机械设计基础第4版 习题及解答 第九章

机械设计基础第4版自测题与习题参考答案（第九章）第九章轮系（一）自测题9-1 轮系的下列功用中,必须依靠行星轮系实现的功用是(D)。A.变速传动 B.大的传动比 C.分路传动 D.运动的合成和分解9-2 定轴轮系有下列情况:1)所有齿轮轴线都不平行;2)所有齿轮轴线平行;3)首末两轮轴线平行;4)所有齿轮之间是外啮合;5)所有齿轮都是圆柱齿轮。其中适用(-1)m(m为外啮合次数)决定传动比正负号的有[A，2)]。A.1种 B.2种 C.3种 D.4种9-3 某人总结过惰轮(桥轮)在轮系中的作用如下:1)改变从动轮转向;2)改变从动轮转速;3)调节齿轮轴间距离;4)提高齿轮强度。其中正确的有[B1),3)]A.1条 B.2条 C.3条 D.4条9-4 图9-23所示为一手摇提升装置,其中各轮齿数如图所注,试问传动比i18及提升重物时手柄的转向如何?(C)A.270,↑ B.270,↓ C.600,↑ D.600,↓9-5图9-24所示为行车传动简图,电动机转速为960r/min,车轮直径d=400mm,行车运行速度v=1.2m/s,又i12=1.3i34,齿数比z1/z2和z3/z4应为( B)。A.z1/z2=5.7,z3/z4=4.4 B.z1/z2=4.67,z3/z4=3.59C.z1/z2=9.47,z3/z4=7.25 D.z1/z2=2.6,z3/z4=29-6在如图9-25所示的机构中,z1=z2=z3,当杆H转动180°时,齿轮3转动(A )。A.0° B.90° C.180° D.360°9-7 图9-26所示的机构中有（B，4和6）太阳轮。A.1个B.2个 C.3个 D.4个9-8 图9-26所示的机构属于(D)。A.定轴轮系B.简单行星轮系C.差动轮系 D.混合轮系9-9 图9-27所示的悬链式输送机用减速器,其中(C)是太阳轮。A.2、3和7B.2、3、5和7C.3、5和7 D.3和79-10如图9-28所示，nA/nV应为(C)。A.58/59B.59/58 C.– D.-4/25图9-25题9-6图图9-26题9-7、9-8图图9-27题9-9图图9-28题9-10图（二）习题9-1 图9-29所示为一手摇提升装置,其中各轮齿数均为已知,试求传动比i15,并画出当提升重物时手柄的转向。题9-11参考解答解：1.定轴轮系，传动比的大小i15=从动件齿数乘积/主动轮齿数乘积=z2z3z4z5/z1z2´z3´z4´=50×30×40×52/20×15×1×18≈577.782.各轮的转速方向如图解所示，说明：（1）重物G被提升，速度vG箭矢上指，则齿轮z5逆时针回转题9-11图解（2）与齿轮z5外啮合的齿轮z4´转向与齿轮z5反向（顺时针）题9-11图解（3）齿轮z4与z4´同轴顺时针转动，则齿轮z4所受的切向力Ft4箭矢朝上，蜗杆传动中，主动件蜗杆（z3´）所受轴向力Fa3´=-Ft4,其指向应朝下（图中未示），根据轴向力差别的左右手定则，对右旋蜗杆z3´，欲使轴向力朝下，蜗杆转动方向当与其同轴的锥齿轮z3转速n3一致，如图示（箭矢右指）（4）锥齿轮z2´转向箭矢与锥齿轮z3，正交相对（箭矢朝上）（5）内啮合齿轮z1和z2的转向，据锥齿轮z2´转向可以确定（如图示），手柄转动方向与n1一致。9-2 图9-30所示时钟系统,齿轮的模数为mB=mC,z1=15,z2=12,那么zB和zC各为多少?题9-12参考解答解：由中心距a1C=a2BmC（z1+zC）/2=mB（z2+zB）/2图9-30题9-12图即z1+zC=z2+zB，代入z1，z2齿数，整理得zB-zC=3…………(1)因i1B=n1/nB=12[钟面上分针转1格(5分)，时针转1/12]所以定轴轮系：i1B=zCzB/z1z2=zCzB/(15×12)=12…………（2）将（1）代入（2）整理后得z2B-3zB-2160=0（一元二次方程求根公式：x=[-b±√b2-4ac]/2a）zB=[3±√32+4×1×2160]/2=（3±93）/2解得zB=48（zB1=48，zB2=-45舍去）代入式（1）得zc=459-13用于自动化照明灯具上的一行星轮系如图9-31所示。已知输入轴转速n1=19.5r/min,z1=60,z2=z2′=30,z3=z4=40,z5=120,试求箱体转速。题9-13参考解答解：图中标出轮系中齿轮的相对转向行星轮系中，箱体为行星架H，z5，z1为中心轮z2-z2´和z3-z4为行星轮i15H=(n1-nH)/(n5-nH)=-z2×z3×z5/(z1×z2´×z4)=-30×40×120/(60×30×40)=-2即(n1-nH)/(n5-nH)=-2因n5=0(n1-nH)/-nH=-i1H+1=-2，解得i1H=3所以箱体转速nH=n1/3=19.5/3=6.5(r/min)9-14在如图9-32所示的自行车里程表的机构中,C为车轮轴。