第五章 控制元件(新)

广东省高等教育自学考试《液压与气压传动》（课程代码：03631）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标绪论第一节液压与气压传动的工作原理第二节液压与气压传动系统的组成和表示方法第三节液压与气压传动的优缺点第四节液压与气压传动的应用第五节液压与气动技术的进展第一章液体力学基础第一节工作介质第二节流体静力学第三节流体运动学和流体动力学第四节气体状态方程第五节充、放气参数的计算第六节管道流动第七节孔口流动第八节缝隙流动第九节瞬变流动第十节穿透多孔物质的液流第二章能源装置及辅件第一节概述第二节液压泵第三节油箱第四节液压辅件第五节气源装置第六节气动辅件第七节管件第三章执行元件第一节直线往复运动执行元件第二节旋转运动执行元件第三节设计计算第四章控制元件第一节概述第二节阀芯的结构和性能第三节常用液压控制阀第四节常用气动控制阀第五节液压叠加阀、插装阀和多路阀第六节电液伺服控制阀第七节电液比例控制阀第八节电液数字控制阀第九节气动比例/伺服、数字控制阀第十节气动逻辑控制元件第十一节集成式多功能元件第五章密封件第一节密封的作用与分类第二节密封件的材料第三节常用密封件第四节新型密封件第五节组合式密封件第六节防尘圈第七节旋转密封件第八节胶密封与带密封第六章基本回路第一节液压基本回路第二节气动基本回路第七章系统应用与分析第一节液压系统应用与分析第二节气动系统应用与分析第八章系统设计与计算第一节概述第二节液压系统设计与计算第三节液压系统设计计算举例第四节气动程序控制系统设计三、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《液压与气压传动》课程是高等教育自学考试机械设计制造及其自动化专业的主干课程。

液压、气压传动是与机械传动、电气传动等相并列的传动形式，是机械设备设计、使用和维护所必须掌握的技术和知识，具有实践性较强，与生产实际联系紧密的特点。

本课程主要讲授流体力学基础，各种液压、气动元件的工作原理、特点、应用和选用方法，各类液压和气动基本回路的功用、组成和应用场合，典型的液压、气动传动系统。

第五章 电气控制的逻辑设计逻辑设计是近年发展起来的一种新兴设计方法，它的主要优点就在于能充分应用数学 工具和表格，全面考虑控制电路的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控 制电路。

用逻辑设计法设计出的控制电路，精炼、可靠。

第一节 电气线路的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示为便于用逻辑代数描述电路，对电器元件状态的逻辑表示作如下规定：(1)用K 、KM 、ST 、SB 分别表示继电器、接触器、行程开关、按钮的常开(动合)触头；用 表示其相应的常闭(动断)触头。

(2)电路中开关元件的受激状态(如继电器线圈得电，行程开关受压)为“1”状态；开关元件的原始状态(如继电器线圈失电，行程开关未受压)为“o ”状态，触头的闭合状态为“1”状态，触头的断开状态为“0”状态。

K ＝1，继电器线圈处于得电状态；K ＝o ，继电器线圈处于失电状态；K ＝1，继电器常开触头闭合；K ＝o ，继电器常开触头断开；K ＝1，继电器常闭触头闭合；K ＝o ，继电器常闭触头断开。

从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”(线圈得电)、“o ”取值和它的常开触头的‘1”、“o ”取值一致，而和其常闭触头的取值相反。

B S T S MK K 、、、二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示在逻辑代数中，常用大写字母A、B、C、…表示逻辑变量。

三、电气线路的逻辑表示有了上述规定和基本逻辑关系，就可以应用逻辑代数这一工具对电路进行描述和分析。

具体步骤是：以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互联接关系的逻辑函数表达式(均以未受激时的状态来表示)。

有了各个电气元件(以线圈为对象)的逻辑表达式后，当发出主令控制信号时(如按一下按钮或某开关动作)，可分析判断哪些逻辑表达式输出为“1”(表示那个电器线圈得电)，哪些表达式由“1’’变为“o”。

从而可进一步分析哪些电动机或电磁阀等运行状态改变，使机床各运动部件的运行发生何种变化等。

第一章绪论一、填空题1 、一部完整的机器一般主要由三部分组成，即 、 、2 、液体传动是主要利用 能的液体传动。

3 、液压传动由四部分组成即 、 、 、 。

4 、液压传动主要利用 的液体传动。

5 、液体传动是以液体为工作介质的流体传动。

包括 和 。

二、计算题：1:如图 1 所示的液压千斤顶，已知活塞 1 、 2 的直径分别为 d= 10mm ， D= 35mm ，杠杆比 AB/AC=1/5 ，作用在活塞 2 上的重物 G=19.6kN ，要求重物提升高度 h= 0.2m ，活塞 1 的移动速度 v 1 = 0.5m /s 。

