调心轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹的锐角。
此类轴承通常具有偏位角203的自适应性能，当轴承座孔与轴发生轴线偏离时，它可以自动适应轴心的偏斜。
故这种轴承也称作调心轴承。
16.1.4滚动轴承的力分析、失效形式和计算准则（１）力分析向心推力滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。
滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载为宜。
（2）滚动轴承的失效形式和计算准则滚动轴承在工作时，滚动体和、内外圈都分别受到不同的脉动接触应力，因此，其失效形式主要有：点蚀、塑性变形、磨粒磨损和黏着磨损以及腐蚀．以及由于操作或维护不当引起的元件破裂。
第16章滚动轴承
组成，分别表明轴承的内径、外径、宽度和类型 ，见表16-3。 ① 类型代号 代表轴承的类型，用基本代号左起的第一位数字或字母表示，代号
的意义见表16-2第一栏。代号为“0”(双列角接触球轴承)则省略。
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§16-2 滚动轴承的代号
❖国 家 标 准 G B / T 2 9 2 - 9 3 中 规 定 ， 轴 承 的 代 号 用 字 母 加 数 字 表 示，由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成，其排 列顺序如表16-3。
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• 其中基本代号是轴承代号的基础和核心，前置及后置代号都是对基本代号的补 充，只有在对标准轴承的结构形状、尺寸、材料、公差等级、技术要求等有改 变时才使用，正常情况的可部分或全部省略。
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• 轴承的寿命长短与其所受载荷大小有关。载荷愈大，引起的接触应力愈大，轴 承发生点蚀破坏前所能经历的应力变化次数也就愈少，亦即轴承的寿命愈短。
• 当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷， 称之为基本额定动载荷，用C表示。在基本额定动载荷作用下，轴承可以运转
③7206CJ/P63——表示内径30mm 的轻窄系列角接 触球轴承，α=15°，6级公差等级，3组径向游隙， J则表示酚醛胶布实体保持架。
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§16-3 滚动轴承的选择计算
• 滚动轴承的选用，首先是轴承类型的选择。正确地选择出 合适的轴承类型，首先必须熟悉各类轴承的特点，然后考 虑机械设备对轴承的要求，包括工作载荷、转速、寿命、 旋转性能等方面的要求，选择轴承类型总的原则是：选择 轴承性能特点与要求相符合的类型。
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。
滚动轴承习习题
欢迎阅读第16章滚动轴承一、选择题[1]在基本额定动载荷C作用下，滚动轴承的基本额定寿命为106转时，其可靠度为（）。
A、10%B、80%C、90%D、99%[2]型号为6310的滚动轴承，其类型名称为（）A、深沟球轴承B、调心球轴承C、滚针轴承D、圆锥滚子轴承[3]A[4]ABCD[5]A、[6]A、[7]A[8]A[9]AC[10]A[11]A[12]A、[13]A、30210B、6210C、N1010D、22210[14]下列滚动轴承密封装置（）是属于接触式密封。
A、毡圈密封B、缝隙密封[15]轴承在基本额定动载荷作用下，运转106转时，发生疲劳点蚀的概率为（）。
A、10%B、50%C、70%D、90%[16]滚动轴承的额定寿命是指（）。
A、在额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命B、在标准试验载荷作用下，轴承所能达到的寿命C、在一批同型号、同尺寸的轴承进行寿命试验中，95%的轴承所能达到的寿命D、在一批同型号、同尺寸的轴承进行寿命试验中，破坏率达到10%时所对应的寿命[17]滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示（）。
A、轴承的类型、结构和尺寸B、轴承组件C、轴承内部结构变化和轴承公差等级D、轴承游隙和配置[18]滚动轴承的类型代号由（）表示。
