北航《液压传动与控制》复习题及答案.pdf

复习题（一）复习题（一） 学号学号 姓名姓名 一一 填空题：填空题： 1 液压传动的定义是 。它的两个主要特征是 。 2 液压系统通常可以由以下五大部分组 成 、 、 、 、 。 3 称为液体的密度，用 表示，写 成 = ， 单位是 。 称为液体的重 度，用 表示， 写成 = ，单位是 。 重度与密度的关系是 。 4 动力粘度的表达式为= ，其物理定义是 。的单位在 CGS 制中为 ,简 称 ；在国际 单位制中为 ，简称 。运动粘度是 与 的比 值，即 = 。 的单位在 CGS 制中为 ，简称 ，在 国际单位制中 为 。 5 温度升高时，液体的粘度 ，此时系统或元件泄漏量将 ，因 此希望粘度随 温 度 的 变 化 越 越 。 油 液 粘 度 与 温 度 的 关 系 称 为 。 6 我国液压油的牌号是以该油在温度为 时的 来确定 的。例如 20 号 液压油表示为 。 7 液体静压传递原理（帕斯卡原理）是 。 8 理想液体是 指 ，稳定流动 是 指 。 9 流量连续性方程表明液体在稳定流动时流经不同截面的流速与其通流截 面积大小成 ，即管子细的地方流速 ，管子粗的地方流 速 。 10 佰努利方程可以写成 = 常数，式中每一项分别表 示 、 、 ，它们的量纲都是 。公式的物理意义 为 。 11 流动液体动量方程的表达式 是 。 12 层流是指液体流动 时 ， 其动能修正系数为 ，动量修正系数为 ；紊流是指液体流动 时 ，其动能修正系数为 ，动 量修正系数为 。通常用雷诺数来判断，临界雷诺数为 。 13 水力半径 R 等于 ， 当园截面流管 直径为 d 时， 水力半径 R= 。 14 在密封管道中流动的液体存在 损失， 其表达式为 ； 损失， 其表达式为 . 二二.简答及计算题简答及计算题 1 画出薄壁小孔、细长阻尼孔的流量- 压力特性曲线。 2 1-1 所示的大水箱中，在液面下 h=10m 处设置一阀门，当阀门打开时， 1-1 处压力表的读数为 0.4910 5 Pa，阀进口处直径 d 1=10mm，=10000 N m 3,动能修正系数 =1，试求：通过阀门的流量？（不计局部损失） 图 1-1 3 某液压系统由泵至马达的管路如图 1-2 所示。已知管径为 1.6cm，油液 重度 =0.8810 -2 Ncm3,=0.187cm2/s, 流速 v=5m/s, 管内壁相对粗糙 度 /d0.0001, 在 45时局部阻力系数 =0.3, 在 90时 =1.12。 试求由 泵至马达的全部压力损失。 图 1-2 复习题（二）复习题（二） 学号学号 姓名姓名 一一 填空题：填空题： 1容 积 式 液 压机 械 （ 泵、 马达 ） 的 工 作原 理 是 。泵和马达都是能量转换装 置，油泵是把 转换成 ，马达是把 转换 成 。 2泵和马达工作的必要条件是 ， 。对于泵还 需 。 3对于泵来说，密封工作容积变大为 过程，工作容积变小为 过程。同理，对于马达来说，密封工作容积变大为 过程，工作容 积变小为 过程。 4配油机构一般可分为三种形 式 、 、 。 5泵和马达机械能的主要性能参数为 ，液压能的主要性能参数 为 。 6泵和马达流量 Q= ，转矩 T= ，功率 P= 或 P= 。 7齿轮泵的密封工作空间由 组成。 8齿轮泵泄漏的主要途径有 ， ，其中以 最为严 重，因为此处泄漏 且 。 9齿轮泵的径向不平衡力主要是由于 造 成的，此合力作用在 上，指向 一侧。减小不平 衡力，可采用 的方法。 10 齿轮泵提高工作压力的主要途径 是 。 11 叶片泵转子每转一圈吸排油各一次则称为 ， 由于转 子上作用 有 ，使转子轴承 受 ， 因此也称此泵为 叶片泵。 