機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第4版 習(xí)題及解答 第九章

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第4版自測(cè)題與習(xí)題參考答案（第九章）第九章輪系（一）自測(cè)題9-1 輪系的下列功用中,必須依靠行星輪系實(shí)現(xiàn)的功用是(D)。A.變速傳動(dòng) B.大的傳動(dòng)比 C.分路傳動(dòng) D.運(yùn)動(dòng)的合成和分解9-2 定軸輪系有下列情況:1)所有齒輪軸線都不平行;2)所有齒輪軸線平行;3)首末兩輪軸線平行;4)所有齒輪之間是外嚙合;5)所有齒輪都是圓柱齒輪。其中適用(-1)m(m為外嚙合次數(shù))決定傳動(dòng)比正負(fù)號(hào)的有[A，2)]。A.1種 B.2種 C.3種 D.4種9-3 某人總結(jié)過(guò)惰輪(橋輪)在輪系中的作用如下:1)改變從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向;2)改變從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速;3)調(diào)節(jié)齒輪軸間距離;4)提高齒輪強(qiáng)度。其中正確的有[B1),3)]A.1條 B.2條 C.3條 D.4條9-4 圖9-23所示為一手搖提升裝置,其中各輪齒數(shù)如圖所注,試問(wèn)傳動(dòng)比i18及提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向如何?(C)A.270,↑ B.270,↓ C.600,↑ D.600,↓9-5圖9-24所示為行車傳動(dòng)簡(jiǎn)圖,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min,車輪直徑d=400mm,行車運(yùn)行速度v=1.2m/s,又i12=1.3i34,齒數(shù)比z1/z2和z3/z4應(yīng)為( 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在如圖9-25所示的機(jī)構(gòu)中,z1=z2=z3,當(dāng)桿H轉(zhuǎn)動(dòng)180°時(shí),齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)(A )。A.0° B.90° C.180° D.360°9-7 圖9-26所示的機(jī)構(gòu)中有（B，4和6）太陽(yáng)輪。A.1個(gè)B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè)9-8 圖9-26所示的機(jī)構(gòu)屬于(D)。A.定軸輪系B.簡(jiǎn)單行星輪系C.差動(dòng)輪系 D.混合輪系9-9 圖9-27所示的懸鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)用減速器,其中(C)是太陽(yáng)輪。A.2、3和7B.2、3、5和7C.3、5和7 D.3和79-10如圖9-28所示，nA/nV應(yīng)為(C)。A.58/59B.59/58 C.– D.-4/25圖9-25題9-6圖圖9-26題9-7、9-8圖圖9-27題9-9圖圖9-28題9-10圖（二）習(xí)題9-1 圖9-29所示為一手搖提升裝置,其中各輪齒數(shù)均為已知,試求傳動(dòng)比i15,并畫出當(dāng)提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。題9-11參考解答解：1.定軸輪系，傳動(dòng)比的大小i15=從動(dòng)件齒數(shù)乘積/主動(dòng)輪齒數(shù)乘積=z2z3z4z5/z1z2′z3′z4′=50×30×40×52/20×15×1×18≈577.782.各輪的轉(zhuǎn)速方向如圖解所示，說(shuō)明：（1）重物G被提升，速度vG箭矢上指，則齒輪z5逆時(shí)針回轉(zhuǎn)題9-11圖解（2）與齒輪z5外嚙合的齒輪z4′轉(zhuǎn)向與齒輪z5反向（順時(shí)針）題9-11圖解（3）齒輪z4與z4′同軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則齒輪z4所受的切向力Ft4箭矢朝上，蝸桿傳動(dòng)中，主動(dòng)件蝸桿（z3′）所受軸向力Fa3′=-Ft4,其指向應(yīng)朝下（圖中未示），根據(jù)軸向力差別的左右手定則，對(duì)右旋蝸桿z3′，欲使軸向力朝下，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向當(dāng)與其同軸的錐齒輪z3轉(zhuǎn)速n3一致，如圖示（箭矢右指）（4）錐齒輪z2′轉(zhuǎn)向箭矢與錐齒輪z3，正交相對(duì)（箭矢朝上）（5）內(nèi)嚙合齒輪z1和z2的轉(zhuǎn)向，據(jù)錐齒輪z2′轉(zhuǎn)向可以確定（如圖示），手柄轉(zhuǎn)動(dòng)方向與n1一致。9-2 圖9-30所示時(shí)鐘系統(tǒng),齒輪的模數(shù)為mB=mC,z1=15,z2=12,那么zB和zC各為多少?題9-12參考解答解：由中心距a1C=a2BmC（z1+zC）/2=mB（z2+zB）/2圖9-30題9-12圖即z1+zC=z2+zB，代入z1，z2齒數(shù)，整理得zB-zC=3…………(1)因i1B=n1/nB=12[鐘面上分針轉(zhuǎn)1格(5分)，時(shí)針轉(zhuǎn)1/12]所以定軸輪系：i1B=zCzB/z1z2=zCzB/(15×12)=12…………（2）將（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用于自動(dòng)化照明燈具上的一行星輪系如圖9-31所示。