液壓與氣壓傳動第三版許福玲陳堯明課后習題答案(已修改)

　

【正文】 液壓與氣壓傳動習題解目錄第一章 液壓與氣壓傳動概述 .................................................................................................3第二章 液壓傳動的基礎知識 .................................................................................................4第三章 液壓泵與液壓馬達 ...................................................................................................17第四章 液壓缸 .......................................................................................................................26第五章 液壓基本回路與控制閥 ...........................................................................................34第六章 液壓輔助元件 ...........................................................................................................61第七章 液壓系統實例 ...........................................................................................................63第八章 液壓系統的設計計算 ...............................................................................................66第九章 液壓伺服系統 ...........................................................................................................75第十章 氣源裝置與氣動輔件 ...............................................................................................79第十一章 氣缸 ........................................................................................................................79第十二章 氣動控制元件與基本回路 ....................................................................................81一液壓與氣壓傳動概述 答：液壓與氣壓傳動都是借助于密封容積的變化，利用流體的壓力能與機械能之間的轉換來傳遞能量的。液壓傳動系統和氣壓傳動系統主要有以下四部分組成：（1） 動力元件：液壓泵或氣源裝置，其功能是將原電動機輸入的機械能轉換成流體的壓力能，為系統提供動力。（2） 執行元件：液壓缸或氣缸、液壓馬達或氣壓馬達，它們的功能是將流體的壓力能轉換成機械能，輸出力和速度（或轉矩和轉速） ，以帶動負載進行直線運動或旋轉運動。（3） 控制元件：壓力流量和方向控制閥，它們的作用是控制和調節系統中流體的壓力、流量和流動方向，以保證執行元件達到所要求的輸出力（或力矩） 、運動速度和運動方向。（4） 輔助元件：保證系統正常工作所需要的輔助裝置，包括管道、管接頭、油箱或儲氣罐、過濾器和壓力計等。 答：液壓傳動的主要優點：在輸出相同功率的條件下，液壓轉動裝置體積小、重量輕、結構緊湊、慣性小、并且反應快?？稍谶\行過程中實現大范圍的無級調速、且調節方便。調速范圍一般可達 100：1，甚至高達2022：1。傳動無間隙，運動平穩，能快速啟動、制動和頻繁換向。操作簡單，易于實現自動化，特別是與電子技術結合更易于實現各種自動控制和遠距離操縱。不需要減速器就可實現較大推力、力矩的傳動。易于實現過載保護，安全性好；采用礦物油作工作介質，滋潤滑性好，故使用壽命長。液壓元件已是標準化、系列化、通用化產品、便于系統的設計、制造和推廣應用。液壓傳動的主要缺點：（1） 油液的泄露、油液的可壓縮性、油管的彈性變形會影響運動的傳遞正確性，故不宜用于精確傳動比的場合。（2） 由于油液的粘度隨溫度而變，從而影響運動的穩定性，故不宜在溫度變化范圍較大的場合工作。（3） 由于工作過程中有較多能量損失（如管路壓力損失、泄漏等） ，因此，液壓傳動的效率還不高，不宜用于遠距離傳動。（4） 為了減少泄漏，液壓元件配合的制造精度要求高，故制造成本較高。同時系統故障診斷困難。氣壓傳動的主要優點：（1） 以空氣為傳動介質，取之不盡，用之不竭；用過的空氣直接排到大氣中，處理方便，不污染環境，符合“綠色制造”中清潔能源的要求。（2） 空氣的粘度很小，因而流動時阻力損失小，便于集中供氣、遠距離傳輸和控制。（3） 工作環境適應性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射及振動等惡劣環境中工作，比液壓、電子、電氣控制優越。（4） 維護簡單，使用安全可靠，過載能自動保護。氣壓傳動的主要缺點：（1） 氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速（約 340m/s）范圍內，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，并且信號要產生較大的失真和 延滯，不宜用于對信號傳遞速度要求十分高的場合中，但這個缺點不影響其在工業生產過程中應用。（2） 由于空氣的可壓縮性大，因而氣壓傳動工作速度的穩定性較液壓傳動差，但采用氣液聯合可得到較滿意的效果。（3） 系統輸出力小，氣缸的輸出力一般不大于 50KN；且傳動效率低。