《液压与气压传动》期末考试试题及答案

《液压与气压传动》期末考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.液压传动中，系统的工作压力取决于（）。A.泵的额定压力B.溢流阀的调定压力C.负载D.油液的粘度2.以下液压泵中，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.轴向柱塞泵3.调速阀是由（）串联组成的。A.定差减压阀与节流阀B.定值减压阀与节流阀C.溢流阀与节流阀D.顺序阀与节流阀4.气压传动系统中，用于降低压缩空气压力并保持压力稳定的元件是（）。A.空气过滤器B.减压阀C.油雾器D.干燥器5.液压缸差动连接时，缸的（）。A.运动速度增加，推力增加B.运动速度增加，推力减小C.运动速度减小，推力增加D.运动速度减小，推力减小6.以下液压阀中，属于方向控制阀的是（）。A.溢流阀B.减压阀C.顺序阀D.换向阀7.液压油的粘度随温度升高而（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减8.气动系统中，气缸的输出力主要取决于（）。A.输入气压B.气缸直径C.活塞行程D.摩擦阻力9.变量泵-变量马达调速回路中，为使系统输出功率恒定，应（）。A.先调泵排量，后调马达排量B.先调马达排量，后调泵排量C.同时调节泵和马达排量D.仅调节泵排量10.液压系统中，油箱的主要作用不包括（）。A.储存油液B.散热C.过滤杂质D.分离油液中的空气二、填空题（每空1分，共20分）1.液压传动的工作原理是基于（）定律，其传递的是（）和（）。2.齿轮泵的泄漏主要有三个途径：（）、（）和（），其中（）泄漏量最大。3.溢流阀在液压系统中主要起（）、（）和（）作用。4.气动三联件是指（）、（）和（），其安装顺序为（）。5.液压缸的运动速度由（）决定，输出推力由（）决定。6.容积调速回路按变量元件的不同可分为（）、（）和（）三种形式。7.气压传动中，压缩空气的净化处理主要包括（）、（）和（）。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述齿轮泵的工作原理，并说明其困油现象的产生原因及解决措施。2.比较节流调速回路中进油节流、回油节流和旁路节流三种方式的优缺点。3.气动系统中为什么需要设置后冷却器和干燥器？二者的功能有何区别？4.说明电液换向阀的组成及工作原理，为什么大流量系统中常用电液换向阀代替电磁换向阀？5.液压系统中为什么要设置背压阀？背压阀通常可选用哪些类型的阀？四、分析计算题（共20分）1.（8分）某液压系统采用单杆活塞液压缸，已知活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=60mm，泵的供油流量q=40L/min。试计算：（1）液压缸无杆腔进油时的运动速度v₁和有杆腔进油时的运动速度v₂；（2）若系统工作压力p=6MPa，求两种工况下液压缸的输出推力F₁和F₂。2.（12分）如图1所示（注：此处为文字描述代替图示：定量泵输出流量q₀=25L/min，溢流阀调定压力pₛ=5MPa，液压缸无杆腔面积A₁=50cm²，有杆腔面积A₂=25cm²，负载F=15kN，节流阀通流面积A₀=0.02cm²，流量系数Cᵥ=0.62，油液密度ρ=900kg/m³，忽略管路损失和泄漏）。（1）判断溢流阀是否开启，并计算液压缸的工作压力p₁；（2）计算通过节流阀的流量q₀和液压缸的运动速度v；（3）若负载F增大至25kN，系统压力和液压缸速度如何变化？五、综合应用题（10分）设计一个液压系统，要求实现“快进→工进→快退→停止”的工作循环。已知工进时负载大、速度低且速度稳定，快进和快退时速度高、负载小。需明确以下内容：（1）画出系统工作原理简图（用职能符号表示）；（2）说明各元件的作用；（3）简述各工作阶段的油路走向。参考答案一、单项选择题1.C2.C3.A4.B5.B6.D7.B8.A9.A10.C二、填空题1.帕斯卡；力；运动2.端面泄漏；径向泄漏；齿侧泄漏；端面泄漏3.溢流稳压；安全保护；远程调压（或卸荷）4.