机械设计基础_孙立鹏_习题第五章轮系汇总
杨可桢《机械设计基础》(第5版)笔记和课后习题(轮系)
图 5-3 解：这是一个定轴轮系，由题意可得：
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反转原理：给周转轮系施以附加的公共角速度 H 后，不改变轮系中各构件之间的相
对运动，原轮系将转化成为一假想的定轴轮系，由此可按定轴轮系的公式计算该新轮系的传
动比。
设周转轮系中两个太阳轮分别为 G、K，行星架为 H，则其转化轮系的传动比：
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第5章 轮 系
5.1 复习笔记
一、轮系的类型 轮系是指由一系列齿轮组成的传动系统。 根据轮系运转时各个齿轮轴线相对于机架位置是否固定，分为三类： 1．定轴轮系：轮系中各齿轮轴线相对于机架均为固定，又分为平面定轴轮系和空间定 轴轮系。 2．周转轮系：轮系中至少有一个齿轮轴线位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线 回转。周转轮系由太阳轮、行星轮、系杆及机架组成，又可分为差动轮系（自由度为 2）和 行星轮系（自由度为 1）。 3．复合轮系：既包含定轴轮系，又包含周转轮系，或者是由几部分周转轮系组成。 根据轮系中各轮几何轴线在空间的相对位置，分为两类：平面轮系和空间轮系。
图 5-2
5-2 在图 5-3 所示轮系中，已知 z1=15，z2=25， z2' =15，z3=30， z3' =15z4=30， z4' =2(右 旋)，z5=60， z5' =20(m=4 mm)，若 n1=500 r／min，求齿条 6 线速度 v 的大小和方向。
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（5）空间周转轮系中，由于角速度矢量与系杆的角速度矢量不平行，所以不能用代数 法相加减。但是不影响基本构件之间传动比的计算。
机械设计基础第五版第五章轮系
注意： 行星架与中心轮的几何轴线必须重合，
否则不能传动。
差动轮系—— 两个中心轮都能转动的周转轮系。
3
03
O1
2 O2 H
OH 1
差动轮系自由度计算：
n 4; pL 4; pH 2 F 34 24 2 2
行星轮系—— 一个中心轮能转动的周转轮系。
3 O1
2 O2
H
OH 1
行星轮系自由度计算：
求： nH、n2、大小和方向。
解：①
设n1为“+”，则n3为“-”
得nH=10r/min 方向与n1同向
②
代入已知数值(nH=10，n3=-54)
得n2=-175r/min 方向与n1反向
思考：
①将图a)所示轮系的参数赋予图b)所 示的轮系，仿上计算可知，对n1、n3、 nH之间的关系来讲，两个轮系完全 等价。
应用上式求得nG 、nk 、nH任意两项后即可求得周转轮
系任意两轮的传动比：
iGk=nG/nk iGH=nG/nH iKH=nK/nH
例1 双排外啮合行星轮系中，
已知：z1=100，z2=101，
Z2’=100，z3=99。求传动比iH1?
解：
i13H
n1H
n
H 3
n1 nH n3 nH
O1
i1Hk
则:转臂H的速度变为零，而轮系中各构件 的相对运动关系不变。
-H
2 2 3
2 o2
2 o2
H H
1
o1
H
o1
H
1
3
1
1
3
3
转化后的轮系称为转化轮系
转化轮系和原周转轮系中各构件的
转速关系为:
机械设计基础第五章轮系
2. 根据周转轮系的组合方式，利用周转轮系传动比计算公式求
03
出周转轮系的传动比。
实例分析与计算
1
3. 将定轴轮系和周转轮系的传动比相乘，得到复 合轮系的传动比。
2
4. 根据输入转速和复合轮系的传动比，求出输出 转速。
3
计算结果：通过实例分析和计算，得到了复合轮 系的输出转速。
05 轮系应用与实例分析
仿真结果输出
将仿真结果以图形、数据等形式输出，以便 进行后续的分析和处理。
实验与仿真结果对比分析
01
数据对比
将实验数据和仿真数据进行对比 ，分析两者之间的差异和一致性 。
结果分析
02
03
优化设计
根据对比结果，分析轮系设计的 合理性和可行性，找出可能存在 的问题和改进方向。
针对分析结果，对轮系设计进行 优化和改进，提高轮系的性能和 稳定性。
04 复合轮系传动比计算
复合轮系构成及特点
构成
由定轴轮系和周转轮系（或几个周转轮系）组合而成，称为复合轮系。
特点
复合轮系的传动比较复杂，其传动比的计算需结合定轴轮系和周转轮系的传动比计算公式进行。
复合轮系传动比计算公式
对于由定轴轮系和周转轮系组成的复合轮系，其传动比计算 公式为：i=n1/nK=(Z2×Z4×…×Zk)/(Z1×Z3×…×Zk-1)×(1)m，其中n1为输入转速，nK为输出转速，Z为各齿轮齿数 ，m为从输入轴到输出轴外啮合齿轮的对数。
火车车轮与轨道
通过轮系保证火车在铁轨 上的平稳运行和导向作用 。
船舶推进器
利用轮系将主机的动力传 递给螺旋桨，推动船舶前 进。
军事装备中轮系应用举例
坦克传动系统
