液压习题课解析

液压传动课后思考题和习题解答第1章思考题和习题解1.1液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？答：⽤液体作为⼯作介质来进⾏能量传递的传动⽅式被称之为液体传动。

按照其⼯作原理的不同，液体传动⼜可分为液压传动和液⼒传动，其中液压传动是利⽤在密封容器液体的压⼒能来传递动⼒的；⽽液⼒传动则的利⽤液体的动能来传递动⼒的。

1.2什么叫液压传动？液压传动所⽤的⼯作介质是什么？答：利⽤液体的压⼒能来传递动⼒的的传动⽅式被称之为液压传动。

液压传动所⽤的⼯作介质是液体。

1.3液压传动系统由哪⼏部分组成？各组成部分的作⽤是什么？答：（1）动⼒装置：动⼒装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是液压系统的动⼒源。

（2）控制调节装置：其作⽤是⽤来控制和调节⼯作介质的流动⽅向、压⼒和流量，以保证执⾏元件和⼯作的⼯作要求。

（3）执⾏装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作⽤是在⼯作介质的推动下输出⼒和速度（或转矩和转速），输出⼀定的功率以驱动⼯作做功。

（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。

它们是⼀些对完成主运动起辅助作⽤的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常⼯作有着重要的作⽤。

（5）⼯作介质：⼯作介质指传动液体，在液压系统中通常使⽤液压油液作为⼯作介质。

1.4液压传动的主要优缺点是什么？答：优点：（1）与电动机相⽐，在同等体积下，液压装置能产⽣出更⼤的动⼒，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积⼩、重量轻、结构紧凑，即：它具有⼤的功率密度或⼒密度，⼒密度在这⾥指⼯作压⼒。

（2）液压传动容易做到对速度的⽆级调节，⽽且调速围⼤，并且对速度的调节还可以在⼯作过程中进⾏。

（3）液压传动⼯作平稳，换向冲击⼩，便于实现频繁换向。

（4）液压传动易于实现过载保护，能实现⾃润滑，使⽤寿命长。

（5）液压传动易于实现⾃动化，可以很⽅便地对液体的流动⽅向、压⼒和流量进⾏调节和控制，并能很容易地和电⽓、电⼦控制或⽓压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。

2.1 要提高齿轮泵的压力需解决哪些关键问题?通常都采用哪些措施? 解答：（1）困油现象。

采取措施：在两端盖板上开卸荷槽。

（2）径向不平衡力：采取措施：缩小压油口直径；增大扫膛处的径向间隙；过渡区连通；支撑上采用滚针轴承或滑动轴承。

（3）齿轮泵的泄漏：采取措施：采用断面间隙自动补偿装置。

• 2.2 叶片泵能否实现反转?请说出理由并进行分析。

解答：叶片泵不允许反转，因为叶片在转子中有安放角，为了提高密封性叶片本身也有方向性。

• 2.3 简述齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的优缺点及应用场合。

•解答：（1）齿轮泵: 优点：结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠；主要缺点：流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。

应用：齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。

（2）叶片泵：优点：排油均匀，工作平稳，噪声小。

缺点：结构较复杂，对油液的污染比较敏感。

应用：在精密仪器控制方面应用广泛。

（3）柱塞泵：优点：性能较完善，特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。

缺点：结构复杂，造价高。

应用：在凿岩、冶金机械等领域获得广泛应用。

• 2.4 齿轮泵的模数m=4 mm，齿数z=9，齿宽B=18mm，在额定压力下，转速n=2000 r／min时，泵的实际输出流量Q=30 L／min，求泵的容积效率。

•解答：ηv=q/qt=q/(6.6~7)zm2bn =30/(6.6×9×42×18×2000 ×10-6)=0.87•• 2.5 YB63型叶片泵的最高压力pmax=6.3MPa，叶片宽度B=24mm，叶片厚度δ=2.25mm，叶片数z =12，叶片倾角θ=13°,定子曲线长径R=49mm，短径r=43mm，泵的容积效率ηv=0.90，机械效率ηm=0.90，泵轴转速n=960r／min，试求：(1) 叶片泵的实际流量是多少?(2)叶片泵的输出功率是多少?解答：• 2.6 斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角β=20°，柱塞直径d=22mm，柱塞分布圆直径D=68mm，柱塞数z=7，机械效率ηm=0.90，容积效率ηV=0.97，泵转速n=1450r／min，泵输出压力p=28MPa，试计算：(1)平均理论流量；(2)实际输出的平均流量；(3)泵的输入功率。