当 转子每转一圈吸压油各两次称为 ，由于该泵两个吸油口和两 个压油口 ，故转子轴上的 力 ，因此也称此泵为 。 12 双 作 用 叶 片 泵 叶 片 向 倾 斜 度 ， 其 作 用 是 ，单作用叶片泵叶片向 倾斜 度，其作用是 。 13 径向柱塞泵可以通过 改变 泵的流量，通过 改变进出油口方向。 14 柱塞泵的输出流量是脉动的， 偶数柱塞泵的脉动率比奇数柱塞泵的脉动率 要 ，柱塞数多的要比柱塞数少的要 ，因此柱塞数常 取 。 二二. 判断填图：判断填图： 1油液流向 2. 转动方向 3. 吸压油口 名称 名称 名称 4. 转动方向 5. 转动方向 名称 名称 三三. 简答及计算题：简答及计算题： 4 画出泵的效率- 压力特性曲线。 5 简述齿轮泵的困油现象、危害及消除此现象的措施。 6 画出限压式变量泵特性曲线，并说明其调整方法。 7 如图所示，巳知液压泵的排量 qp=10mL/r； 转速 np=1000rmin；容积效率vp随压力按 线性规律变化，当压力为调定压力 4MPa 时， vp =0.6；液压缸 A 和 B 的有效面积皆为 100cm2；液压缸 A 和 B 需举升的物重分别为 WA=45000N，WB=10000N，试求： (1) 液压缸 A 和 B 举物上升速度； (2) 上升和上升停止时的系统压力； (3) 上升和上升停止时液压泵的输出功率。 复习题（三） 学号 姓名 一 填空题： 15 液压缸的机械能参数为 ，液压能参数 为 。 16 若 不 考 虑 液 压 缸 的 泄 露 ， 液 压 缸 的 运 动 速 度 只 决 定 于 。 17 液压缸差动连接工作时，缸的 ，缸的 。 a. 运动速度增加了 b. 输出力增加了 c. 运动速度减少了 d. 输出力减 少了 18 单活塞杆液压缸筒固定时，其工作台的最大活动范围是活塞有效行程 L 的 倍。双活 塞杆液压缸筒固定时，其工作台的最大活动范围是活塞有效行程 L 的 倍。 19 液压缸的结构基本上 由 、 、 、 、 等五大部分组成。 20 液压缸的密封部位 、 、 。 二看图填空： 名称 名称 名称 推力 F = 推力 F = 推力 F = 速度 v = 速度 v = 速度 v = 名称 名称 推力 F = 增压比= 速度 v = 三.简述题及计算题： 8 活塞缸体固定或活塞杆固定的两种活塞缸，其进油方向和负载的运动方 向之间是什么关系？（用图示表示） 9 设计差动连接液压缸，要求快进速度（v 快进）为快退速度（v快退）的 2 倍，则缸筒内径 D 是活塞杆直径 d 的几倍？ 10 今需设计组合机床动力头驱动液压缸，其快速趋近、工作进给和快 速退回的油路分别在图 (a)、(b)、(c)中示出，现采用限压式变量泵供油， 其最大流量Qm=30L/min。 要求 v快进=8m/min； v快退=10m/min； v工作=1m/min。 试求液压缸内径 D、活塞杆直径 d 以及工作进给时变量泵的流量 Q。 11 如图所示的油缸，其 D=10cm,d=6.8cm 将 Q=25Lmin 的油泵直接接 入油缸的无杆腔。当负载 L=2510 3N 时，求油泵的输出油压 p 和活塞的 运动速度 v。若油泵直接接入油缸的有杆腔，活塞的运动速度 v 又是多 少？ 复习题（四） 学号 姓名 一 填空题： 21 液压阀按照其作用可分 为 、 、 、 。 22 单向阀是 的阀，有 和 两种。 23 换向阀是 的阀， 操纵方式主要 有 、 、 、 、 。安 装形式有 、 。 4在用一个液压泵驱动一个执行元件的液压系统中，采用三位四通换向阀使 泵卸荷，可 选用 型中位机能。 