采用轮系实现坦克发动机的动力 输出与行走机构的连接，确保坦 克在各种地形条件下的机动性。
高等教育出版社第5章机械设计基础第五版 轮系
外齿轮1 内齿轮3 外齿轮1、内齿轮3都是绕固定 轴线OO回转的， OO回转的 轴线OO回转的，在周转轮系中称作 太阳轮或中心轮。 太阳轮或中心轮。 在周转轮系中， 在周转轮系中，一般都以太阳 轮或行星架作为运动的输入和输出 构件，所以它们就是周转轮系的基 构件，所以它们就是周转轮系的基 本构件。OO轴线称作主轴线 轴线称作主轴线。 本构件。OO轴线称作主轴线。 由上可以看出， 由上可以看出，一个基本周转 一个行星架、 轮系必须具有一个行星架 轮系必须具有一个行星架、具有一 个或若干个行星轮以及与行星轮啮 合的太阳轮。 合的太阳轮。
2、周转轮系
动画一 动画二
只要有一个齿 轮的轴线是绕其它 齿轮轴线转动的轮 系即为周转轮系 周转轮系。 系即为周转轮系。
3、复合轮系
在轮系中，兼有定轴轮系和周转轮系两个部分， 在轮系中，兼有定轴轮系和周转轮系两个部分， 则称作复合轮系。 则称作复合轮系。 复合轮系 圆柱齿轮、 轮系可以由各种类型的齿轮所组成——圆柱齿轮、 圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等组成。 圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等组成。本章仅从运动分析的角 度研究轮系设计， 度研究轮系设计，即只讨论轮系的传动比计算方法和 轮系在机械传动中的作用。 轮系在机械传动中的作用。
周转轮系传动比的计算； 1、周转轮系传动比的计算； 2、如何将复合轮系转化为基本轮系。 如何将复合轮系转化为基本轮系。
讲授方法： 讲授方法：多媒体课件教学
§5-1 轮系的类型
一、概述
动画演示
在前面讨论了一对齿轮啮合传动。但是， 在前面讨论了一对齿轮啮合传动。但是，在实际的 机械工程中，为了满足各种不同的工作需要， 机械工程中，为了满足各种不同的工作需要，仅使 用一对齿轮是不够的。例如，在各种机床中， 用一对齿轮是不够的。例如，在各种机床中，为了 将电动机的一种转速变为主轴的多级转速； 将电动机的一种转速变为主轴的多级转速；在机械 式钟表中，为了使时针、分针、 式钟表中，为了使时针、分针、秒针之间的转速具 有确定的比例关系；在汽车的传动系中等， 有确定的比例关系；在汽车的传动系中等，都是依 靠一系列彼此相互啮合的齿轮所组成的齿轮机构来 实现的。这种由一系列的齿轮所组成的传动系统称 实现的。这种由一系列的齿轮所组成的传动系统称 为齿轮系，简称轮系 轮系。 为齿轮系，简称轮系。
机械设计基础习题答案第5章
5-1 如图所示的V 带在轮槽内的三种安装情况，哪一种正确？为什么？答：第一种安装方式正确。
因为第二种安装方式，使带缠身较大的弯曲变形，带在传动中受到的弯曲应力增大，影响带的使用寿命。
第三种安装方式，使带的工作面与带轮的接触面积减小，影响带传动的传动能力。
5-2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间的关系？答：紧边和松边拉力的差值为带传动中起传递转矩作用的拉力，称为有效拉力F 。
为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力紧套在带轮上，由于静止不动，带两边承受相等的拉力，称为初拉力F o 。
1120+-=ee Ff f F αα5-3 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角的计算公式？答：F 随α的增大而增大。
增加α会使接触弧上摩擦力的总和增加，从而使F 增大，提高其传动能力。
由于大带轮到包角α2大于小带轮的包角α1，打滑首先发生在小带轮，因此，只考虑小带轮的包角α1。
5-4 带传动工作时，带的截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？答：（1）拉应力：作用于带的全长。
带的紧边σ1为，松边为σ2，σ1＞σ2。
（2）弯曲应力：绕过带轮处受到弯曲应力的作用。
σb1＞σb2。
（3）离心拉应力：沿带长均匀分布。
当带在紧边绕上小带轮时应力达到最大值，其值为 σmax =σ1+σb1+σC5-5 带传动的弹性滑动和打滑是如何产生的？它们对带传动的影响？是否可以避免？ 答：弹性滑动是由于带的弹性变形，只要传递圆周力，就会产生弹性滑动，不可避免。
弹性滑动引起带的传动比的变化。
打滑是由于过载引起的，能够避免。
5-6 链传动的主要失效形式有哪几种？答：链板疲劳破坏；滚子和套筒的冲击疲劳破坏；链条铰链磨损；链条铰链的胶合；静力拉断。
5-7 链传动为何要适当张紧？与带传动的张紧有什么区别？答：链传动中，不需要给链条初拉力。
链传动张紧的目的，是为了避免松边下垂量过大而引起啮合不良或振动现象。
机械设计基础第5章 轮系习题解答1
50 nH
8
nH
350 33
10.6r / min
转向与n1方向相同。
n1 1 991909100
nH
1010000000
