西北工業(yè)大學機械原理課后答案第11章

第11章課后參考答案11-1在給定輪系主動輪的轉向后，可用什么方法來確定定軸輪系從動輪的轉向？周轉輪系中主、從動件的轉向關系又用什么方法來確定?答：參考教材216218頁。11-2如何劃分一個復合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉輪系部分?在圖示的輪系中，既然構件5作為行星架被劃歸在周轉輪系部分中，在計算周轉輪系部分的傳動比時，是否應把齒輪5的齒數,Z5計入? 答：劃分一個復合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉輪系部分關鍵是要把其中的周轉輪系部分劃出來，周轉輪糸的特點是具有行星輪和行星架，所以要先找到輪系中的行星輪，然后找出行星架。每一行星架，連同行星架上的行星輪和與行星輪相嚙合的太陽輪就組成一個基本周轉輪糸。在一個復合輪系中可能包括有幾個基本周轉輪系（一般每一個行星架就對應一個基本周轉輪系)，當將這些周轉輪一一找出之后剩下的便是定軸輪糸部分了。在圖示的輪系中雖然構件5作為行星架被劃歸在周轉輪系部分中，但在計算周轉輪系部分的傳動比時不應把齒輪5的齒數計入。11-3在計算行星輪系的傳動比時，式imH=1-iHmn只有在什么情況下才是正確的? 答 在行星輪系，設固定輪為n, 即n=0時, imH=1-iHmn公式才是正確的。11-4在計算周轉輪系的傳動比時，式iHmn=(nm-nH)(nn-nH)中的iHmn是什么傳動比，如何確定其大小和“”號?答: iHmn是在根據相對運動原理，設給原周轉輪系加上一個公共角速度“-H”。使之繞行星架的固定軸線回轉，這時各構件之間的相對運動仍將保持不變，而行星架的角速度為0，即行星架“靜止不動”了于是周轉輪系轉化成了定軸輪系，這個轉化輪系的傳動比，其大小可以用iHmn=(nm-nH)(nn-nH)中的iHmn公式計算；方向由“”號確定，但注意，它由在轉化輪系中m. n兩輪的轉向關系來確定。11-5用轉化輪系法計算行星輪系效率的理論基礎是什么?為什么說當行星輪系為高速時，用它來計算行星輪系的效率會帶來較大的誤差?答: 用轉化輪系法計算行星輪系效率的理論基礎是行星輪系的轉化輪系和原行星輪系的差別，僅在于給整個行星輪系附加了一個公共角速度“-H”。經過這樣的轉化之后，各構件之間的相對運動沒有改變，而輪系各運動副中的作用力(當不考慮構件回轉的離心慣性力時)以及摩擦因數也不會改變。因而行星輪系與其轉化輪系中的摩擦損失功率PHf應相等。用轉化輪系法計算行星輪系效率沒有考慮由于加工、安裝和使用情況等的不同，以及還有一些影響因素如攪油損失、行星輪在公轉中的離心慣性力等，因此理論計算的結果并不能完全正確地反映傳動裝置的實際效率。11-6何謂正號機構、負號機構?各有何特點?各適用于什么場合?答: 行星輪系的轉化輪系中當傳動比iH1n>o，稱為正號機構；當傳動比iH1n<o，稱為負號機構。正號機構效率隨著l iH1l的增大而降低，其效率可能出現負值而發(fā)生自鎖，其主要用于傳遞運動，如用在傳動比大而對效率要求不高的輔助裝置中；負號機構由于在任何情況下都不會出現自鎖，效率較高，主要用于動力傳動。11-7何謂封閉功率流?在什么情況下才會出現?有何危害?答: 在選用封閉式行星輪系時，如其型式及有關參數選擇不當，可能會形成有一部分功率只在輪系內部循環(huán)，而不能向外輸出的情況，即形成所謂的封閉功率流。當ia和ib異號，且l ial>l ibl時，出現封閉功率流。這種封閉的功率流將增大摩擦功率損失，使輪系的效率和強度降低，對于傳動極為不刊。11-8在確定行星輪系各輪齒數時，必須滿足哪些條件，為什么?