下载文档原格式
西安交通大学出版社液压传动与气动技术习题库及参考答案复习思考题一1-1．液压与气压传动系统由哪几部分组成? 各部分的作用是什么?答：由以下五部分组成：（1）动力装置（能源装置）。
动力装置是将电动机输出的机械能转换成流体的压力能的装置。
一般最常见的是液压泵或空气压缩机。
（2）执行装置。
执行装置是把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指作直线运动的液（气）压缸、作回转运动的液（气）压马达等。
（3）控制调节装置。
控制调节装置是对液（气）压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。
例如溢流阀、节流阀、换向阀等。
这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液（气）压系统控制或调节的装置。
（4）辅助装置。
辅助装置指除上述三部分以外的其他装置，例如油箱、过滤器、油管、贮气罐等。
它们对保证液（气）压系统正常工作起着重要的作用。
（5）传动介质。
传动解释是传递能量的流体，即液压油或压缩空气。
1-2．简述液压与气压传动有什么不同。
答：液压传动特点液压传动传递动力大，运动平稳，但液体黏性较大，流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离的传动和控制。
液压传动有油液污染，液体流动能量损失大，不能远程输送，对温度变化较敏感等问题强，在液压传动中称为压力。
液体的静压力具有两个重要特性：（1）液体静压力的方向总是作用面的内法线方向。
（2）静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
在密闭容器中由外力作用在液面上的压力可以等值地传递到液体内部的所有各点，这就是帕斯卡原理，或称为静压力传递原理。
2-3．试解释层流与紊流的物理区别。
答：在不同的初始和边界条件下，实际流体质点的运动会出现两种不同的运动状态，一种是所有流体质点作有规则的、互不掺混的运动，另一种是作无规则掺混的混杂运动。
前者称为层流状态，后者称为紊流状态。
2-4．流量连续性方程的本质是什么？其物理意义是什么？答：连续性方程q A v ρA v ρ==222111液体在管道中作稳定流动时，流过各截面的体积流量是相等的（即液流是连续的），或者说，在管道中流动的液体，其平均流速v 和通流截面面积A 成反比。
《液压与气压传动》课程 总 复 习考试题型一． 填空题（20分，10小题，每题2分）二． 判断题(10分)三． 选择题（20分，每题2分）四． 简答题（30分，5小题，每题6分）五． 计算题（20分，2小题，每题10分）绪 论一、流体传动按工作原理分为液力传动和液压传动。
二、 液压与气压传动的两个特征压力与负载关系：p=F/A速度与流量关系： v =q/A n=q/V液压系统中的压力取决于负载，执行元件的运动速度取决于流量。
三、 简述液压/气压传动系统的组成及各部分的作用能源装置、执行元件、控制元件、辅助元件第一章 液压流体力学基础1.1. 液压油1．密度的定义，及与温度、压力的关系；2．液体体积弹性模量K 的定义、物理含义及与温度、压力的关系；3. 粘性（1）粘度：动力（绝对）粘度、绝对粘度、相对粘度的定义、单位；动力（绝对）粘度 μ=ρ 单位： Pa.s （N.s/m 2）运动粘度ν：单位 1m 2 /s=104st(cm 2/s)=106cst （mm 2/s ）相对粘度o E ： 测量用（2）液压油牌号标志方法 ： 40o c 时的 （mm 2/s ）平均值。
（3）粘度随温度变化的规律： T 上升 下降（4）粘度随压力变化的规律： p 上升 上升3．选用液压油考虑粘度的原则：系统工作压力高、环境温度高、执行件速度低：宜选较高粘度油；反之亦然。
1.2. 液体静力学1． 液体静压力的定义：F p A= 2． 液体静压力基本方程式：0p p gh ρ=+3． 压力的表示：（图1-4）绝对压力>大气压时：表（相对）压力＝绝对压力－大气压力绝对压力<大气压时：真空度＝大气压力－绝对压力压力的单位：Pa(N/m 2) MPa4．压力的传递及压力形成―― 帕斯卡原理――液/气压传动基本原理帕斯卡原理（静压传递原理）：在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体内各点。