n1 19091909011 1100 1 nH 1100000 1010000000 100
iH 1
1 i1H
10100000
例题5.4：如图所示的轮系中 ，已知若 z1=20, z2=40,
z2’=20, z3=30，z4=80，试求传动比i1H。
解: 将轮系分解
4 13
1－2为定轴轮系 2－2’共轴
2
H
H－4－3－2’为周转轮系
2’
定轴轮系： i12＝ω1/ω2 ＝-z2/ z1
周转轮系： iH2’4＝(1- i2’H) =-z4 /z2’
连接条件： ω2＝ω2’
i12 • i2’H
联立解得 i1H
1 H
z2 (1 z4 ) 40 (1 20) 10 z1 z2 20
z2=25，z2'=20，z3=75，齿轮1的转速为200r/min（箭头朝
上），齿轮3的转速为50r/min，求行星架转速的nH大小和
方向。
解： i13H
n1H n3 H
n1 nH n3 nH
z2z3 z1 z2
25 75 25 30 20 8
设n1为正，则n3= -50
200 nH 25
“－”表示齿轮1和行星架H的转向相反。
例5.5 ：在图所示的电动卷扬机减速器中，已知各轮齿数
为z1=25，z2=50，z2'=20，z3=60，z3'=18，z4=30，z5＝54。 试求传动比i1H。又若电动机的转速为n1＝1000r/min，求 转筒的转速。
机械设计基础第五章答案
五、联接5-1 判断题（1）× （2）√ （3）√ （4）× （5）√ （6）√ （7）×（8）× （9）× （10）× （11）× （12）√ （13）× （14）×（15）× （16）× （17）√ （18）× （19）× （20）√ 5-2 填空题（1）牙型 （2）大 （3）越高 （4）自锁性 （5）4 （6）螺钉 （7）拧紧力矩 （8）防松 （9）一致 （10）摩擦 （11）直线 （12）梯形 （13）传力，传导，调整 （14）右 （15）轴和毂，挤压 （16）轴的直径，轴头 （17）A ，B ，C ，C （18）增加键的长度 （19）B （20）80 5-3 选择题（1）B （2）A （3）A （4）C （5）D （6）C （7）B（8）A （9）A （10）D （11）B （12）A （13）B （14）B（15）C （16）A （17）B （18）A （19）A （20）B （21）A（22）B （23）A （24）B （25）C （26）B （27）D （28）B（29）C （30）A （31）A （32）A （33）A （34）D （35）A（36）A （37）A （38）A （39）A （40）A （41）A （42）B（43）A （44）D （45）A 5-4 解：该螺栓连接为松螺栓连接，其强度条件为：[]214Fσσπd =≤ 拉杆材料为Q235，其235M P s σ=，取安全系数S =1.7，则：[]235138.24MPa 1.7s σσS === 则：114.56mm d = 查教材表5-2可知，选小径d 1=17.294mm ，公称直径d =20mm 的粗牙普通螺纹。
答：拉杆螺纹的直径为M20。
5-5 解：该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：[]215.2ae F σσπd =≤0Ra CF F F zmf=≥，查教材表5-2可知，M16的螺栓的小径d 1=13.835mm 。
机械设计基础第5章 轮系习题解答2
5-1在如图所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z 1＝20，z 2＝50，z 3＝15，z 4=30，z 6＝40。
试求传动比i 16并指出提升重物时手柄的转向。
题5-1图解：2001152040305053164216=⨯⨯⨯⨯==z z z z z z i 方向：从左往右看为顺时针方向。
5-3在图示某传动装置中，已知：z 1=60，z 2=48，z 2'=80，z 3＝120，z 3'=60，z 4=40，蜗杆z 4'＝2(右旋)，蜗轮z 5=80，齿轮z 5'＝65，模数m ＝5mm,主动轮1的转速为n 1＝240/min ，转向如图所示。
试求齿条6的移动速度v 6的大小和方向。
题5-3图题5-4图解：齿条的移动方向如图所示，其轮系传动比为：322608060804012048'4'3'2154325115=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===z z z z z z z z n n i 则齿轮5’的转速为：min /5.7322401515r i n n ===又齿轮5’分度圆直径为：mm m z d 325565'5'5=⨯==所以齿条的移动速度为：s m n d v /128.0600005.73251000605'56=⨯⨯=⨯=ππ5-4如图所示为一电动卷扬机的传动简图。
已知蜗杆1为单头右旋蜗杆，蜗轮2的齿数z 2=42，其余各轮齿数为z 2'=18，z 3＝78，z 3'=18，z 4=55；卷筒5与齿轮4固联，其直径D 5＝400mm ，电动机转速。