《液压传动与控制》习题集液压传动课程组兰州工专内部使用前言《液压传动与控制》教材由兰州工业高等专科学校、云南工学院、新疆工学院、陕西工学院四所院校编写，于1994年6月由重庆大学出版社出版。

阅历十余年，液压传动的内容发展很快，所以修订后再出版。

为有利于教学，编了该教材的思考题与习题集，仅供参考。

编者2005年月目录绪论 (4)第一章工作介质及液压流体力学基础 (4)第二章液压泵及液压马达 (7)第三章液压缸 (9)第四章控制阀 (10)第五章液压辅件 (13)第六章液压基本回路 (14)第七章典型液压系统分析 (19)第八章液压系统的设计与计算 (20)第九章液压伺服控制系统 (20)第十章液压系统（设备）的安装、调试、使用及维护 (21)第十一章液压系统的故障诊断及排除 (21)绪论0-1 何谓液压传动？其基本工作原理是怎样的?0-2 结合图0-2所示的液压系统图，说明液压系统由哪几部分组成?各起什么作用? 0-3 液压元件在系统图中是怎样表示的?0-4 液压传动与机械传动、电气传动和气压传动相比较，有哪些优缺点?第一章 工作介质及液压流体力学基础1-1什么是液体的粘性?常用的粘度表示方法有哪几种，并分别叙述其粘度单位。

1-2压力的定义是什么?静压力有哪些特性?压力是如何传递的?1-3什么是绝对压力、相对压力、表压力、真空度?它们之间的关系是什么? 1-4为什么说液压系统的工作压力决定于外负载?液压缸有效面积一定时，其活塞运动速度由什么来决定?1-5伯努利方程的物理意义是什么?该方程的理论式与实际式有何区别?1-6什么是层流?什么是紊流?液压系统中液体的流动希望保持层流状态，为什么? 1-7管路中的压力损失有哪几种?分别受哪些因素影响?1-8有200cm 3的液压油，在50℃时流过恩氏粘度计的时间t 1=153s ；同体积的蒸馏水在20℃时流过的时间t 2＝51s 。

该油的恩氏粘度o E 50、运动粘度v 、动力粘度μ各为多少 ? 油液的新、旧牌号各为什么?解：3511532150==t t E ＝()c s t E E v 12.213/64.830.8/64.80.85050=-⨯=-=()cp v 19109001012.2136=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ旧牌号 20 ；新牌号 N321-9某液压油的运动粘度为20cSt ，其密度ρ = 900kg ／m 3，求其动力粘度和恩氏粘度各为多少?解：()cp v 1810900102036=⨯⨯⨯=⋅=-ρμ 由 t t E E v/64.80.8-= 导出 064.80.8=--t t E v E()1626204264.88420202±=⨯-⨯⨯-±=t E875.21=t E375.02-=t E （舍去）1-10如图所示直径为d ，重量为G 的柱塞浸没在液体中，并在F 力作用下处于静止状态。

第一章1-1 某液压油在大气压下的体积是335010m -⨯，当压力升高后，其体积减少到3349.910m -⨯，取油压的体积模量为700.0K Mpa =，求压力升高值。

解： ''3343049.9105010110V V V m ---∆=-=⨯-⨯=-⨯643070010110 1.45010k V p Mpa V --∆⨯⨯⨯∆=-==⨯ 1- 3图示为一粘度计，若D=100mm ，d=98mm,l=200mm,外筒转速n=8r/s 时，测得转矩T=40N ⋅cm,试求其油液的动力粘度。