5用三位四通换向阀组成的卸荷回路，要求该液压缸停止时两腔不通油，该 换向阀的中 位机能应是 型。 6某三位四通电液换向阀由一个三位四通电磁换向阀做导阀和一个三位四通 液动换向阀 做主阀，当电磁铁断电后，导阀回到中位，然后主阀在弹簧作用下回到中 位，导阀的 中位机能应选 型。 7液压卡紧是指 的现象。 为减小液压卡紧一 般常在阀的表面 。 8压力阀的共同特点是 。 9溢流阀作定压阀时，主阀口是 的。常用于 泵系统，保证 系统压力为 ，起 作用。 溢流阀作安全阀时，主阀口是 的。常用于 泵系统，保 证系统压力 ，起 作用。 10 直 动 式 溢 流 阀 不 适 合 做 高 压 大 流 量 溢 流 阀 的 主 要 原 因 是 。 11先导式溢流阀是由 和 两部分组成。其特点是 。把先导式溢流阀的远程控制口接 了回油箱 ，将会发生 。 12减压阀是 的阀。 它的作用为 和 。 13节流阀是 的阀。 14调速阀是 的阀。 实际上就是在节流阀前 。它使压 力为 p1的油 液先降到 p2再经节流阀压力降为 p3，并保持p= 不变，故通过阀 的流量不变。 二看图填空： 单 向 阀 的 作 用 ， 单 向 阀 的 作 用 ， 其 开 启 压 力 为 。 其 开 启 压 力 为 。 三. 简答及简述题： 12 试画出直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量压力特性曲线、并进 行分析比较。 13 有哪些阀可以在液压系统中当背压阀用？ 14 试画出节流阀的特性曲线，解释流量阀的节流口为什么要采用薄壁 小孔而不采用细长小孔? 15 试画出调速阀的特性曲线, 并与节流阀进行分析比较。 A 名称： 作用： B 名称： 作用： C 名称： 作用： D 名称： 作用： E 名称： 作用： F 名称： 作用： 16 试画出所有学过的控制阀的职能符号，并写出其名称及结构特点。 四. 计算题： 1. 某系统如图 1-1 所示，已知：A1=50cm 2,Q p=20L/min,pt=40bar,调压偏差 pt=3bar,当 FL=19500N 时测得 v=3cm/s，求：?pL、pk、Qy、PL、Py、Pp ? 近似画出溢流阀流量-压力特性曲线；?M 点流量-压力特性曲线。 （pt为溢流 阀的调定压力，小标 y 指的是溢流阀） 图 1-1 复习题（一）复习题（一） 学号学号 姓名姓名 一一 填空题：填空题： 24 液压传动的定义是 以液体为介质，依靠运动着的液体压力能来传递 动力 。它的两个主要特征是 压力取决于负载 速度取决于流量 。 25 液压系统通常可以由以下五大部分组成 能源装置（动力元件） 、 执 行元件 、 控制元件 、 辅助元件 、 工作介质 。 26 单位体积液体的质量 称为液体的密度，用表示， = m/V ， 单位是 kg/m 3。 单位体积液体的重量 称为液体的重度，用表示， = mg/V ，单位是 N/m 3 。 重度与密度的关系是 = g 。 27 动力粘度的表达式为= ，其物理定义是 两相 邻液体层以单位速度梯度流动时，在单位接触面积上产生的内摩擦力 。 的单位在 CGS 制中为 dyns/cm 2 ,简称 泊(P) ；在国际 单位制中为 Ns/m 2 ，简称 Pas 。运动粘度是 动力粘 度 与 密度 的比值，即 = / 。的单位在 CGS 制中为 cm 2/s ，简称 St（斯） ，在国际单位制中为 m2/s 。 28 温度升高时，液体的粘度 降低，此时系统或元件泄漏量将 增加， 因此希望粘度随 温度的变化越 小 越 好 。