(2025年)《液压与气压传动技术》经典习题(含参考答案)

(2025年)《液压与气压传动技术》经典习题(含参考答案)一、选择题（每题2分，共20分）1.液压系统中，液压油的主要作用不包括（）。A.传递动力B.润滑元件C.冷却系统D.密封间隙2.外啮合齿轮泵的困油现象主要是由于（）引起的。A.齿轮齿顶与泵壳间隙过大B.齿轮啮合时重叠系数大于1C.吸油腔与压油腔未完全隔离D.油液黏度随温度变化3.以下哪类液压阀不能直接控制执行元件的运动方向？（）A.换向阀B.单向阀C.调速阀D.液控单向阀4.气动系统中，空气压缩机输出的压缩空气需经干燥处理，主要是为了防止（）。A.压力波动B.元件锈蚀C.流量不足D.噪声增大5.双作用液压缸差动连接时，其活塞杆的运动速度比非差动连接时（）。A.更快B.更慢C.相同D.无法确定6.下列液压泵中，理论流量脉动最小的是（）。A.齿轮泵B.单作用叶片泵C.双作用叶片泵D.柱塞泵7.气动三联件的正确连接顺序是（）。A.油雾器→减压阀→过滤器B.过滤器→减压阀→油雾器C.减压阀→过滤器→油雾器D.过滤器→油雾器→减压阀8.某液压系统中，溢流阀的调定压力为5MPa，减压阀的调定压力为3MPa，当减压阀出口接油箱时，其进口压力约为（）。A.0MPaB.3MPaC.5MPaD.8MPa9.气压传动中，气缸的输出力与（）无关。A.工作压力B.活塞面积C.摩擦阻力D.气体压缩性10.液压系统中，若执行元件需实现“快进→工进→快退”动作，通常需要（）。A.调速阀与换向阀配合B.溢流阀与顺序阀配合C.变量泵与节流阀配合D.单向阀与减压阀配合二、简答题（每题6分，共30分）1.简述液压泵的工作原理，并说明其正常工作的必要条件。2.液压缸为什么需要设置缓冲装置？常见的缓冲形式有哪些？3.比较溢流阀、减压阀和顺序阀在结构与功能上的主要区别。4.气动系统中，为什么要设置后冷却器和储气罐？各自的作用是什么？5.分析单作用叶片泵与双作用叶片泵的结构差异，并说明单作用叶片泵为何可设计为变量泵。三、计算题（每题10分，共40分）1.某齿轮泵的模数m=2mm，齿数z=12，齿宽b=30mm，转速n=1500r/min，容积效率ηv=0.92，求该泵的理论流量和实际输出流量（单位：L/min）。（提示：齿轮泵理论排量V=2πm²zb）2.一单杆活塞液压缸，缸径D=80mm，活塞杆直径d=50mm，泵的供油流量q=25L/min，试计算：（1）液压缸无杆腔进油时的活塞运动速度v1；（2）有杆腔进油时的活塞运动速度v2；（3）若采用差动连接，活塞运动速度v3（假设泄漏不计）。3.某液压系统中，液压泵的输出压力p=7MPa，排量V=100mL/r，转速n=1450r/min，总效率η=0.85，求：（1）泵的理论流量q_t；（2）泵的实际流量q；（3）泵的输入功率P_in；（4）泵的输出功率P_out。4.某气动回路中，气缸内径D=100mm，活塞杆直径d=30mm，工作压力p=0.6MPa，气缸伸出时的机械效率η=0.85，求气缸伸出时的实际推力F（单位：N）。四、分析题（10分）如图所示为某机床液压系统的快速进给回路（注：图中1为变量泵，2为溢流阀，3为换向阀，4为液压缸，5为单向阀，6为调速阀）。（1）说明当换向阀3处于左位时，系统的工作过程；（2）分析该回路如何实现“快进→工进”的速度切换；（3）若工进时液压缸速度不稳定，可能的故障原因有哪些？参考答案一、选择题1.D2.B3.C4.B5.A6.C7.B8.C9.D10.A二、简答题1.液压泵的工作原理是依靠密封容积的周期性变化实现吸油和压油。正常工作的必要条件：①具有周期性变化的密封容积；②吸油腔与压油腔严格隔离（有配流装置）；③油箱与大气相通（或泵吸油口有足够的吸入压力）。2.液压缸设置缓冲装置的原因：当活塞运动到行程终点时，因惯性会与缸盖发生碰撞，产生冲击和噪声，甚至损坏元件。常见缓冲形式：节流缓冲（圆柱环形间隙、圆锥环形间隙）、可变节流缓冲（轴向三角槽）、可调节流缓冲（带可调节流阀）。3.结构差异：溢流阀进口压力控制，常闭，出口接油箱；减压阀出口压力控制，常开，出口接负载；顺序阀利用进口压力控制阀芯动作，出口接二次回路。功能差异：溢流阀用于稳压、限压；减压阀用于降低并稳定支路压力；顺序阀用于控制执行元件的顺序动作。4.后冷却器作用：将空压机排出的高温压缩空气冷却（至40~50℃），使其中的水蒸气和油蒸气凝结成水滴和油滴，便于后续分离。储气罐作用：储存压缩空气，稳定系统压力；消除气流脉动；进一步冷却并分离水分和油分。5.结构差异：单作用叶片泵定子为圆形，转子与定子偏心安装，叶片数为奇数；双作用叶片泵定子为椭圆形，转子与定子同心安装，叶片数为偶数。单作用叶片泵因转子与定子偏心距可调节（通过改变偏心量），故可设计为变量泵；双作用叶片泵因定子为对称椭圆，偏心距固定，故为定量泵。三、计算题1.