压力的形成——压力取决于负载：A F p ∑=；π2•=∑V T p ； （π2pV T =） 5．静压力对固体壁面的作用力：F pA =1.3. 液体动力学1．理想液体、恒定流动、通流截面、流量、平均流速的定义；2．连续性方程实质及应用：1122v A v A =，q=Av=const ，执行件速度取决于进入/流出的q3．实际液体的伯努利方程的实质、组成及实际应用w h gg p Z g g p Z +++=++222222221111v αρv αρ 其中，层流时2α=，紊流时，实际计算时常取1α=。
《液压传动与气动技术》课程标准一、课程定位1.课程性质必修课；专业课（含实验课）。
2.课程作用《液压传动与气动技术》是机电一体化技术专业的一门重要的专业技术课程。
无论对学生的思维素质、创新能力、科学精神以及在工作中解决实际问题的能力的培养，还是对后继课程的学习，都具有十分重要的作用。
该课程主要研究液压与气压传动技术一般规律和具体应用的一门科学。
这门技术与其它传动形式有不可比拟的优势而应用广泛，以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段，无论是机械制造、模具、数控，还是自动化都有广泛的实际应用价值。
该课程实现了高职的培养目标，满足了机电类教育人才的要求，是专业教学必不可少的重要组成部分。
二、课程目标通过本课程的学习，使学生较系统地掌握液压气动技术的基本原理和实际应用。
获得基本的理论基础知识、方法和必要的应用技能；认识到这门技术的实用价值，增强应用意识；逐步培养学生学习专业知识的能力以及理论联系实际的能力，为学习后继课程和进一步学习现代科学技术打下专业基础；同时培养学生的创新素质和严谨求实的科学态度以及自学能力。
具体目标：1、知识目标职业能力要求（1）能较好的掌握液压与气压传动的基本概念和基础知识；（2）能较好的掌握液压与气压元件的功用、组成、工作原理和应用；（3）能教好的掌握液压与气压回路的组成和功能；2、能力目标（1）具有阅读并分析典型液压与气压传动系统组成、工作原理及特点的能力；（2）具有初步的液压与气压传动系统调试和排故的能力。
；（3）通过网络、期刊、专业书籍、技术手册等获得信息能力，收集资料的能力；（4）具有制定、实施工作计划的能力；3、素质目标（1）具有团队协作的意识，良好的小组成员协作能力；（2）具备良好沟通能力和评价他人的能力；（3）正确面对困难和挫折的处理能力；（4）负责任的工作习惯；（5）节约并保护环境的意识；三、课程设计一、设计思想教学内容框架（1）坚持以高职教育培养目标为依据，基于本课程在机电类专业知识、能力构筑中的位置及这门技术的特点，突出应用能力和综合素质培养，充分注意“教、学、做”三结合。
液阻特性实验发布日期：[08-10-19 15:32:52] 浏览人次：[768]一、实验目的液压传动的主要理论基础是液体力学,油液在系统中流动时,因磨擦和各种不同形式的液流阻力，将引起压力损失,它关系到确定系统的供油压力，允许流速,元件辅助装置和管道的布局等,对提高效率和避免温升过高有着重要的意义。
另一方面在液压传动中常会遇到油压流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压元件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。
本实验通过对标准型液流阴力的实验，定量的确定“流量－压力特性”，计算出与液阻特性有关的指数φ，深入理解孔口液流的液阻特性。
本实验通过测量油液流过不同形状管道和液压元件的压力损失，深入了解产生压力损失的主要原因，并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一定量的概念。
本实验还通过环形缝隙流动的实验，通定流量一压力特性，进而验证；当ε=l时，最大偏心环形缝隙的流量是同心环形缝隙流量的2.5倍。
二、实验内容和方案(一) 薄壁小孔、细长小孔和短孔的液阻特性(流量一压力特性)液压系统中，油液流经液压阻力时产生压力损失。
流量Q与压力损失Δp之间可有如下表达式：Q=ΔPφ/R式中R——液阻，与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流动状态等因素有关；φ——与液阻特性有关的指数。