油液粘度与温度的关系称为 粘温特性 。 29 我国液压油的牌号是以该油在温度为 40C 时的 运动粘度 来确定的。 例如 20 号液压油表示为 40C 时的运动粘度为 20 厘斯(20cSt) 。 30 液体静压传递原理（帕斯卡原理）是 密闭容器内，施加于静止液体上的 单位压力将等值、同时地传递到液体内所有各点 。 31 理想液体是指 无粘度、不可压缩的假想液体 ，稳定流动是指 液体的运动参数仅是空间坐标的函数，不随时间变化 。 32 流量连续性方程表明液体在稳定流动时流经不同截面的流速与其通 流截面积大小成 反比 ，即管子细的地方流速 快 ，管子粗的地方流速 慢 。 33 佰努利方程可以写成 p/g +Z +u 2/2g = 常数，式中每一项分别表示 比 压能 、 比位能 、 比动能 ，它们的量纲都是 长度 。公式的物理 意义为理想液体在重力场中作稳定流动时，沿流线上各点的压力能、势能和动能之和 是常数 。 34 流动液体动量方程的表达式是 。 35 层流是指液体流动时 液体质点互不混杂的线状或层装流动， 此时液体各 质点平行于管道流动，流速较低，粘性力起主导作用， 其动能修正系数为 2 ，动量修正系数为 1.33 ；紊流是指液体流动 时 呈混杂紊乱的流动，此时液体除了做平行管道的轴线运动外，还或多或少 具有横向运动，流速较高，惯性力起主导作用 ，其动能修正系数为 1 ， 动量修正系数为 1 。通常用雷诺数来判断，临界雷诺数为 2320 。 36 水力半径 R 等于 液流的有效面积和湿周之比，当园截面流管直径为 d 时， 水力半径 R= d/4 。 37 在密封管道中流动的液体存在 因粘性产生的沿程能量 损失， 其表达式为 ； 由于流速的大小或方向发 生急剧变化造成的局部能量 损失，其表达式为 . 二二.简答及计算题简答及计算题 17 画出薄壁小孔、细长阻尼孔的流量- 压力特性曲线。 2、1-1 所示的大水箱中，在液面下 h=10m 处设置一阀门，当阀门打开时，1-1 处压力表的读数为 0.4910 5 Pa，阀进口处直径 d 1=10mm，=10000 Nm 3,动 能修正系数=1，试求：通过阀门的流量？（不计局部损失） 图 1-1 18 某液压系统由泵至马达的管路如图 1-2 所示。已知管径为 1.6cm，油 液重度=0.8810 -2 Ncm3,=0.187cm2/s, 流速 v=5m/s, 管内壁相对粗 糙度/d0.0001, 在 45时局部阻力系数=0.3, 在 90时=1.12。试求 由泵至马达的全部压力损失。 图 1-2 复习题（二）复习题（二） 学号学号 姓名姓名 一一 填空题：填空题： 15 容积式液压机械（泵、马达）的工作原理是 依靠密封工作腔的容积 周期性反复变化而实现吸油和排油 。泵和马达都是能量转换装置，油泵 是把 机械能 转换成 液体压力能 ，马达是把 液体压力能 转换成 机械能 。 16 泵和马达工作的必要条件是 周期性变化的密封工作容腔 ， 与工作容腔想适应的配流装置 。对于泵还需 一定的自吸能 力 。 17 对于泵来说，密封工作容积变大为 吸油 过程，工作容积变小为 压油 过程。同理，对于马达来说，密封工作容积变大为 进油 过程，工作容 积变小为 排油 过程。 18 配油机构一般可分为三种形式 端面配油 、 轴配油 、 阀配油 。 19 泵和马达机械能的主要性能参数为 T,n（转矩，转速） ，液压能的主 要性能参数为 p,Q(压力，流量) 。 20 泵 和 马达 流量 Q= qn ，转 矩 T= ，功 率 P= pQ 或 P= 。 21 齿轮泵的密封工作空间由 壳体，端盖，齿槽 组成。 