不计管路的压力损失、活塞与缸体之间的摩擦阻力和泄漏。

试求：1 ）在杠杆作用 G 需施加的力 F ；2 ）力 F 需要作用的时间；3 ）活塞 2 的输出功率。

二、课后思考题：1 、液压传动的概念。

2 、液压传动的特征。

3 、液压传动的流体静力学理论基础是什么？4 、帕斯卡原理的内容是什么？5 、液压传动系统的组成。

6 、液压系统的压力取决于什么？第一章绪论答案一、填空题第1空：原动机；第2空：传动机；第3空：工作机；第4空：液体动能; 第5空 ：液压泵； 6 ：执行元件； 7 ：控制元件； 8 ：辅助元件； 9 ：液体压力能； 10 ：液力传动； 11 ：液压传动二、计算题：答案：1 ）由活塞2 上的重物 G 所产生的液体压力=20×10 6 Pa根据帕斯卡原理，求得在 B 点需施加的力由于 AB/AC=1/5 ，所以在杠杆 C 点需施加的力2 ）根据容积变化相等的原则求得力 F 需施加的时间3 ）活塞 2 的输出功率第二章液压流体力学基础一、填空题1、油液在外力作用下，液层间作相对运动进的产生内摩擦力的性质，叫做 。

2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比，这种力称为 。

3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为 。

4、 液体体积随压力变化而改变。

控制元件课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握控制元件的基本原理、结构和应用，培养学生具备分析和解决控制元件相关问题的能力。

具体分为以下三个部分：1.知识目标：学生能够掌握控制元件的基本概念、类型、工作原理和性能参数。

2.技能目标：学生能够运用控制元件的知识，分析和解决实际工程问题。

3.情感态度价值观目标：学生培养对控制元件领域的兴趣，树立创新意识和团队合作精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.控制元件的基本概念和分类：控制器、执行器、传感器等。

2.控制元件的工作原理：电磁原理、气动原理、液压原理等。

3.控制元件的性能参数：动态特性、静态特性、可靠性等。

4.控制元件的应用案例：控制系统中的应用、工业自动化中的应用等。

5.控制元件的发展趋势：新技术、新工艺、新应用等。

三、教学方法为了实现课程目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解控制元件的基本概念、工作原理和应用案例，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：学生分组讨论，提高学生对控制元件问题的分析和解决能力。

3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解控制元件在工程中的应用。

4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，加深对控制元件的理解。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的知识体系。

2.参考书：推荐相关参考书籍，拓展学生的知识视野。

3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。

4.实验设备：配置完善的实验室设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，旨在全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

具体评估方式如下：1.平时表现：考察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%。

2.作业：布置适量作业，检查学生对知识点的理解和应用能力，占总评的30%。

第五章控制元件目的与要求：本章是全书的重点和难点，要求了解常用方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀的基本结构，理解其工作原理，掌握其工作特性，能对常用阀的合理选择，正确使用，正确对系统中有关控制参数进行计算。

对插装阀、叠加阀、比例阀和伺服阀只要求作简单的了解。

为以后油路的分析打好基础。

本章要求做溢流阀性能实验，以加深学生对阀的认识。

重点与难点1.重点：液控单向阀、常用换向阀(手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式)、压力阀(溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器)、流量阀(节流阀、调速阀)的作用、工作原理、职能符号及阀的应用是本章重点。

2.难点：溢流阀、减压阀、顺序阀的区别与各自的应用，液压回路的压力计算。

时间分配：10学时第一节概述1.阀的作用阀是用来控制系统中流液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。

一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。

压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着流液的流动方向。

这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。

例如：（1）在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀或滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成。

（2）在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。

2．液压阀的分类液压阀可按不同的特征进行分类，如表5—1所示。

（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。

（2）油液流过的压力损失小。

（3）密封性能好。

（4）结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。

第二节 常用液压控制阀一、方向控制阀方向控制阀是用以控制和改变液压系统中各油路之间液流方向的阀，可分为单向阀和换向阀两大类。

一）单向阀液压系统中常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。