n 1＝1500r/min ，试求:(1)转筒5的转速n 5的人小和重物的移动速度v 。
(2)提升重物时，电动机应该以什么方向旋转?解：1.其轮系传动比为：11.5569500518181557842'3'214324114==⨯⨯⨯⨯===z z z z z z n n i 则齿轮4的转速（即转筒5的转速）为：min /70.211.556150014145r i n n n ====所以重物的移动速度为：s m n D v /057.0600007.2400100060556=⨯⨯=⨯=ππ5-5在如图所示周转轮系中，已知各轮齿数为z 1=60，z 2=20，z 2'=20，z 3＝20，z 4=20，z 5=100，试求传动比i 41。
东北大学机械设计基础各章习题附解答
绪论一、判断题（正确T，错误F）1. 构件是机械中独立制造的单元。
（）2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。
（）3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。
（）4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。
（）二、单项选择题1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。
A 机构B 零件C 部件D 构件2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成，本课程主要研究（）。
A原动机B传动部分C工作机D控制部分三、填空题1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。
2. 机械是______和______的总称。
参考答案一、判断题（正确T，错误F）1. F2. T3. T4. F二、单项选择题1. B2. B三、填空题1. 制造2. 机构机器第一章平面机构的自由度一、判断题（正确T，错误F）1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。
（）2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。
（）3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。
（）4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。
（）5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。
（）6. 对独立运动所加的限制称为约束。
（）7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（）8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。
（）二、单项选择题1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。
A 面B 点或线C 点或面D 面或线2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。
A复合铰链B局部自由度C虚约束 D 机构自由度3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。
A 1B 从动件C 主动件D 04. 所谓机架是指（）的构件。
A 相对地面固定B 运动规律确定C 绝对运动为零D 作为描述其他构件运动的参考坐标点5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。
机械设计基础_孙立鹏_习题第五章轮系
第五章轮系题5-1图示轮系中，已知1轮Array如图示。
各轮齿数为：Z1=20，转向n1Z=40，Z3= 15，Z4=60，Z5=Z6= 18，2Z=1（左旋蜗杆），Z8=40，Z9 =20 。
7若n1 =1000 r/min ，齿轮9的模数m =3 mm，试求齿条10的速度v及10其移动方向（可在图中用箭头标出）。
解题分析：判定轮系类型：因在轮系运转时，所有齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的，但有轴线相互不平行的空间齿轮传动，故为空间定轴轮系。