22 齿 轮 泵 泄 漏 的 主 要 途 径 有 齿 顶 圆 和 壳 体 内 孔 间 隙 ， 齿轮端面与端盖之间的轴向间隙 轮齿啮合线处的接触间 隙 ，其中以 2 最为严重，因为此处 间隙大 且 压差 大 。 23 齿轮泵的径向不平衡力主要是由于 吸油腔和压油腔压力不相等，存在 压力差 造成的，此合力作用在 齿轮 上，指向 吸油腔 一侧。减小 不平衡力，可采用 开压力平衡槽 2 减小压油腔 的方法。 24 齿轮泵提高工作压力的主要途径是 减少泄露，提高容积效率 。 25 叶片泵转子每转一圈吸排油各一次则称为 单作用式叶片泵， 由于转子上 作用 有 液压力不平衡 ， 使转子轴承受 径向负载 ， 因此也称此泵 为 非平衡式 叶片泵。 当转子每转一圈吸压油各两次称为双作用式叶 片泵 ， 由于该泵两个吸油口和两个压油口 对称分布 ， 故转子轴上的 力 径向平衡，因此也称此泵为 平衡式叶片泵 。 26 双作用叶片泵叶片向 前 倾斜 13 度，其作用是减小压力角，防止叶片 被卡住或折断，单作用叶片泵叶片向 后 倾斜 24 度，其作用是 有利于 叶片靠离心力甩出去。 27 径向柱塞泵可以通过 改变定子和缸体之间偏心距大小 改变泵的流量， 通过 改变偏心距的方向来改变进出油口方向。 28 柱塞泵的输出流量是脉动的， 偶数柱塞泵的脉动率比奇数柱塞泵的脉动率 要 大 ， 柱塞数多的要比柱塞数少的要 小 ， 因此柱塞数常取 奇 数 。 二二. 判断填图：判断填图： 2标出油液流向 2. 标出转动方向 3. 标 出吸压油口 名称 齿轮泵 名称 齿轮马达 名称 双作用叶片泵 4. 标出转动方向 5. 标出转动方向 名称 叶片马达 名称 径向柱塞马达 三三. 简答及计算题：简答及计算题： 19 画出泵的效率- 压力特性曲线。 20 简述齿轮泵的困油现象、危害及消除此现象的措施。 21 画出限压式变量泵特性曲线，并说明其调整方法。 22 如图所示， 巳知液压泵的排量 qp=10mL/r； 转速 np=1000rmin；容积效率vp随压力按 线性规律变化，当压力为调定压力 4MPa 时， vp =0.6；液压缸 A 和 B 的有效面积皆为 100cm2；液压缸 A 和 B 需举升的物重分别为 WA=45000N，WB=10000N，试求： (1) 液压缸 A 和 B 举物上升速度； (2) 上升和上升停止时的系统压力； (3) 上升和上升停止时液压泵的输出功率。 答案：注意，这里的当压力为调定压力 4MPa 时， vp =0.6 是为了求泄露系数 kl （1）VA=0.55m/min, VB=0.9m/min (2)B 上升时 P=1MPa, B 停止 A 上升时 P=4.5MPa,A 停止时为 10MPa (3)B 上升时 POP=150W, B 停止 A 上升时 POP=412.5W，A 停止时为 0 复习题（三） 学号 姓名 一 填空题： 38 液压缸的机械能参数为 力、速度 （或 F、v） ，液压能参数为 压力、 流量 （或 p、Q） 。 39 若不考虑液压缸的泄露，液压缸的运动速度只决定于 输入液压缸的油 液流量和活塞的有效工作面积 （Q、A） 。 40 液压缸差动连接工作时，缸的 a ，缸的 d 。 a. 运动速度增加了 b. 输出力增加了 c. 运动速度减少了 d. 输出力减 少了 41 单活塞杆液压缸筒固定时，其工作台的最大活动范围是活塞有效行程 L 的 2 倍。双活 塞杆液压缸筒固定时，其工作台的最大活动范围是活塞有效行程 L 的 3 倍。 42 液压缸的结构基本上由 缸筒组件 、 活塞组件 、 密封装置 、 排气装 置 、 缓冲装置 等五大部分组成。 