解：外筒内壁液体粘度：()()024222/2/2408 3.140.1 2.512/2224010410/0.1 3.140.2/2/24100.050.0490.0512.512pfD d a n D m sT T N m A DA D l d dy d dydy d D d P SuF μπτπμτμτμμτμμτμμ-==⨯⨯=⨯⨯=====⨯⨯⨯=⇒===-⨯-∴===⋅⎰⎰1-4图示一液压缸，其缸筒内径D ＝12厘米，活塞直径d ＝11.96厘米，活塞长度L ＝14厘米，若油的粘度μ＝0.065Pa.s ，活塞回程要求的稳定速度为v=0.5m/s ，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F 等于多少？解： F 力受到液体粘性的影响，根据液体的粘性有F=F f ＝μA(du /dy)其中， A 为活塞表面积，A ＝л d L又du /dy=v/h=v/{(D-d)/2}所以F ＝μA(du /dy)= μ×лdL × v/{(D-d)/2}=0.065×3.14×11.96×0.01×14×0.01×2 ×0.5/((12-11.96)×0.01)=8.54N1-5 如图所示，一具有一定真空不度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中，液体与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h=1m,设液体的密度为31000/kg m ρ=，试求容器内真空度。

液压传动（第2版）部分习题答案（解题人：机设092）第一章1-1如图，已知d=15mm,h=10mm,D=60mm,W=48000N,L:l=750:25求1）杠杆端施加多少力才能举起重物W解：4422D W dl FLππ= F=100N2）此时密封容积中的液体压力等于多少解：a MP D WP 1742==π 3)杠杆上下活动一次，重物上升量H 解：442D Hd hππ= H=0.625mm又如小活塞上有摩擦力175N ，大活塞上有摩擦力2000N ，密封容积外泄3cm 到邮箱，重复上述计算。

（比较简单，而且类似，只大体写下过程了）42000417522D W d l FL ππ+=-a MP DW P 68.17420002=+=π 42.04232D Hcm d hππ=-第二章2-5图示一液压缸，其缸筒内径D ＝120mm ，活塞直径d ＝119.6mm ，活塞长度L ＝140mm ，若油的动力粘度μ＝s P a •，活塞回程要求的稳定速度为v=0.5m/s ，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F 等于多少解：F 力受到液体粘性的影响，根据液体的粘性有 dyduA F μ= 其中， A 为活塞表面积，A ＝dL πdydu=v/h=v/{(D-d)/2} 所以 dydu AF μ==第三章3-1 如图所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h=1m,设液体的密度为31000/kg m ρ=，试求容器内真空度。

P解：取水槽液面为基面。

列出静力学基本方程： P gh P a +=ρ P P P -=a 真真P =a kP3-3图示容器A 中的液体密度A ρ＝900Kg/3m ,B 中液体的密度为B ρ＝1200 Kg/3m ， A z =200mm, B z =180mm,h=60mm,U 形管中的测试介质是汞(33/106.13m Kg Hg ⨯=ρ)，试求A,B 之间的压力差。

课 后 习 题 解 答2-13. 如图所示，用一倾斜管道输送油液，已知h ＝15m ，p 1＝0.45MPa ，p 2＝0.25MPa ，d ＝10mm ，L ＝20m ，ρ＝900kg/m 3，运动粘度ν＝45×106-m 2/s ，求流量Q 。

解：取截面1-1、2-2取A 点水平面为参考平面，列伯努利方程损h h g v g p h g v g +++=++2222121122p αραρ ①{221121V A V A Q Q === V 1=V 2h=0 h 2=h Re=νvd损h =22222521Re 7521gdvl g v d g v d υλ==} 代入①，得sm v vgd lv g p /2229.001.08.9220104575158.990010)25.045.0(22515p 266221=⨯⨯⨯⨯⨯+=⨯-+=--⨯υρs m v d Q /1075.12229.0)01.0(443522-⨯=⨯⨯==ππ2-14某圆柱形滑阀如图所示，已知阀芯直径d=20mm ，进口油压p 1=9.8MPa ，出口油压p 2=9.5MPa ，油液密度ρ=900kg/m 3，阀口的流量系数C d =0.62，阀口开度x=0.2cm ，求通过阀口的流量。

解：圆柱滑阀当阀口开度较小时，油液流经阀口的流动特性相当于薄壁小孔。

过流面积 a ＝πdx压差 Δp ＝p 1－p 2＝9.8－9.5＝0.3MPa 代入流量公式p aC Q d ∆=ρ2min/10351.3/m 00201.0103.0900202.002.062.0836L s -⨯==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=π2-15某一液压泵从一邮箱吸油，吸油管直径d=60mm,流量Q=150L/min,油液的运动粘度s /m 103026-⨯=ν,密度为3/900m kg =ρ,弯头处的局部损失系数为2.01=ξ,吸油口粗滤网上的压力损失Pa 510178.0p ⨯=∆。