上式取对数得：1gQ=1g R -1+φlgΔP取lgΔP为横坐标，取1gQ为纵坐标，1g R -1为纵坐标轴上的截距，则φ为直线的斜率。
理想情况下：当液阻为薄壁小孔时，φ=0．5当液阻为细长小孔时，φ=1当液阻为短孔时，0.5<φ<1实验装置按理论进行设计，每种标准形式的液阻都分别做成独立的(参数是确定的)装置，以便分别对它们进行实验。
测量点的布置及其与标准压力表的连接，其中特别是泄漏等对实验精度有着重要的影响。
流量的测量采用椭圆齿轮流量计，用秒表计时，直接观察流量的累积数差。
液压与⽓压传动复习要点⼀、填空题：1、液体在流动时产⽣的压⼒损失分为两种，⼀种是沿程压⼒损失，另⼀种是局部压⼒损失。
2、液压泵是⼀种能量转换装置，它将机械能转换为压⼒能，是液压传动系统中的动⼒元件。
4.液压泵的实际流量是考虑泄露下的输出流量。
5.液压缸按作⽤⽅式不同可分为单作⽤液压缸和双作⽤液压缸；按运动⽅式⼜可分为移动式液压缸和摆动式液压缸。
6.采⽤出⼝节流的调速系统，若负载减⼩，则节流阀前的压⼒就会增⼤。
7、液压缸是实现直线往复运动的执⾏元件，液压马达是实现连续旋转或摆动的执⾏元件。
8.顺序阀如果⽤阀的进⼝压⼒作为控制压⼒，则称该阀为内控式。
9.液压控制阀按其⽤途可分⽅向控制阀，压⼒控制阀，流量控制阀三⼤类。
10、液压与⽓压传动中⼯作压⼒取决于负载。
液压与⽓压传动的活塞运动速度取决于输⼊流量的⼤⼩，⽽与外负载⽆关。
11、液压油具有双重作⽤，⼀是传递能量的介质，⼆是作为润滑剂润滑零件的⼯作表⾯。
12、单作⽤叶⽚泵的叶⽚数取奇数，以减⼩流量脉动率。
13、⽓压传动由：⽓源装置、执⾏元件、控制元件、辅助元件、⼯作介质五部分组成。
14．液压传动系统由能源装置、执⾏元件、控制元件、辅助元件、⼯作介质和逻辑元件五部分组成。
15、减压阀按调节要求不同三种①定值减压阀、②定差减压阀、③定⽐减压阀。
16、顺序阀有内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种控制型式。
17、节流阀在液压系统中，主要有三个作⽤①节流调速作⽤②负载阻尼作⽤③压⼒缓冲作⽤。
18、蓄能器主要作⽤：辅助动⼒源、维持系统压⼒、减⼩液压冲击或压⼒脉动。
19、齿轮泵的⼏个突出问题是：泄漏、径向⼒不平衡、困油。
20、液压泵⼯作原理都是依靠液压泵密封⼯作容积⼤⼩交替变化来实现吸油和压油。
21．油液黏度因温度升⾼⽽降低，因压⼒增⼤⽽升⾼。
22．在液压缸中，为了减少活塞在终端的冲击，应采取缓冲措施。
23、空压站主要由空压机、后冷却器和贮⽓罐组成。
24、空⽓净化处理装置包括：后冷却器、油⽔分离器、⼲燥器、分⽔过滤器和油雾器。
2.5孔口和间隙的流量—压力特性在液压元件中，普遍存在液体流经孔口或间隙的现象。
液流通道上其通流截面有突然收缩处的流动称为节流，节流是液压技术中控制流量和压力的一种基本方法。
能使流动成为节流的装置，称为节流装置。
例如，液压阀的孔口是常用的节流装置，通常利用液体流经液压阀的孔口来控制压力或调节流量；而液体在液压元件的配合间隙中的流动，造成泄漏而影响效率。
因此，研究液体流经各种孔口和间隙的规律，了解影响它们的因素，对于理解液压元件的工作原理、结构特点和性能是很重要的问题。
2.5.1 孔口的流量—压力特性孔口是液压元件重要的组成因素之一，各种孔口形式是液压控制阀具有不同功能的主要原因。
液压元件中的孔口按其长度l 与直径d 的比值分为三种类型：长径比l/d ＜0.5的小孔称为薄壁孔；长径比0.5＜l/d ＜4的小孔称为厚壁孔或短孔；长径比l/d ＞4的小孔称为细长孔。
这些小孔的流量—压力特性有共性，但也不完全相同。
⒈薄壁孔薄壁孔一般孔口边缘做成刃口形式，如图2.28所示。
各种结构形式的阀口就是薄壁小孔的实际例子。
液流经过薄壁孔时多为紊流，只有局部损失而几乎不产生沿程损失。
设薄壁孔直径为d ，在小孔前约d /2处，液体质点被加速，并从四周流向小孔。
由于流线不能转折，贴近管壁的液体不会直角转弯而是逐渐向管道轴线收缩，使通过小孔后的液体在出口以下约d /2处形成最小收缩断面，然后再扩大充满整个管道，这一收缩和扩大的过程便产生了局部能量损失。
设最小收缩断面面积为A c ，而小孔面积为A T ，则最小收缩断面面积与孔口截面面积之比称为截面收缩系数，即Tc c A A C （2.61） 收缩系数反映了通流截面的收缩程度，其主要影响因素有：雷诺数Re 、孔口及边缘形式、孔口直径d 与管道直径d 1比值的大小等。