A、数字B、数字或字母C、字母D、数字加字母[19]滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示（）。
A、轴承的类型、结构和尺寸B、轴承组件C、轴承内部结构变化和轴承公差等级D[20]A[21]AC[22]A[23]（A[24]（ABCD[25]AC[26]A[27]A、[28]AC、平均寿命为106转时D、该轴承可靠度为95%时[29]一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，它们的寿命（）。
A、相同B、不相同C、90℅轴承的相同[30]能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用的轴承类型是（）。
大学机械设计习题滚动轴承习题及答案
第十六章滚动轴承重要基本概念1．滚动体和内、外圈所受的载荷和应力在滚动轴承正常工作时，滚动体和内外圈滚道均受变载荷和变应力。
其中，滚动体和转动套圈承受周期性非稳定脉动循环的变载荷（变接触应力），固定套圈则承受稳定的脉动循环的变载荷（接触应力）。
2．滚动轴承的失效形式滚动轴承的主要失效形式（又称正常失效形式）是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。
当轴承转速很低（n ≤10r/min）或只慢慢摆动，且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。
3．滚动轴承的设计准则对于正常转动工作的轴承，进行针对疲劳点蚀的寿命计算。
对于转速很低（n ≤ 10r/min）或只慢慢摆动的轴承，进行静强度计算。
4．滚动轴承的基本额定寿命基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，当其中 10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（ 90% 的轴承没有发生点蚀）时，轴承转过的总转数L10（单位为106转），或在一定转速下工作的小时数 L10h（单位为小时）。
5．滚动轴承的基本额定动载荷 C是指轴承寿命 L10恰好为 1（ 106转）时，轴承所能承受的载荷。
表示轴承的承载能力。
对于向心轴承： C 是纯径向载荷；对于推力轴承： C 是纯轴向载荷；在使用中要注意 C 的3条含义： 90%可靠度、基本额定寿命 106转、 C 的方向。
精选例题与解析例 16-1 一根装有两个斜齿轮的轴由一对代号为 7210AC 的滚动轴承支承。
已知两轮上的轴向力分别为F a1= 3000 N，F a2 = 5000 N ，方向如图。
轴承所受径向力 R1= 8000 N，R2 = 12000 N 。
冲击载荷系数 f d = 1，其它参数见附表。
求两轴承的当量动载荷P1、P2。
例11-1 图1S A/R ≤ e A/R>e e 0.68RX Y X Y0.681 0 0.41 0.87解： 1．求内部派生轴向力 S 1、 S 2的大小方向 S 1 = 0.68R 1 = 0.68×8000 = 5440 NS 2 = 0.68R 2 = 0.68×12000 = 8160 N ，方向如图所示。
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
大学机械设计习题-滚动轴承习题及答案
！第十六章滚动轴承重要基本概念1．滚动体和内、外圈所受的载荷和应力在滚动轴承正常工作时，滚动体和内外圈滚道均受变载荷和变应力。
其中，滚动体和转动套圈承受周期性非稳定脉动循环的变载荷（变接触应力），固定套圈则承受稳定的脉动循环的变载荷（接触应力）。
2．滚动轴承的失效形式滚动轴承的主要失效形式（又称正常失效形式）是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。
当轴承转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动，且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。
3．滚动轴承的设计准则对于正常转动工作的轴承，进行针对疲劳点蚀的寿命计算。
对于转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动的轴承，进行静强度计算。