答 設計行星輪系時，各輪齒數的選擇應滿足四個條件；對于不同的輪系，這四個條件具體表達式不盡相同，下面以內齒輪3固定，各輪均為標準齒輪的2KH型輪系為例加以說明。(1)保證實現給定的傳動比： z3=(i1H-1)z1(2)滿足同心條件(即保證兩太陽輪和系桿的軸線重合): Z3=z1+2z2(3)滿足k個行星輪均布安裝(即滿足裝配條件)： N=(z3+z1)/k (n為整數)(4)滿足鄰接條件（即保證相鄰行星輪不致相互碰撞)： (z1+z2)sin(180/k)>z2+2ha*11-9在行星輪系中采用均載裝置的目的何在?采用均載裝置后會不會影響該輪系的傳動比?答 在行星輪系中，常把某些構件作成可以浮動的在輪系運轉中，如各行星輪受力不均勻。這些構件能在一定的范圍內自由浮動，以達到自動調節(jié)各行星輪載荷的目的。采用均載裝置后不會影響該輪系的傳動比。11-10何謂少齒差行星傳動?擺線針輪傳動的齒數差是多少?在諧波傳動中柔輪與剛輪的齒數差如何確定?答 少齒差行星傳動是指在行星輪系中當行星輪1與內齒輪2的齒數差z=z2-z1=14時就稱為少齒差行星傳動；擺線針輪傳動的齒數差是1；在諧波傳動中柔輪與剛輪的齒距相同但齒數不等，剛輪與柔輪的齒數差通常等于波數n，即zr-zs=n011-11圖示為一手搖提升裝置，其中各輪齒數均為已知，試求傳動比i15并指出當提升重物時手柄的轉向。 解：當提升重物時手柄的轉向逆時針（從左向右看手柄）。11-12圖示為一千分表的示意圖，已知各輪齒數如圖，模數m=0.11mm(為非標準模數)若要測量桿1每移動0.001 mm時，指針尖端剛好移動一個刻度(s=1.5 mm)。問指針的長度尺等于多少?(圖中齒輪5和游絲的作用是使各工作齒輪始終保持單側接觸，以消除齒側間隙對測量精度的影響。) 解：由圖可知，輪2（2）、3、（3）、4、5組成定軸輪系且n2=n2, n3=n3 n4=-100n2桿1和齒輪2是一對齒條與齒輪的外嚙合，設桿1每移動0.001時間為t 由圖知，指針擺一個刻度的s=1.5mm則擺角有關系式 =s/R即 =n4t=s/R則 11-13圖示為繞線機的計數器。圖中1為單頭蝸桿，其一端裝手把，另一端裝繞制線圈。2、3為兩個窄蝸輪，z2=99，Z3=100。在計數器中有兩個刻度盤，在固定刻度盤的一周上有100個刻度，在與蝸輪2固連的活動刻度盤的一周上有99個刻度，指針與蝸輪3固連。問指針在固定刻度盤上和活動刻度盤上的每一格讀數各代表繞制線圈的匝數是多少?又在圖示情況下，線圈已繞制了多少匝?解： 因i13=nl/n3=z3z1=100，故n3=n1100，即蝸桿每轉一轉，蝸輪3轉過1100轉，指針相對固定刻度盤轉過一個格度，說明指針在固定刻度盤上的每一格讀數代表被繞制線圈繞制了一匝。 i12=nln2=z2z1=99，故n2=n199，即蝸桿轉一轉，蝸輪2轉過l99轉。由于蝸輪2、3轉向相同，故蝸桿每轉一轉，指針相對活動刻度盤轉過l100-199= -19 900轉(即相對向后倒轉，所以活動刻度盤刻度的增大方向與固定刻度盤者相反)，因活動刻度盤上有99個刻度，故指針在活動刻度盤上的每一格讀數，代表被繞制線圈已繞制了9 90099=100匝。 今指針在活動刻度盤上的讀數為13.，在固定刻度盤上的讀數為5.，所以線圈已繞制的匝數為活動刻度盤上的整數讀數100+固定刻度盤上的整數讀數=13100+5=1 305匝11-14圖示為一裝配用電動螺絲刀的傳動簡圖。已知各輪齒數為z1=z4=7，z3=z6=39。若n1=3 000 rmin，試求螺絲刀的轉速。解：此輪系為一復合周轉輪系。