43 液压缸的密封部位 活塞 、 活塞杆 、 端盖 。 二看图填空： 名称 差动连接 名称 柱塞式液压缸 名称 增力 缸 推力 F = 推力 F = 推力 F = 速度 v = 速度 v = 速度 v = 名称 双杆活塞缸 名称 增压缸 推力 F = 增 压比= 速度 v = 三.简述题及计算题： 23 活塞缸体固定或活塞杆固定的两种活塞缸，其进油方向和负载的运 动方向之间是什么关系？（用图示表示） 24 设计差动连接液压缸，要求快进速度（v快进）为快退速度（v快退）的 2 倍，则缸筒内径 D 是活塞杆直径 d 的几倍？ 答案：d 25 今需设计组合机床动力头驱动液压缸，其快速趋近、工作进给和快 速退回的油路分别在图 (a)、(b)、(c)中示出，现采用限压式变量泵供油， 其最大流量Qm=30L/min。 要求 v快进=8m/min； v快退=10m/min； v工作=1m/min。 试求液压缸内径 D、活塞杆直径 d 以及工作进给时变量泵的流量 Q。 答案：d=6.91cm D=9.27cm Q=6.75L/min 4如图所示的油缸，其 D=10cm,d=6.8cm 将 Q=25Lmin 的油泵直接接入油缸的 无杆腔。当负载 L=2510 3N 时，求油泵的输出油压 p 和活塞的运动速度 v。若油 泵直接接入油缸的有杆腔，活塞的运动速度 v 又是多少？ 答案：p2=0,p1=3.18MPa V=3.18m/min 若油泵直接接入有杆腔，V=5.92m/min 复习题（四） 学号 姓名 一 填空题： 44 液压阀按照其作用可分为 方向控制阀 、压力控制阀、流量控制阀、 复 合控制阀。 45 单向阀是 油液只能从一个方向通过， 反向截止的阀， 有 普通单向阀 和 液控单向阀 两种。 46 换向阀是 利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的 方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向 的阀， 操纵方式主要 有 手动 、 机动（行程） 、 电动 、 液动 、 电液动 。安装形式有 板 式 、 管式、法兰式 4在用一个液压泵驱动一个执行元件的液压系统中，采用三位四通换向阀使 泵卸荷，可 选用 M、H、K 型中位机能。 5用三位四通换向阀组成的卸荷回路，要求该液压缸停止时两腔不通油，该 换向阀的中 位机能应是 M 型。 6某三位四通电液换向阀由一个三位四通电磁换向阀做导阀和一个三位四通 液动换向阀 做主阀，当电磁铁断电后，导阀回到中位，然后主阀在弹簧作用下回到中 位，导阀的 中位机能应选 Y 型。 7 液压卡紧是指 由于阀芯和阀体的几何形状误差和中心线不重合造成阀芯和 阀体之间的摩擦力太大，而使弹簧不能推动阀芯复位（或：换向阀在停止使用一 段时间后重新启动时，需要克服很大的阻力才能使阀芯移动）的现象。 为减小 液压卡紧一般常在阀的表面 开压力平衡槽或均压槽 。 8 压力阀的共同特点是 利用作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平衡的原理进 行工作的。 9溢流阀作定压阀时，主阀口是 常开的。常用于 定量 泵系统，保证系统压 力为 恒定值 ，起 溢流和稳压作用。 溢流阀作安全阀时，主阀口是 常闭 的。常用于 变量 泵系统，保证系统 压力 不超过最大允许值 ，起 安全限压保护 作用。 10直动式溢流阀不适合做高压大流量溢流阀的主要原因是 当溢流量较大时， 由于阀芯移动量变化大，使调压弹簧压缩量变化大，造成压力波动较大，影响系 统工作性能。 1