空气过滤器；减压阀；油雾器；过滤器→减压阀→油雾器5.输入流量；系统压力6.变量泵-定量马达；定量泵-变量马达；变量泵-变量马达7.除水；除油；除尘三、简答题1.齿轮泵工作原理：齿轮旋转时，啮合的轮齿逐渐脱开，吸油腔容积增大形成真空，油液被吸入；轮齿进入啮合时，压油腔容积减小，油液被压出。困油现象原因：齿轮啮合时，两对轮齿同时啮合，形成封闭容积，该容积先减小后增大，导致油液受挤压（压力升高）或产生真空（气穴）。解决措施：在泵的前后端盖上开卸荷槽，使封闭容积与吸、压油腔连通，消除困油。2.进油节流：优点是结构简单，启动冲击小；缺点是运动平稳性差（负载变化时速度波动大），油液发热使泄漏增加。回油节流：优点是运动平稳（背压提高了液压缸刚度），散热条件好；缺点是启动时背压可能导致前冲，节流损失大。旁路节流：优点是功率损失小（溢流仅为多余流量），效率高；缺点是速度稳定性差（负载增大时泵压力升高，泄漏增加），仅适用于高速轻载。3.后冷却器用于将压缩空气冷却至40~50℃以下，使其中的水蒸气和油蒸气凝结为液体，便于后续分离；干燥器用于进一步除去压缩空气中的水分，防止气动元件锈蚀或堵塞。二者区别：后冷却器是降温冷凝，干燥器是深度除水（吸附或冷冻）。4.电液换向阀由电磁换向阀（先导阀）和液动换向阀（主阀）组成。工作原理：电磁换向阀通电后，控制油液推动液动阀阀芯移动，实现主油路换向。大流量系统中，电磁换向阀的电磁铁推力有限，无法直接推动大尺寸阀芯；电液换向阀通过先导油液驱动主阀，可控制大流量，换向平稳。5.设置背压阀的目的：提高液压缸运动平稳性（防止爬行），避免负载突然消失时活塞前冲，增强系统刚度。常用背压阀类型：溢流阀（直动或先导式）、顺序阀、节流阀（需调定压力）。四、分析计算题1.（1）无杆腔面积A₁=πD²/4=π×0.1²/4≈0.00785m²=78.5cm²有杆腔面积A₂=π(D²-d²)/4=π×(0.1²-0.06²)/4≈0.005024m²=50.24cm²泵流量q=40L/min=40×10⁻³/60≈6.667×10⁻⁴m³/sv₁=q/A₁=6.667×10⁻⁴/0.00785≈0.0849m/s≈8.49cm/sv₂=q/A₂=6.667×10⁻⁴/0.005024≈0.1327m/s≈13.27cm/s（2）F₁=p×A₁=6×10⁶×0.00785≈47100N=47.1kNF₂=p×A₂=6×10⁶×0.005024≈30144N=30.14kN2.（1）液压缸工作压力p₁=F/A₁=15×10³/(50×10⁻⁴)=3×10⁶Pa=3MPa＜pₛ=5MPa，故溢流阀未开启（仅作安全阀）。（2）节流阀流量q₀=Cᵥ×A₀×√(2Δp/ρ)，其中Δp=pₛ-p₁=5-3=2MPa=2×10⁶Paq₀=0.62×0.02×10⁻⁴×√(2×2×10⁶/900)=0.62×2×10⁻⁶×√(4444.44)≈0.62×2×10⁻⁶×66.67≈8.27×10⁻⁵m³/s=4.96L/min液压缸速度v=q₀/A₁=8.27×10⁻⁵/(50×10⁻⁴)=0.0165m/s=1.65cm/s（3）负载F=25kN时，p₁=F/A₁=25×10³/(50×10⁻⁴)=5×10⁶Pa=5MPa=pₛ，溢流阀开启。此时节流阀前后压差Δp=0（p₁=pₛ），q₀=0，液压缸停止运动，系统压力稳定在5MPa。五、综合应用题（1）系统原理简图（文字描述）：定量泵→溢流阀（调定系统压力）→三位五通电磁换向阀（中位O型）→单向阀（快进时补油）→调速阀（工进调速）→液压缸（单杆活塞式）。（2）元件作用：-定量泵：提供恒定流量油液；-溢流阀：设定系统最大压力，过载保护；-三位五通电磁换向阀（左位1YA+、右位2YA+、中位O型）：控制油流方向；-单向阀：快进时，液压缸有杆腔油液经单向阀补入无杆腔（差动连接）；-调速阀：工进时调节流量，稳定速度；-液压缸：实现直线往复运动。（3）工作阶段油路走向：-快进：1YA+，换向阀左位接入。泵出油→换向阀左位→液压缸无杆腔；有杆腔油液→换向阀左位→单向阀→无杆腔（差动连接），实现快速前进。-工进：当液压缸接触工件后，