确定传动比计算式：其传动比的大小仍可用式（6-1）计算，但转向只能用画解答：1．确定齿条10的速度v 10 大小∵ 320118152040186040753186428118=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===z z z z z z z z n n i∴min /125.3min /320100018189r r i n n n ====s /mm .s /mm .n mz n d v v 82960125320360609999910=⨯⨯⨯π=π=π==2．确定齿条10移动方向根据圆柱齿轮传动、锥齿轮传动及蜗杆传动的转向关系，可定出蜗轮转向n 8为逆时针方向，齿轮9与蜗轮8同轴，n 9 = n 8，齿条10线速度v 10与9轮线速度v 9方向一致，故齿条10的移动方向应朝上（↑）题5-2 图示轮系中，已知蜗杆1的齿数为Z 2= 50 ；蜗杆2′为单头右旋蜗杆， 蜗轮3的齿数为Z 3=40；其余各轮齿 数为；Z 3′=30，Z 4 = 20 ，Z 4′ = 26 ， Z 5 =18，Z 5′=28，Z 6=16，Z 7=18。
要求：(1) 分别确定蜗轮2、蜗轮3的 轮齿螺旋线方向及转向n 2、n 3 ；(2) 计算传动比i 17 ，并确定齿 轮7的转向n 7。
解题分析：判定轮系类型：因在轮系运转时，所有齿轮的轴线相对于机架的 位置都是固定的，但有轴线相互不 平行的空间齿轮传动，故为空间定 轴轮系。
机械设计基础答案
机械设计基础答案(共31页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度为：11 19211)0192(73')'2(3=--=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL 或：1182632 3=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－6自由度为11)01122(93')'2(3=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL 或：11 22241112832 3=--=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－10自由度为：1128301)221142(103')'2(3=--=--⨯+⨯-⨯=--+-=F P P P n F H L 或：122427211229323=--=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F 1－1122424323=-⨯-⨯=--=HL P P n F1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。
1334313141P P P P ⨯=⨯ωω141314133431==P P P P ωω1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。
设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。
s mm P P v v P /20002001013141133=⨯===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。
构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1224212141P P P P ⨯=⨯ωω 1212141224212r r P P P P ==ωω 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=，s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。
《机械原理》第五章习题轮系及其设计及答案
第五章 轮系及其设计习题52 在题图52所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为：z 120，z 250，z 315，z 430，z 640，z 718，z 851，蜗杆z 51，右旋，试求传动比i 18并确定提升重物时手柄的转向。
题图5255 在题图55所示的压榨机中，螺杆4和5为一对旋向相反的螺杆，其螺距分别为6mm 和3mm ，螺杆5旋在螺杆4内，螺杆4与齿轮3固联在一起，螺杆5与盘B 固联在一起，盘B 插在框架两侧的槽内只能沿框架上下移动。
已知各轮齿数为z 118，z 224，z 224，z 364，试求为使盘B 下降19mm ，轴A 应转多少转，转向如何题图55答案：转！5-6题图5-6所示为手动起重葫芦，已知z l=z2=10，z2=20，z3=40。
设由链轮A至链轮B的传动效率为= 0. 9，为了能提升Q =1000N的重物，求必须加在链轮A上的圆周力P。
57题图57所示为一灯具的转动装置，已知：n1min，方向如图示，各轮齿数为z160，z2z230，z3 z440，z5120。
求灯具箱体的转速及转向。
5-11 在题图5-11所示的三爪电动卡盘的传动轮系中，各轮齿数为z1=6，z2=z2=25，z3=57，z4=56，求传动比i14。
题图511512 在题图512所示的自行车里程表机构中，C为车轮轴，P为里程表指针。
已知各轮齿数为z117，z323，z419，z420，z524。