在1-2-3-H1行星輪系中 在4-5-6-H2行星輪系中 故 nH2=n1/i1H2=3000/43.18=69.5r/min 轉向以n1相同 11-16如圖所示為兩個不同結構的錐齒輪周轉輪系，已知z1=20，z2=24，z2，=30，z3=40，n1=200 rmin，n3=-100 rmin。求nH等于多少?(a) 解： (b) 解： 11-17在圖示的電動三爪卡盤傳動輪系中，設已知各輪齒數為z1=6，z2=z2，=25，z3=57，z4=56。試求傳動比i14。 解: 圖示輪系為一周轉輪系(整個輪系只有一個行星架，去掉周轉輪系部分后，無定軸輪系部分，故整個輪系為一周轉輪系)。該輪系共有三個中心輪，故稱之為3K型行星傳動。 此輪系的右端由輪2、4和件H組成一差動輪系，左端由輪1、2、3和件H組成一行星輪系，此行星輪系將差動輪系中的構件2和H封閉起來(即使構件2和H之間有固定速比關系)，整個輪系類似于一個封閉式行星輪系。此輪系也可認為是由輪1、2、3和行星架H組成的行星輪系與由輪4、2、2、3和行星架H組成的另一行星輪系組合而成。故為求解此輪系的傳動比，必須列出兩個方程。如下的解法，求解最簡便。 在輪1、2、3及行星架H組成的行星輪系中，輪3為固定輪，故 11-18圖示為手動起重葫蘆，已知z1=Z2，=10，z2=20，z3=40。設各級齒輪的傳動效率(包括軸承損失)1=0.98，曳引鏈的傳動效率2=0.97。為提升重G=10 kN的重物，求必須施加于鏈輪A上的圓周力F。 解：= 所以 11-19圖示為紡織機中的差動輪系，設z1=30，z2=25，z3=z4=24，z5=1 8，z6=121，n1=48200 rrain，nH=316 rmin，求n6等于多少?解： 當n1=48 200r/min 時 N6與n1及nH的轉向相同 11-20圖示為建筑用絞車的行星齒輪減速器。已知z1=z3=17，z2=z4=39，z5=18，z7=152，n1=l 450 rmin。當制動器B制動、A放松時，鼓輪H回轉(當制動器B放松、A制動時，鼓輪H靜止，齒輪7空轉)，求nH等于多少? 解： 11-21在圖示輪系中，設各輪的模數均相同，且為標準傳動，若已知z1=z2，=z3，=z6，=20，z2=z4=z6=z7=40。試求： 1)當把齒輪1作為原動件時，該機構是否具有確定的運動? 2)齒輪3、5的齒數應如何確定? 3)當n1=980 rmin時，n1及n3各為多少?故有確定的運動。11-22圖示為隧道掘進機的齒輪傳動，已知z1=30，z2=85，z3=32，z4=21，z5=38，z6=97，z7=147，模數均為10 mm，且均為標準齒輪傳動?，F設已知n1=1 000 rmin，求在圖示位置時，刀盤最外一點A的線速度。 提示：在解題時，先給整個輪系以一H角速度繞oo軸線回轉，注意觀察此時的輪系變?yōu)楹畏N輪系，從而即可找出解題的途徑。 解：圖示輪系為一裝載式(一個行星輪系裝載在另一個行星輪系的行星架上)的復雜行星輪系，為了求解這種行星輪系，可采用兩次轉化的方法。第一次轉化時給整個輪系一個(-H)角速度繞OO軸旋轉，所得的轉化輪系如圖b所示，這已是大家十分熟悉的復合輪系了。左邊是一個以齒輪6為固定輪的行星輪系，右邊為定軸輪系。 通過第一次轉化后，各構件的轉速為niH=ni-nH 通過第二次轉化可求得左邊行星輪系的傳動比為 （a） 由定軸輪系部分有 nH=nl(2.833 326.165 5)=13.489 rmin 由式(c)可得 n2=n4= -334.696 rrain 由式(e)可得 n3= -48.477 rmin 最后可得刀盤A點的線速度為 VA=(rl+r2)nH+(r4+r5)n3+200n5260 000=1.612 m0式中：r1=150 mm，r2=425 mm，r4=105mm，r5=190 mm。