研究表明，当d 1/d ≥7时，流束的收缩不受孔前管道壁的影响，这时称之为完全收缩；当d 1/d ＜7时，由于小孔离管壁较近，孔前管道壁对流束具有导流作用，因而影响其收缩，这时称液流为不完全收缩。
选择管道轴线为参考基准，对1—1截面和2—2截面列写伯努利方程，得图2.28 通过薄壁小孔的液流∑+++=++ξαραρh gv g p z g v g p z 222222221211 其中，z 1＝z 2＝0，v 1＝v 2，α1＝α2＝1，故有∑+=ξρρh gp g p 21 式中，∑ξh 为液体流过小孔时的总局部损失，包括两部分，一是通流截面突然缩小时的局部损失，二是通流截面突然扩大时的局部损失。
当最小收缩截面上的平均流速为v c 时，总局部损失可表示为gv h c 2)(221ςςξ+=∑ 令Δp ＝p 1－p 2，将上式代入上面简化的伯努利方程，整理，得p C p v v c ∆=∆+=ρρζζ22121式中 C v ——小孔流速系数；根据通流截面突然扩大时局部损失系数的理论计算式（2.65）， 可知，2221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A c ζ，一般12<<A A c ，因此，12≈ζ。
于是有 111+=ζv C （2.62）Δp ——小孔前后的压差，Δp = p 1－p 2。
根据流量连续性方程，由此得流经薄壁孔的流量为p A C p A C C v A q T q T v c e c ∆=∆==ρρ22 （2.63）式中 C q ——流量系数，C q ＝C c C v 。
式（2.63）称为薄壁孔的流量—压力特性公式。
由式可知，流经薄壁孔的流量q 与小孔前后的压差Δp 的平方根以及薄壁孔面积A T 成正比，而与粘度无直接关系。
收缩系数C c 、流速系数C v 和流量系数C q 的值由实验确定。
在液流完全收缩的情况下，当Re ≤105时，收缩系数C c 为0.61～0.63，流速系数C v 为0.97～0.98，这时流量系数C q 为0.6～0.62；当Re ＞105时，C q 可以认为是不变的常数，计算时取平均值C q ＝0.61。
当液流不完全收缩时，流量系数C q 可按经验公式确定。
由于这时小孔离管壁较近，管壁对液流进入小孔起导向作用，流量系数C q 可增大到0.7～0.8。
当小孔不是薄刃式而是带棱边或小倒角的孔时，C q 值将更大。
小孔的壁很薄时，其沿程阻力损失非常小，通过小孔的流量对油液温度的变化，即对粘度的变化不敏感，因此在液压系统中，常采用一些与薄壁小孔流动特性相近的阀口作为可调节流孔口，如锥阀、滑阀、喷嘴挡板阀等。
薄壁孔的加工困难，实际应用中多用厚壁孔代替。
⒉厚壁孔厚壁孔的流量公式与薄壁孔相同，但流量系数C q 不同，一般取C q ＝0.82。
厚壁孔的能量损失中，有沿程损失，所以厚壁孔比薄壁孔的能量损失大。
但厚壁孔比薄壁孔更容易加工，所以，厚壁孔适合作固定节流器用。
⒊细长孔由于流动液体的粘性作用，液流流过细长孔时多呈层流，因此，通过细长孔的流量可以按前面导出的圆管层流流量公式计算，即细长孔的流量—压力特性公式为p CA p ld q T ∆=∆=μπ1284（2. 64） 式中，A T ——细长孔通流面积，241d A T π=；C ——细长孔流量系数，l d C μ322=。
从式（2.64）可以看出，油液流过细长孔的流量q 与小孔前后的压力差Δp 成正比，而和液体粘度μ成反比，流量受油液粘性影响大。
因此油温变化引起粘度变化时，流过细长孔的流量将显著变化，这一点和薄壁孔的特性是明显不同的。
另外，细长孔容易堵塞。
细长孔在液压装置中常用做阻尼孔。
薄壁小孔、厚壁孔和细长小孔的流量—压力特性可以统一写成如下形式mT p KA q ∆= （2. 65）式中 K ——由孔的形状、结构尺寸和液体性质确定的系数。
对薄壁孔和厚壁孔 ρ/2q C K =；对细长孔)32/(2l d K μ=；A T ——小孔通流截面面积；Δp ——小孔两端的压力差；m ——由孔的长径比决定的指数，对薄壁孔m ＝0.5，对细长孔，m ＝1。
⒋滑阀阀口的流量—压力特性图2.29为滑阀阀口的结构示意图。
当阀芯相对阀体有相对移动时，阀芯台肩控制边与阀体沉割槽槽口边的距离x v 称为阀的开口量或开度。
当x v ≤0时，阀口处于关闭状态，液体不能经阀口流出或流入。