设轮胎受压变形后车轮的有效直径为0.7m，当自行车行驶1km时，表上的指针刚好回转一周。
试求齿轮2的齿数。
513 在题图513所示的双螺旋桨飞机的减速器中，已知z126，z220，z430，z518，n115000r/min，求螺旋桨P、Q的转速n P、n Q及转向。
题图513516 题图516所示的减速器中，已知蜗杆1和5的头数均为1,蜗杆1为左旋，蜗杆5为右旋，各轮齿数为z 1=101，z2=99，z 2=z4，z 4=100，z 5=100。
机械设计基础-习题解答
《机械设计基础》习题解答机械工程学院目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65第0章绪论0-1机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。
机械设计基础(第五版)第5章
三、定轴轮系中首末两轮的转向确定 z 定轴轮系中首末两轮的转向确定 zz⋯ 1、平面定轴轮系 平面定轴轮系 2、空间定轴轮系 空间定轴轮系
H z2 z3 z3 n1 n1 − nH H i13 = H = =− =− n3 n3 − nH z1z2 z1
转化轮系的传动比 ◆ 转化轮系的传动比
一般式： 一般式：
周转轮系的传动比及转速的求法 ◆ 周转轮系的传动比及转速的求法 已知条件满足的情况下，列出转化轮系的传动 已知条件满足的情况下， 比计算公式，当已知n 比计算公式，当已知 1、n3、nH中任意两个的大小 和转向时，即可求第三个和任意两个之比(传动比 传动比)。 和转向时，即可求第三个和任意两个之比 传动比 。 式中n 式中 1、n3、nH是真实的
H i1H =1−i13
作业： 一 作业：5一2、3、4、5、8、9
已知： 例5 - 2 已知：z1=27、z2=17、z3=61、n1=6000 r/min 求：i1H=? 、nH=? 解：由图可知该轮系是行星轮系
H n1 Z H =1− − 3 i1H =1−i =1− Z 1 n3 61 =1− − ≈ 3.26 符号确定 27 H 13
正号说明n 转向相同。 正号说明 1、nH、转向相同 转向相同
n1 6000 nH = = ≈1840 r m in i1H 3.26
若求n 若求 2：
H n1 n1 − nH z2 H i12 = H = =− n2 n2 − nH z1
《机械设计基础》试题库_轮系
第5章 轮系习题与参考答案一、复习思考题1．为什么要应用轮系？试举出几个应用轮系的实例？2．何谓定轴轮系？何谓周转轮系？行星轮系与差动轮系有何区别？ 3．什么叫惰轮？它在轮系中有什么作用？4．定轴轮系的传动比如何计算？式中（-1）m 有什么意义？ 5．定轴轮系末端的转向怎样判别？6．如果轮系的末端轴是螺旋传动，应如何计算螺母的移动量？二、填空题1．由若干对齿轮组成的齿轮机构称为 。
2．根据轮系中齿轮的几何轴线是否固定，可将轮系分 轮系、 轮系和 轮系三种。
3．对平面定轴轮系，始末两齿轮转向关系可用传动比计算公式中 的符号来判定。
4．行星轮系由 、 和 三种基本构件组成。
5．在定轴轮系中，每一个齿轮的回转轴线都是 的。
6．惰轮对 并无映响，但却能改变从动轮的 方向。
7．如果在齿轮传动中，其中有一个齿轮和它的 绕另一个 旋转，则这轮系就叫周转轮系。
8．旋转齿轮的几何轴线位置均 的轮系，称为定轴轮系。
9．轮系中 两轮 之比，称为轮系的传动比。
10．加惰轮的轮系只能改变 的旋转方向，不能改变轮系的 。
11．一对齿轮的传动比，若考虑两轮旋转方向的同异，可写成±==21n n i ——。
12．定轴轮系的传动比，等于组成该轮系的所有 轮齿数连乘积与所有 轮齿数连乘积之比。
13．在周转转系中，凡具有 几何轴线的齿轮，称中心轮，凡具有 几何轴线的齿轮，称为行星轮，支持行星轮并和它一起绕固定几何轴线旋转的构件，称为 。
14．周转轮系中，只有一个 时的轮系称为行星轮系。
15．转系可获得 的传动比，并可作 距离的传动。
16．转系可以实现 要求和 要求。
17．转系可以运动，也可以运动。
18．采用周转轮系可将两个独立运动为一个运动，或将一个独立的运动成两个独立的运动。
19．差动轮系的主要结构特点，是有两个。
20．周转轮系结构尺寸，重量较。
21．周转轮系可获得的传动比和的功率传递。
三、判断题1．转系可分为定轴轮系和周转轮系两种。
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第五章轮系题5-1图示轮系中，已知1轮Array如图示。
各轮齿数为：Z1=20，转向n1Z=40，Z3= 15，Z4=60，Z5=Z6= 18，2Z=1（左旋蜗杆），Z8=40，Z9 =20 。
7若n1 =1000 r/min ，齿轮9的模数m =3 mm，试求齿条10的速度v及10其移动方向（可在图中用箭头标出）。
解题分析：判定轮系类型：因在轮系运转时，所有齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的，但有轴线相互不平行的空间齿轮传动，故为空间定轴轮系。