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。

液压传动课后习题答案液压传动是一种利用液压油传递和转换能量的传动方式，广泛应用于工业机械、工程机械、航空和航天等领域。

在液压传动课程的学习中，课后习题是巩固理论知识和提高实际操作能力的重要环节。

下面是一些液压传动课后习题的答案，供参考：1. 液压系统的组成：液压系统主要由液压泵、执行元件（如液压缸或液压马达）、控制元件（如液压阀）、辅助元件（如油箱、过滤器等）和工作介质（液压油）组成。

2. 液压泵的工作原理：液压泵是将机械能转换为液体压力能的装置。

常见的液压泵类型有齿轮泵、柱塞泵和叶片泵。

液压泵通过其内部的机械结构，将液压油从吸油口吸入，然后通过增加油的体积或速度来提高压力，最后将高压油输送到系统。

3. 液压缸的工作原理：液压缸是将液压能转换为机械能的执行元件。

液压缸通过液压油的压力推动活塞移动，从而实现直线运动。

液压缸的类型有单作用缸和双作用缸，分别用于不同的应用场合。

4. 液压控制阀的作用：液压控制阀用于控制液压系统中油液的流动方向、压力和流量，从而实现对执行元件的精确控制。

常见的液压控制阀有方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。

5. 液压系统的维护：液压系统的维护包括定期检查液压油的清洁度、油温、油压等参数，清洁和更换液压油，检查液压元件的磨损情况，及时更换损坏的元件，确保系统正常运行。

6. 液压系统的故障诊断：液压系统可能出现的故障有油温过高、油压不稳定、执行元件动作不准确等。

故障诊断需要根据系统的工作状态、油液的物理化学性质、液压元件的工作原理等进行综合分析。

7. 液压传动与机械传动的比较：液压传动与机械传动相比，具有传动平稳、可实现大范围的无级调速、结构紧凑、易于实现自动化控制等优点。

但液压传动也存在泄漏、维护成本高等缺点。

8. 液压系统的节能措施：为了提高液压系统的能效，可以采取以下措施：优化液压系统的设计，减少能量损失；使用高效节能的液压元件；合理控制液压油的流量和压力；定期维护和保养液压系统。

习题课重点、难点习题讲解2－4 泵的额定流量为100L/min，额定压力为2.5Mpa，当转速为1450r/min 时，机械效率为ηm＝0.9。

由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为106L/min，压力为2.5Mpa时，流量为100.7L/min，试求：1）泵的容积效率；2）如泵的转速下降到500r/min，在额定压力下工作时，计算泵的流量为多少？3）上述两种转速下泵的驱动功率。

解：1）ηv1＝q1/q t1=100.7/106=0.95=95%* 额定流量反映的是同类型泵的指标，而q1则是这台泵的实际情况。

2）该泵的排量为V＝q t1/n1=0.0731 L/r；泄漏流量为Δq=q t1-q1=5.3 L/min；* 缝隙流动分为压差流和剪切流，转速不同只带来剪切流的变化；而与压差流相比，剪切流比例很小。

故当压差相同时，泄漏流量亦不变。

∴q2＝Vn2－Δq＝31.25 L/min此时泵的容积效率为ηv2＝q2/q t2＝（Vn2－Δq）/ Vn2＝0.85＝85％* 显然，对液压泵而言，在不同的转速下，其容积效率是不同的。

3）P＝pq/ηmηv* 机械效率反映机械摩擦所带来的损失，可以认为其与转速变化无关。

则在上式中带入不同转速下的相应参数，即可计算出两种转速下泵的驱动功率。

3－9 图示为变量泵和定量马达系统，低压辅助泵输出压力p y＝0.4Mpa，泵最大排量V pmax＝100mL/r，转速n p＝1000r/min，容积效率ηvP＝0.9，机械效率ηmp＝0.85，马达的相应参数为V m＝50mL/r，ηvm＝0.95，ηmm＝0.9。

不计管道损失，当马达的输出转矩为T m＝40Nm，转速为n m＝160r/min 时，求变量泵的排量、工作压力和输入功率。

解：* 变量泵定量马达系统，为实现马达的调速范围，必须变量泵的供给流量满足马达的需要；因此泵的最大排量只体现系统的一种能力指标，而变量泵的排量应根据马达的转速来确定。