当阀口的开口量x v 较小时，液体在滑阀阀口的流动特性与薄壁孔相近，因此，可利用薄壁孔的流量—压力特性公式（2.63），来计算液体流经滑阀阀口的流量。
不过式中的通流截面积A T 有所不同，应具体分析。
设阀芯的直径为d ，阀芯与阀体间的径向间隙为C r ，则阀口的有效宽度为22r V C x +，如令w 为阀口的周向长度（亦称面积梯度，它是阀口通流截面积相对于阀口开度的变化率），则w ＝πd ，所以阀口的通流截面积22r V T C x w A +=，由此求得滑阀阀口的流量—压力特性公式为p C x w C q r V q ∆+=ρ222当C r 值很小，且x v ＞＞C r 时，可略去C r 不计，便有p wx C q V d ∆=ρ2 （2.66）在液压技术中，滑阀阀口的流量—压力特性公式（2.66）是一个极其重要的公式，它是理解液压控制阀和液压伺服控制系统工作原理的理论基础。
该式表明，通过阀口的流量是阀口开口量和阀口前后压力差的函数，即q ＝f (x v ,Δp )。
当通过阀口的流量q 不变时，可以通过改变阀口开口量来控制液流的压力，如减压阀；当阀口开口量能随通过阀口的流量变化时，则可以设法控制液流的压力基本恒定不变，如溢流阀；当控制阀口前后压力差恒定不变时，改变阀口开口量，则可调节流量的大小并恒定流量不变，如调速阀。
2.5.2液体流经间隙的流量液压元件各零件之间为保证正常的相对运动，必须有一定的配合间隙。
通过间隙的泄漏流量主要由间隙的大小和压力差决定。
泄漏分为泄漏和外泄漏。
泄漏的增加将使系统的效率降低。
因此应尽量减小泄漏以提高系统的性能，保证系统正常工作。
此外，外泄漏将污染环境。
间隙流动分两种情况，一是由间隙两端的压力差造成的，称为压差流动；二是由于形成间隙的两固体壁面间的相对运动造成的，称为剪切流动。
在很多情况下，实际间隙流动是压差流动与剪切流动的组合。
图2.29 滑阀阀口1.平行平板间隙平行平板间隙是讨论其他形式间隙的基础。
如图2.30所示，在两块平行平板所形成的间隙中充满了液体，间隙高度为h ，间隙宽度和长度分别为b 和l ，间隙中的液流状态为层流。
若间隙两端存在压差Δp ＝p 1－p 2，液体就会产生流动；即使没有压差Δp 的作用，如果两块平板有相对运动，由于液体粘性的作用，液体也会被平板带着产生流动。
在间隙液流中任取一个微元体dxdy （为简单起见，宽度方向先取单位宽度，即b ＝1），因dx 较小，故作用在其左右两端面上的压力分别为p 和p+dp ，上下两面所受到的切应力分别为τ＋d τ和τ，则微元体的受力平衡方程为dx dy dp p dx d pdy τττ++=++)()(由牛顿摩擦定律，已知 dydu μτ= 将τ的表达式代入上式，并经整理，得dx dy dydu μ122= 对上式进行两次积分，得21221C y C y dxdp u ++=μ （2.67） 式中，C 1、C 2为积分常数，可利用边界条件求出：当平行平板间的相对运动速度为u 0时，在y ＝0处，u ＝0，在y ＝h 处，u ＝u 0，则得h dxdp h C μμ2101-=，02=C 此外，液流作层流时p 只是x 的线性函数，即lp l p p dx dp ∆-=-=12 把这些关系代入式（2.67）并整理后，得间隙液流的速度分布规律，为图2.30平行平板缝隙间的液流y hu y y h l p u 0)(2±-∆=μ （2.68） 由此得通过平行平板间隙的泄漏流量为03000212)(2u bh p l bh bdy y h u y y h l p ubdy q h h ±∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡±-∆==⎰⎰μμ （2.69） 上式即为在压差和剪切同时作用下，液体通过平行平板间隙的流量。
当u 0的方向与压差流动方向相反时，上式等号右边的第二项取负号。
由此可知：通过间隙的流量与间隙值的3次方成正比，这说明元件间隙的大小对其泄漏量的影响是很大的。
此外，泄漏所造成的功率损失可以写成)2112(03bhu p l bh p pq P ±∆∆=∆=∆μ （2.70） 由此可以得出结论：间隙h 愈小，泄漏功率损失也愈小。
但是，h 的减小会使液压元件中的摩擦功率损失增大，因而间隙h 有一个使这两种功率损失之和达到最小的最佳值，并不是愈小愈好。
2.环形间隙图2.38所示为液体在同心环形缝隙间的流动。