确定传动比计算式：其传动比的大小仍可用式（6-1）计算，但转向只能用画解答：1．确定齿条10的速度v 10 大小∵320118152040186040753186428118=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===z z z z z z z z n n i∴min /125.3min /320100018189r r i n n n ====s /mm .s /mm .n mz n d v v 82960125320360609999910=⨯⨯⨯π=π=π==2．确定齿条10移动方向根据圆柱齿轮传动、锥齿轮传动及蜗杆传动的转向关系，可定出蜗轮转向n 8为逆时针方向，齿轮9与蜗轮8同轴，n 9 = n 8，齿条10线速度v 10与9轮线速度v 9方向一致，故齿条10的移动方向应朝上（↑）题5-2 图示轮系中，已知蜗杆1的齿数为Z 2= 50 ；蜗杆2′为单头右旋蜗杆， 蜗轮3的齿数为Z 3=40；其余各轮齿 数为；Z 3′=30，Z 4 = 20 ，Z 4′ = 26 ， Z 5 =18，Z 5′=28，Z 6=16，Z 7=18。
要求：(1) 分别确定蜗轮2、蜗轮3的 轮齿螺旋线方向及转向n 2、n 3 ；(2) 计算传动比i 17 ，并确定齿 轮7的转向n 7。
解题分析：判定轮系类型：因在轮系运转时，所有齿轮的轴线相对于机架的 位置都是固定的，但有轴线相互不 平行的空间齿轮传动，故为空间定 轴轮系。
确定传动比计算式：空间定轴 轮系的传动比大小仍可用教材（5-1） 式计算，但转向只能用画箭头的方法 确定。
解答：1．确定蜗轮2、蜗轮3的轮齿 螺旋线方向：根据蜗杆传动正确啮合条件21βγ= ，32βγ=' ，可确定蜗轮2为左旋，蜗轮3为右旋。
蜗轮2、3转向：根据 蜗轮蜗杆的相对运动关系，确定转向n 2、n 3如题解5-2 图所示。
2．传动比i 17：7.2962826301218182040506543217654327117=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===''''z z z z z z z z z z z z n n i3．7轮的转向：在题5 - 2 图上用画箭头的方法，可定出n 7 的方向朝上（即↑），因7轮轴线与蜗杆1轴线平行，故也可说n 7与n 1转向相同。
题5-3 已知轮1转速n 1 =140 r/min ，Z 1=40，Z 2 =20。
求：（1）轮3齿数 Z 3 ；（2）当n 3 = -40 r/min 时，系杆H 的转速题5－3 图n H 的大小及方向；（3）当n H = 0 时齿轮3的转速n 3 。
解题分析：1．由轮系中三个基本构件的同心条件，确定Z 3 ；2．n H ≠ 0时,在轮系运转中,齿轮2的轴线绕轮1、3及系杆H 的轴线转动,其自由度为2，故为差动轮系, 系杆转速须通过原差动轮系的转化轮系(假想定轴轮系)传动比计算公式(5-2)式求得；３．n H = 0时,则为定轴轮系, 其传动比用（5-1）式计算。
解答：1．求Z 3 : 根据图示轮系的同心条件，其中心距应满足ɑ12=ɑ32 ，而标准齿轮传动，其相互啮合的齿轮模数相等， 故：r 1 + r 2 = r 3 - r r 3r + 2r 2 mz 3 = mz 1 + 2mz 2z 3 = z 1 + 2z 2 = 40 + 2×20 = 802．当n 3 = -40r/min 时，求n H()240804014021321313113-=-=-=---=--==z z zz n n n n n n n n iH H H H H H Hn H = 20 r/min 与 n 1 转向相同。
3．当n H = 0时，求n 3 ：当n H = 0时，图示轮系成为定轴轮系，所以24080133113-=-=-==z z n n imin /70min /21401313r r i n n -=-==即 n 3与 n 1 转向相反题5-4 图示为锥齿轮组成的周转轮系。
已知：Z 1 =Z 2=17， Z 2′= 30，Z 3= 45 ，若1轮转速n 1 =200 r/min 。
（1）确定系杆的转速n H 的大小和转向；（2）试问能否用 教材式（5-22 ？为什么？解题分析：判定轮系类型: 因在轮系运转时，齿轮2和2′的轴线相对于机架的位置不固定,且齿轮3固定不转动,该轮系为由锥齿轮组成的行星轮系；确定传动比计算式：系杆转速n H 须通过行星轮系的转化轮系(假想定轴轮系)传动比公式 (5-2)求得。
注意：因3轮与1轮轴线平行，HH n n 13和转向关系可在其转化轮系中，用画箭头方法确定（题解5-4图中虚线箭头所示），转化轮系传动比公式中，齿数比前应代入符号，HH n n 13和 同向时用“+” 代入，相反时用“-” 代入。