…4．滚动轴承的基本额定寿命基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，当其中10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承没有发生点蚀）时，轴承转过的总转数L10（单位为106转），或在一定转速下工作的小时数L10h （单位为小时）。
5．滚动轴承的基本额定动载荷C是指轴承寿命L10恰好为1（106转）时，轴承所能承受的载荷。
表示轴承的承载能力。
对于向心轴承：C 是纯径向载荷；对于推力轴承：C 是纯轴向载荷；在使用中要注意C 的3条含义：90%可靠度、基本额定寿命106 转、C 的方向。
精选例题与解析例16-1 一根装有两个斜齿轮的轴由一对代号为7210AC的滚动轴承支承。
已知两轮上的轴向力分别为F a1 = 3000 N，F a2 = 5000 N，方向如图。
轴承所受径向力R1= 8000 N，R2 = 12000 N。
冲击载荷系数f d = 1，其它参数见附表。
求两轴承的当量动载荷P1、P2。
&例11-1图1解：1．求内部派生轴向力S 1、S 2的大小方向S 1 = = ×8000 = 5440 NS 2 = = ×12000 = 8160 N ，方向如图所示。
< 2．求外部轴向合力F AF A = F a2－F a1 = 5000－3000 = 2000 N ，方向与F a2的方向相同，如图所示。
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第16章滚动轴承
一、选择题
1、滚动轴承的代号由基本代号及后置代号组成，其中基本代号表示。
A、轴承的类型、结构和尺寸
B、轴承组件
C、轴承内部结构的变化和轴承公差等级
D、轴承游隙和配置
2、一角接触球轴承，内径85mm，宽度系列0，直径系列3，接触角15°，公差等级为6级，其代号为。
A、7317B/P6
B、7317AC/P6
C、7317C/P6
D、7317C
3、同一根轴的两端支承，虽然承受负载不等，但常采用一对相同型号的滚动轴承，这是因为除以外的下述其余三点理由。
A、采购同型号的一对轴承比较方便
B、安装轴承的两轴承孔直径相同，加工方便
C、安装轴承的两轴颈直径相同，加工方便
D、一次镗孔能保证两轴承孔中心线的同轴度，有利于轴承正常工作
4、滚动轴承内圈与轴颈的配合以及外圈与座孔的配合。
A、全部采用基轴制
B、全部采用基孔制
C、前者采用基孔制，后者采用基轴制
D、前者采用基轴制，后者采用基孔制
5、采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是。
A、提高轴承的旋转精度
B、提高轴承的承载能力
C、降低轴承的运转噪声
D、防止轴在冲击振动下发生串动
6、一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承。
A、它们的寿命应该相同
B、它们的寿命不相同
C、90℅轴承寿命应该相同
D、它们的最低寿命应该相同
7、滚动轴承基本额定寿命与基本额定动载荷之间具有如下关系。
L=（C/P）ε，其中ε称为寿命指数，对于滚子轴承和球轴承分别为。
A、3/10和3
B、3/10和10/3
C、10/3和3/10
D、10/3和3
8、代号为3108、3208、3308的滚动轴承的不相同。
A、外径
B、内径
C、精度
D、类型
9、对某一滚动轴承来说，当所受当量动载荷增加时，额定动载荷。
A、增加
B、减小
C、不变
D、可能增大也可能减小
10、齿轮减速器的高速轴用一对深沟球轴承支承，若轴上装有一斜齿圆柱齿轮，非对称布置，则两轴承的径向载荷。
A、相等
B、不等
C、可能相等也可能不等
11、圆锥滚子轴承的与内圈可以分离，故其便于安装和拆卸。
A、外圈
B、滚动体
C、保持架
12、代号为30310的单列圆锥滚子轴承的内径为。
A、10mm
B、100mm
C、50mm
13、绝大多数滚动轴承都是因为而报废的。
A、塑性变形；
B、过渡磨损；
C、疲劳点蚀；
14、滚动轴承内部产生的内部轴向力是由于而产生的。
在计算轴承所受轴向载荷时，应将该内部轴向力考虑进去。
A、受力方向不同；
B、轴承结构上存在有接触角；
C、受轴向力过大；
D、能承受轴向载荷的向心轴承；
E、角接触轴承；
F、圆锥滚子轴承。
15、滚动轴承基本代号中尺寸系列代号是由两位数字表示的，前者代表轴承的系列，
后者代表轴承的系列。
A、滚动体的数目；
B、内径；
C、直径；
D、载荷角；
E、宽（高）度。
二、判断题
1、滚动轴承的公称接触角越大，轴承承受径向载荷的能力就越大。