已知輸入軸轉(zhuǎn)速n1=19.5r/min,z1=60,z2=z2′=30,z3=z4=40,z5=120,試求箱體轉(zhuǎn)速。題9-13參考解答解：圖中標(biāo)出輪系中齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)向行星輪系中，箱體為行星架H，z5，z1為中心輪z2-z2′和z3-z4為行星輪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所以箱體轉(zhuǎn)速nH=n1/3=19.5/3=6.5(r/min)9-14在如圖9-32所示的自行車?yán)锍瘫淼臋C(jī)構(gòu)中,C為車輪軸。已知z1=17,z3=23，z4=19,z4′=20,z5=24,設(shè)輪胎受壓變形后車輪的有效直徑為0.7m。當(dāng)車行1km時(shí),表上指針剛好回轉(zhuǎn)一周,求齒輪2的齒數(shù)。題9-14參考解答解：準(zhǔn)備：自行車車輪轉(zhuǎn)一周周長(zhǎng)=πD=3.14×0.7m=2.198m自行車行1km,z1轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)=1000m/2.198m=454.96r即要求i15=n1/n5=454.96/1≈455圖示為混合輪系：1，2齒輪為定軸；齒輪5，4′-4，3，H（2）圖9-32題9-14圖為行星輪系。其中nH=n2;i12=n1/n2=z2/z1，行星輪系中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代入已知值運(yùn)算，可得z2=455(1-20×23/24×19)×17=455[17-(17×20×23)/(24×19)]z2≈67.85≈689-5 在圖9-33所示的輪系中,括號(hào)中數(shù)字為齒數(shù)。1)若軸C固定,齒輪2以n2=800r/min順時(shí)針回轉(zhuǎn),求軸B的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向;2)若軸B固定,軸C以轉(zhuǎn)速380r/min逆時(shí)針回轉(zhuǎn),求軸A的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向;3)若軸A、B都以轉(zhuǎn)速360r/min逆時(shí)針回轉(zhuǎn),求軸C的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向;4)若軸A以轉(zhuǎn)速360r/min順時(shí)針回轉(zhuǎn),軸B以轉(zhuǎn)速360r/min逆時(shí)針回轉(zhuǎn),求軸C的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。題9-15參考解答解：混合輪系對(duì)行星輪系：iHBC=(nB-nH)/(nC-nH)=z3×z5/(zB×z3′)=42×40/(18×20)=14/3≈4.667設(shè)順時(shí)針轉(zhuǎn)為+1）nc=0,n2=800r/min,求nB因?yàn)閚H=n2,所以(nB-nH)/(nC-nH)=(nB-nH)/(0-nH)=(nB-n2)/(-n2)=14/3整理nB-n2=(-14/3)n2，所以圖9-33題9-15圖nB=(-11/3)n2=(-11/3)×800r/min≈-2933r/min（逆時(shí)針）2）nB=0，nc=-380r/min,求nA對(duì)行星輪系：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變形為-3n2=14(nc-n2)或n2=nc14/11對(duì)定軸齒輪傳動(dòng)，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)(逆時(shí)針)3）齒輪1，2定軸傳動(dòng)，外嚙合。故n2轉(zhuǎn)向與n1相反，若n1逆時(shí)針，則n2當(dāng)為順時(shí)針。設(shè)順時(shí)針轉(zhuǎn)為+，后續(xù)計(jì)算以此為準(zhǔn)。齒輪z1與z2為定軸傳動(dòng)，i12=n1/n2=z2/z1=24/18,所以n2=n1×(z1/z2)=360×(18/24)=270(r/min)對(duì)行星輪系：iHCB=(n5-nH)/(n4-nH)=z3′×z4/(z5×z3)=20×18/(40×42)≈0.2143將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,則nC=n5=0.2143×（-360r/min）+0.7857×(270r/min)=-77.148r/min+212.139r/min=134.991≈135(r/min)軸C速度為順時(shí)針轉(zhuǎn)向4）齒輪1，2定軸傳動(dòng)，外嚙合。故n2轉(zhuǎn)向與n1相反，若n1順時(shí)針，則n2當(dāng)為逆時(shí)針。設(shè)順時(shí)針轉(zhuǎn)為+，后續(xù)計(jì)算以此為準(zhǔn)。齒輪z1與z2為定軸傳動(dòng)，i12=n1/n2=z2/z1=24/18,所以n2=n1×(z1/z2)=-360×(18/24)=-270(r/min)對(duì)行星輪系：iHCB=(n5-nH)/(n4-nH)=z3′×z4/(z5×z3)=20×18/(40×42)≈0.2143將nH=n2代入，(n5-nH)/(n4-nH)=(n5-n2)/(n4-n2)=0.2143整理：(n5-n2)=0.2143(