已知z1=17,z3=23，z4=19,z4´=20,z5=24,设轮胎受压变形后车轮的有效直径为0.7m。当车行1km时,表上指针刚好回转一周,求齿轮2的齿数。题9-14参考解答解：准备：自行车车轮转一周周长=πD=3.14×0.7m=2.198m自行车行1km,z1转动数=1000m/2.198m=454.96r即要求i15=n1/n5=454.96/1≈455图示为混合轮系：1，2齿轮为定轴；齿轮5，4´-4，3，H（2）图9-32题9-14图为行星轮系。其中nH=n2;i12=n1/n2=z2/z1，行星轮系中i53H=(n5-nH)/（n3-nH）=z4´×z3/z5×z4=(n5-nH)/（n3-nH）=20×23/24×19令=K(n5-nH)/（n3-nH）=(n5-n2)/(0-n2)=K(n5-n2)=-Kn2n5=n2（1-K）由i12=n1/n2=z2/z1知n2=n1z1/z2代入式n5=（1-K）n1z1/z2，即z2/（1-K）z1=n1/n5=i15于是有：z2/（1-K）z1=455，或z2=455（1-K）z1代入已知值运算，可得z2=455(1-20×23/24×19)×17=455[17-(17×20×23)/(24×19)]z2≈67.85≈689-5 在图9-33所示的轮系中,括号中数字为齿数。1)若轴C固定,齿轮2以n2=800r/min顺时针回转,求轴B的转速和转向;2)若轴B固定,轴C以转速380r/min逆时针回转,求轴A的转速和转向;3)若轴A、B都以转速360r/min逆时针回转,求轴C的转速和转向;4)若轴A以转速360r/min顺时针回转,轴B以转速360r/min逆时针回转,求轴C的转速和转向。题9-15参考解答解：混合轮系对行星轮系：iHBC=(nB-nH)/(nC-nH)=z3×z5/(zB×z3´)=42×40/(18×20)=14/3≈4.667设顺时针转为+1）nc=0,n2=800r/min,求nB因为nH=n2,所以(nB-nH)/(nC-nH)=(nB-nH)/(0-nH)=(nB-n2)/(-n2)=14/3整理nB-n2=(-14/3)n2，所以图9-33题9-15图nB=(-11/3)n2=(-11/3)×800r/min≈-2933r/min（逆时针）2）nB=0，nc=-380r/min,求nA对行星轮系：iHBc=(nB-nH)/(nC-nH)=(-n2)/(nC-n2)=z3×z5/(zB×z3´)=42×40/(18×20)=14/3≈4.667整理(-n2)/(nC-n2)=14/3变形为-3n2=14(nc-n2)或n2=nc14/11对定轴齿轮传动，i12=n1/n2=z2/z1=24/18,故nB=n1=n2×24/18=(14/11)nc×(24/18)=(14/11)×(24/18)(-380)≈-644.85(r/min)(逆时针)3）齿轮1，2定轴传动，外啮合。故n2转向与n1相反，若n1逆时针，则n2当为顺时针。设顺时针转为+，后续计算以此为准。齿轮z1与z2为定轴传动，i12=n1/n2=z2/z1=24/18,所以n2=n1×(z1/z2)=360×(18/24)=270(r/min)对行星轮系：iHCB=(n5-nH)/(n4-nH)=z3´×z4/(z5×z3)=20×18/(40×42)≈0.2143将nH=n2代入，(n5-nH)/(n4-nH)=(n5-n2)/(n4-n2)=0.2143整理：(n5-n2)=0.2143(n4-n2),n5-0.2143n4=n2-0.2143n2=0.7857n2n5=0.2143n4+0.7857n2代入已知值n2,n4,则nC=n5=0.2143×（-360r/min）+0.7857×(270r/min)=-77.148r/min+212.139r/min=134.991≈135(r/min)轴C速度为顺时针转向4）齿轮1，2定轴传动，外啮合。故n2转向与n1相反，若n1顺时针，则n2当为逆时针。设顺时针转为+，后续计算以此为准。齿轮z1与z2为定轴传动，i12=n1/n2=z2/z1=24/18,所以n2=n1×(z1/z2)=-360×(18/24)=-270(r/min)对行星轮系：iHCB=(n5-nH)/(n4-nH)=z3´×z4/(z5×z3)=20×18/(40×42)≈0.2143将nH=n2代入，(n5-nH)/(n4-nH)=(n5-n2)/(n4-n2)=0.2143整理：(n5-n2)=0.2143(