（）
2、滚动轴承较适合于载荷较大或有冲击力的场合。
（）
3、在速度越高，轴向载荷不大时宜用深沟球轴承。
（）
4、某一轴承的额定寿命为105转，它所能承受的当量动载荷要比额定动载荷小。
（）
5、代号为6107、6207、6307的滚动轴承的内径都是相同的。
（）
6、在滚动轴承中，最主要的失效形式是疲劳点蚀。
（）
7、在使用条件相同的条件下，类型代号越大，滚动轴承的承载能力越大。
（）
8、在使用条件相同的条件下，代号相同的滚动轴承寿命是相同的。
（）
9、滚动轴承的额定寿命与其所受载荷没有关系。
（）
10、滚动轴承的额定动载荷与其所受载荷没有关系。
（）
11、滚动轴承的寿命计算针对疲劳点蚀，而其静载荷计算是针对永久变形进行的。
（）
12、滚动轴承的接触密封方式只实用于速度较低的场合。
（）
13、当滚动轴承作游动支承，外圈与基座之间应是间隙配合。
（）
14、圆柱滚子轴承通过预紧可以提高轴承的转动精度和刚度。
（）
15、转速一定的6207轴承，其当量动载荷由P增加为2P，则其寿命将由L降至L/2。
（）
三、填空题
1、滚动轴承一般由、、和四部分组成。
2、如果滚动轴承没有保持架，两滚动轴承将直接接触，相接触处的速度方向
，故磨损加剧，降低了轴承的。
3、滚动轴承的公称接触角实质上是承受轴向载荷能力的标志，公称接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力。
4、选择滚动轴承时，在速度较高，轴向载荷不大时宜用轴承。
5、代号为6318的滚动轴承内径为 mm。
6、滚动轴承的主要失效形式有和，其中是最主要的失效形式。
7、滚动轴承的是指一组同型号的轴承，可靠度为90%时能达到或超过的寿命。
8、滚动轴承寿命计算是针对失效，而其静载荷计算是针对失效。
9、滚动轴承的密封方式有和，其中要限制轴颈的圆周速度。
10、在一般情况下，滚动轴承的内圈与轴一起转动，内圈与轴颈的配合常采用，而外圈与基座的配合常取为。
四、问答题与计算题
1、解释下列滚动轴承代号的含义：6205、2207、36203、7509/P6。
2、选择滚动轴承类型时要考虑哪些因素？
3、滚动轴承的组合设计通常要解决哪些问题？
4、滚动轴承轴系的固定方法有哪两种典型结构？各用于什么场合？
5、滚动轴承常用的润滑方式有哪些？具体选用时应如何考虑？
6、轴承间隙的调整方法有哪些？
7、如图所示，试计算角接触球轴承Ⅰ、Ⅱ（代号为7205C）的径向力F r、轴向力F a及当量
动载荷P。
已知：轴上载荷F R=3000N，F A=500N，f p=1.2。
8、如图所示，试计算角接触球轴承Ⅰ、Ⅱ（代号为7205C）的径向力F r、轴向力F a及当量
动载荷P。
已知：轴上载荷F R=3000N，F A=500N，f p=1.2。
9、如图所示，试计算深沟球轴承Ⅰ、Ⅱ（代号为6205）的径向力F r、轴向力F a及当量动
载荷P。
已知：轴上载荷F R=3000N，F A=500N，f p=1.2。
10、已知：角接触球轴承Ⅰ、Ⅱ所受的径向载荷F r1=2KN, F r2=4KN,外部轴向力F A=1KN，
设内部轴向力F’=0.7F r。
求：①画出内部轴向力F1’、F2’。
②计算两轴承的轴向载荷F a1和F a2。
11、一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。
L1=40mm,L2=200mm,轴端作用有轴向力
F A=80N，径向力F R=1640N，试分别求出两轴承所受的径向载荷F r1、 F r2和轴向载荷F a1、
F a2。
（注：内部轴向力F’=0.68F r）
12、有一对角接触向心球轴承，面对面布置如图示。
已知：轴承1、2上的内部轴向力
分别为F1’=90N、F2’=70N, 轴向载荷F A=110N，求作用在轴承1、2上的轴向力F a1和
F a2。
13、试分析如图所示正安装的两角接触向心球轴承的轴向力F a1和F a2。
14、一对7210B轴承如图所示，轴承分别承受径向载荷F r1=8000N、F r2=5200N，轴上作用轴向载荷F A。
试求下列情况下各轴承的内部轴向力F’及轴向载荷F a。
（1）F A=2200;
（2）F A=1000;
（3）F
15、蜗杆轴由一对圆锥滚子轴承支承，两轴承径向反力分别为F r1＝6000N、F r2＝3000N，外加轴向力F a＝2500N,如图所示。
轴的转速n＝320r/min，轴颈直径d＝40mm，f p＝1.5，轴承预期使用寿命L＝8000h，试确定轴承型号。