第二章2-1 已知液压泵的额定压力和额定留量，不计管道内压力损失，说明图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。

解：a)0p = b)0p = c)p p =∆ d)F p A= e)2m m T p V π= 2-2如图所示，A 为通流截面可变的节流阀，B 为溢流阀。

溢流阀的调整压力是P y ，如不计管道压力损失，试说明，在节流阀通流截面不断增大时，液压泵的出口压力怎样变化？答：当阀A 流通截面小于某一值时，P 维持P y ，B 打开。

阀A 流通截面继续增大，增大到最大值时，P=0,B 不打开。

2-3试分析影响液压泵容积效率v η的因素。

答：容积效率表征容积容积损失的大小。

由1v t tq q q q η∆==- 可知：泄露量q ∆越大，容积效率越小 而泄露量与泵的输出压力成正比，因而有111v t nk k p q v η==- 由此看出，泵的输出压力越高，泄露系数越大，泵 排量越小，转速越底，那么容积效率就越小。

2-4泵的额定流量为100L/min,额定压力为2.5MPa ，当转速为1450r/min 时，机械效率为ηm ＝0.9。

由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为106 L/min ，压力为2.5 MPa 时，流量为100.7 L/min ，试求：①泵的容积效率；②如泵的转速下降到500r/min ，在额定压力下工作时，计算泵的流量为多少？ ③上述两种转速下泵的驱动功率。

解：① 通常将零压力下泵的流量作为理想流量，则q t ＝106 L/min由实验测得的压力为2.5 MPa 时的流量100.7 L/min 为实际流量，则ηv ＝100.7 /106=0.95=95%②泄漏流量Δq 只于压力有关,由于压力没变 所以则有q t /=qn //n=100.7×500/1450=34.7 L/min③当n=1450r/min 时,P=pq/(ηv ηm )=25×105×100.7×10-3/（60×0.95×0.9）=4.91kw当n=500r/min 时,P=pq/(ηv ηm )=25×105×34.7×10-3/（60×0.95×0.9）=1.69kw2-4设液压泵转速为950r/min ，排量＝168L/r ，在额定压力29.5MPa 和同样转速下，测得的实际流量为150L/min ，额定工况下的总功率为0.87，试求：(1)泵的理论流量；(2)泵的容积效率；(3)泵的机械效率；(4)泵在额定工况下，所需电机驱动功率；(5)驱动泵的转速。

第4版《液压与气压传动》课后习题答案第一章 习题1-1某液压油在大气压下的体积是50L ，当压力升高后其体积减少到49.9L ，设液压油的体积弹性模量Pa K 5107000⨯=，求压力升高值。

解：V Vp K ⋅∆∆-= Pa Pa V V K p 551014)(50)509.49(107000⨯=-⨯⨯-=∆⋅-=∆∴1-2用恩氏粘度计测得3/850m kg =ρ的某种液压油200mL 流过的时间s t 1531=。

20℃时200mL 蒸馏水流过的时间s t 512=。

问该液压油的E 0为多少？动力粘度)(s Pa ⋅μ为多少？运动粘度)/(2s m ν为多少？ 解：351153210===t t E s m s m E E v /1083.19)/(10)331.6331.7(10)31.631.7(2626600---⨯=⨯-⨯=⨯-= s Pa s Pa v ⋅⨯=⋅⨯⨯==-5610169.0)(1083.19850ρμ1-3如题1-3图所示，容器A 内充满着3/900m kg =ρ的液体，汞U 形测压计的m s m h A 5.0,1==，求容器A 中心压力。

解：设B 、C 为等压面，容器A 中心压力为p A ，则：aC A A B cB p gh P p gZ p p p +=+==汞ρρ 得：a A A p gh p gZ +=+汞ρρ容器A 中心的绝对压力为：Pa Pa p Z h g p aA A 55331031.2)(1001.1)5.0109.01106.13(81.9)(⨯=⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯=+-=ρρ汞容器A 中心的相对压力为：Pa Pa Z h g p p A a A 533103.1))(5.0109.01106.13(81.9)(⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯=-=-ρρ汞1-4 如题1-4图所示，具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相同的槽中，液体在管中上升的高度m h 5.0=，设液体的密度3/1000m kg =ρ，试求容器内的真空度。