理论排量V=2πm²zb=2×3.14×2²×12×30=9043.2mm³/r=9.0432mL/r理论流量q_t=V×n=9.0432×1500=13564.8mL/min=13.5648L/min实际流量q=q_t×ηv=13.5648×0.92≈12.48L/min2.（1）无杆腔面积A1=πD²/4=3.14×80²/4=5024mm²=5.024×10⁻³m²速度v1=q/(A1×60)=25×10⁻³/(5.024×10⁻³×60)≈0.083m/s=83mm/s（2）有杆腔面积A2=π(D²-d²)/4=3.14×(80²-50²)/4=3297mm²=3.297×10⁻³m²速度v2=q/(A2×60)=25×10⁻³/(3.297×10⁻³×60)≈0.126m/s=126mm/s（3）差动连接时，有效面积A3=πd²/4=3.14×50²/4=1962.5mm²=1.9625×10⁻³m²速度v3=q/(A3×60)=25×10⁻³/(1.9625×10⁻³×60)≈0.213m/s=213mm/s3.（1）理论流量q_t=V×n=100×1450=145000mL/min=145L/min（2）实际流量q=q_t×ηv（注：总效率η=ηv×ηm，本题未明确ηv与ηm，默认η=ηv×ηm≈ηv，或按η=P_out/P_in计算）但通常泵的容积效率ηv=q/q_t，机械效率ηm=P_t/P_in（P_t为理论功率），总效率η=ηv×ηm。假设ηv=0.9（常见值），则q=q_t×ηv=145×0.9=130.5L/min（注：本题若按总效率直接计算，需结合功率公式）更准确计算：输出功率P_out=p×q/60=7×10⁶Pa×q(m³/s)=7×10⁶×(q×10⁻³/60)=116666.67q输入功率P_in=P_out/η=116666.67q/0.85同时P_in=2πnT/60（T为输入扭矩），但可能更简单的方式是：理论流量q_t=V×n=100mL/r×1450r/min=145000mL/min=145L/min=0.002417m³/s理论功率P_t=p×q_t=7×10⁶×0.002417≈16919W≈16.92kW实际输出功率P_out=P_t×ηm（ηm=η/ηv），但题目给总效率η=0.85=P_out/P_in，而P_out=p×q（q为实际流量），P_in=2πnT/60=P_out/0.85因此q=P_out/(p)=(P_in×0.85)/p同时P_in=2πnT/60，而理论扭矩T_t=pV/(2π)，实际扭矩T=T_t/ηm=pV/(2πηm)总效率η=ηv×ηm=(q/q_t)×(T_t/T)=(q/q_t)×(ηm)=ηv×ηm=0.85通常ηv≈0.9~0.95，ηm≈0.9~0.95，取ηv=0.92，则ηm=0.85/0.92≈0.924则实际流量q=q_t×ηv=145×0.92≈133.4L/min输出功率P_out=p×q/60=7×133.4/60≈15.56kW输入功率P_in=P_out/0.85≈18.3kW（注：本题若简化计算，可直接按η=P_out/P_in，P_out=p×q，q=q_t×ηv，η=ηv×ηm，通常教材中可能直接给出q=q_t×ηv，P_in=p×q_t/(60η)，故：q_t=100×1450=145000mL/min=145L/minq=145×ηv（但题目给总效率η=0.85，可能默认η=ηv×ηm≈ηv，取ηv=0.85，则q=145×0.85=123.25L/min，此为简化处理）更符合教材的解法：（1）q_t=V×n=100×1450=145000mL/min=145L/min（2）实际流量q=q_t×ηv（假设ηv=0.9，总效率η=ηv×ηm=0.85，则ηm=0.85/0.9≈0.944），但题目可能直接要求用总效率计算输入功率，故：（3）输入功率P_in=(p×q_t)/(60×η)=(7×10⁶Pa×145×10⁻³m³/min)/(60×0.85×1000)=(7×145)/(60×0.85)≈19.9kW（4）输出功率P_out=P_in×η≈19.9×0.85≈16.9kW（注：因题目未明确ηv与ηm，可能采用简化计算，答案以教材常见方法为准）4.气缸无杆腔面积A=πD²/4=3.14×100²/4=7850mm²=0.00785m²理论推力F_t=p×A=0.6×10⁶×0.00785=4710N实际推力F=F_t×η=4710×0.85≈4003.5N四、分析题（1）换向阀3左位时，变量泵1的压力油经换向阀左位进入液压缸4的无杆腔，有杆腔油液经换向阀左位回油箱，液压缸活塞快速前进（此时变量泵输出大流量，因负载小，系统压力低，溢流阀2未开启）。（2）快进时，液压缸无杆腔进油，有杆腔回油直接回油箱，流量大、速度快；当液压缸接触工件后，负载增大，系统压力升高，变量