解答：1．求解系杆转速n H 大小，确定n H 的转向因为H H n n 13和 同向（题解6-4图所示），故其转化轮系传动比公式:5.130174517021321313113=⨯⨯==--=--=='z z z z n n n n n n n n n iH H H H H H H400min /5.0200min /5.11200113111-=-=-=-==r r i n i n n H H H r/minn H 的转向：因i 1H 为“－”值，所以n H 与n 1转向相反。
2．不能用H i 12计算式求解n 2 。
因轮2的轴线与中心轮1和系杆H 的轴线不平行，它们的角速度不能按代数量进行加减，即： H H ωωω-≠22，故不能用Hi 12 的计算式求解n 2 。
题5-5 图示万能刀具磨床工作台的进给装置中，运动经手柄输入， 由丝杠输出，已知单头丝扛螺距L = 5 mm ，试计算手柄转动一周时工作 台的进给量S 。
解题分析：磨床工作台进给装置是由齿轮1（固定不转动），双联齿轮2和2′（轴线相对于机架的位置不固定）, 齿轮3及手柄H 组成的行星轮系。
要求解手柄转动一周时工作台的进给量S ，需先求解n H =1 r/min 时齿轮3的转速n 3，n 3可根据传动比i H3求出。
题5-5 图解答：1．行星轮系的转化轮系(假想定轴轮系)传动比公式：10919201918102312331331=⨯⨯=⋅⋅=+-=--=--='z z z z i n n n n n n n i H H H H H H2. 齿轮3的转速n 3：()r/min10r/min 1091113133.i n i n n HH H H =⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=-⋅=⋅=3．工作台的进给量S ：单头丝杠转一周，工作台前进一个螺距L ，丝杠转n 3转时，m m m m 501053..n L s =⨯=⋅=题5-6 图示轮系中，已知各轮齿数为：Z 1= 20，Z 2= 34，Z 3 = 18，Z 4= 36，Z 5= 78，Z 6 = Z 7 = 26。
试求：传动比i 1H 。
题5－6图 题解5－6图 解题分析：1．判定轮系类型：因齿轮6的轴线绕别的齿轮轴线作圆周运动，轮系中有 周转轮系存在，故该轮系为复合轮系。
3．求解方法：分别列出各基本轮系传动比计算式，将各计算式联立求解可得复合轮系的传动比 。
解答：1．定轴轮系1-2-3-4传动比计算式：()4.3182036341314224114=⨯⨯=-==z z z z n n i2．差动轮系5-6-7-H 转化轮系传动比计算式：()31782665761757557-=-=-=--==z z z z n n n n n n iH H H HH3．建立两基本轮系之间的联系：∵ 轮1和轮7共轴，∴ n 7 = n 1轮4和轮5为双联齿轮，所以，14145i n n n ==。
传动比：125.211==HH n n i题5-7 图示轮系中,已知各轮齿数为：Z 1=Z 2′=25，Z 2=Z 3=Z 5=20, Z 4=100。
试求：传动比i 15 。
解题分析：1．判定轮系类型： 因齿轮2和2′的轴线绕别的齿轮轴线作圆周运动，轮系中有周转轮系存在，故该轮系为复合轮系。
3．求解方法：分别列出各基本轮系传动比计算式，将各计算式联立求解可得复合轮系的传动比。
解答：1．行星轮系1-2-2′-3-H 的转化轮系传动比计算式：()251625252020121322313113=⨯⨯=-=--=='z z z z n n n n n n iH H H H H2．定轴轮系4-5传动比计算式：()511002014515445-=-=-==z zn n i3.建立两基本轮系之间的联系：n 3= 0 ，n H = n 4题解5-7 图题5-7 图求解可得:12595115-==n n i , n 5与n 1转向相反。
题5-8 图示轮系中。
已知各轮齿数为：Z 1 = Z 2 = Z 2′=24，Z 3 = 72，Z 4 = 89，Z 5= 95，Z 6 = 24，Z 7 = 30，试求：A 轴与B 轴之间的传动比i AB 。
解题分析：1．判定轮系类型：因齿轮2和2′的轴线绕别的齿轮轴线作圆周运动，轮系中有周转轮系存在，故该轮系为复合轮系。
3．求解方法：分别列出各基本轮系传动比计算式，将各计算式联立求解可解答：1．差动轮系1-2（2′）-3-H 的转化轮系传动比计算式：()32472131313113-=-=-=--==z z n n n n n n iH H H H H2．定轴轮系5-6传动比计算式：9524566556-=-==z z n n i 3．定轴轮系4-7传动比计算式：8930477447-=-==z z n n i4．各基本轮系之间的联系：n B =n 1 ，n A =n 6 =n 7 ，n 3 =n 4，n H = n 5 5．联立求解i AB ：题5-9 在图示轮系中，已知各轮齿数为：Z 1=Z 2'=20，Z 2 =Z 3=40，Z 4=100，Z 5=Z 6=Z 7 = 30，求:传动比i 17 。
题5－9图 解题分析：1．判定轮系类型：因齿轮3的轴线绕别的齿轮轴线作圆周运动，轮系中有周转轮系存在，故该轮系为复合轮系。