（4） 排氣噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。二液壓傳動的基礎知識 答：由于絕大多數測量儀表中，大氣壓力并不能使儀表動作。它們測得的是高于大氣壓的那部分壓力，而不是壓力的絕對值。所以壓力的測量有兩種不同的基準。 （相對壓力和絕對壓力） 過去工程中常用的壓力單位是公斤力/厘米 2 （kgf/cm 2）,和工程大氣壓(單位較大) 。而在表示很低的壓力或要精密測定壓力值時常采用液柱高度作為壓力單位（單位較?。?。 答：壓力能可以轉換為其它形式的能量，但其總和對液體中的每一點都保持不變為恒值，反映了液體中的能量守恒關系。 答：是依據帕斯卡原理實現力的傳遞力。 答：因為流動狀態由層流轉變為紊流和由紊流轉變為層流時雷諾數并不相同，后者值小。雷諾數的物理意義是流動液體的慣性力與粘性力之比。雷諾數小，表示粘性力占主導地位，由壓力與粘性力之間的平衡決定了流動的規律，流體質點受粘性力制約只能按層沿軸線方向運動，因此流動為層流。 答：在密封管道內做穩定流動的理想液體具有三種形式的能量，即動力能、動能、和位能，它們之間可以互相轉換，并且在管道內任意處和這三種能量總和是一定，因此也稱為能量守恒。（1） 在波努利方程中， 、h 和 都是長度的量綱，一般分別稱為壓力頭、位置頭和速度gp?V2頭，三者之和為一常數，用 H 表示。在圖 17 中各點的 H 值連線為一水平線，表示管道內任一處的三種能量之和是相等的。（2） 若管道水平放置（h1=h2） ， ，表明液體的流速越高，它的壓力就gVPg221???越低，即截面細的管道，流速較高，壓力較低；截面粗的管道，則流速較低，壓力較高。 答：穩態液動力是由于位置變化所產生的力。 答：這樣使 tc 減少而 t 增加，從而將完全沖擊降為非完全沖擊。 答：液壓傳動中的壓力損失，絕大部分轉變為熱能，造成油溫升高，泄露增多，使液壓傳動效率降低，因而影響液壓系統的工作性能。油液流動時，其流速對壓力損失影響很大。層流時的沿程壓力損失 與油液的流動速度 V 一次方成正比，紊流時的沿程損失 與油液沿p? 沿p?流動速度 成正比；流動油液的局部壓力損失與其流速 成正比。? 2v少壓力孫失是十分重要的，因此應限制液體在管道中的最高流速。但是液體的流速太低又會使管路和閥類元件的結構尺寸變大。 解：壓縮率 MPaVKpk)(71)(0?????? 解： L/s )305(??????????????dvAq smpvgh?????? 解： 解： smlpdhqa /)/2()( 333 ????????????svst . /./.23?????? 解： pCqd????? 解： sTkVS . 3?????PtS .).2.()(1???????? ??????????? )152()152734.(60)(2212TTkpSS 解： 33/????? 解：1830mm 解：在 內，液壓泵輸入液壓缸壓力腔的油液體積 LTQ016..6?? MPaVXP )(1100 ???????? 解： sPamkgNmkgsVsEtt????? ?????2 326202101069./ /853. /..7..735??? 解：軸外徑的最大切應力為 ?vdzui式中：v－軸周圍速度， dn??切向摩擦力為 ????bndbFf 22??摩擦消耗功率為 wsmNPskgdnVPfff 490/4901. )605(??????????? ????? 解： ghZA汞??已知 3333 /???水汞水大氣壓 Aa ZghP????汞絕 00325Pa2975 ? ????24Pa0???絕相 aP 解：設 為容器內的絕對壓力絕 PaghPghp ????????絕真絕真 空 度 解： PCUOB 2).()2()1(c0CC00 ???????絕真真 絕絕真絕 點形 管 交 于與點 取 等 壓 面過 aa P 解： NAhDgF )()2()( 84..801 22??????????? 解： hgdGFxhxg????????22)(4)(柱 塞 的 力 平 衡 方 程 式 為 壓 力 為柱 塞 底 面 上 的 液 體 相 對 解：mSDdPaGp )3( 10398)4.(.35042 5624)1(2222 52239。239。 2239。 39。????????????小大 大小設 小 活 塞 桿 的 推 理 為?? 解： mkdDpxxss310. 104)2..(31054)(2 36202???????設 彈 簧 的 預 壓 縮 量 為 解：對截面Ⅰ、Ⅱ列出連續性方程和伯努利方程 21VA 21? gVgPp2?ρρ )(21211??ρρ 2121V])A([?ρP 12?∵ 1 )([21???ρ故 。 同理可論21p?32p? 解：（1）對截面Ⅰ、Ⅱ列伯努利方程，以油管水平中心線為基準水平面 SMgPHV /0Z,0 62211 ???????????????）ρ（ρ ， （2） *AQ322 ????SVdtt）（? 解：對截面ⅠⅡ列伯努利方程，設通過中心線的水平面為基準 s/1463cm0*.234VAQs/15*)16(2g4gh0,212212211 ??????????AQZⅡPghp 解：閥門關閉時，壓力表處液體的能量為 gPE? 閥門打開時，壓力表處液壓的能量為 V22?? 理想液體流動時無能量損失，因此 SL smVdAQPgVpE/2. /10*.)012.(43*/.)()(2 32121??????? ??? 解：（1）雷諾數 vRe? 紊 流∵ 23051023R/*2/e322???????scmdQvsm? （2） cmvRQddvQecrecr *2310*???????臨 界 雷 諾 數 ： 解： ?? **? ?????? 解： scmdv/38260*?? Q/1..3220?）（判斷流態： 層流309.*81?vdRe 紊流21862060???阻力系數： ?? .????e壓力損失： Pavdlp 7420).3( ????? Ml ).(? Pavdlp29)83(?????總壓力損失： ??p01??總 Ma48. 10*298635.*726???對進出口端面列伯努利方程，取過中心線的水平面為基準面 ??????????????gp2vgp1ps/,s/,g/012121????總總總， 紊 流層 流 hzw ??????*???? 解：（1）設油液從 對截面ⅠⅡ列伯努利方程2P hzvz??21,21,0? 為 正 值 ， 故 假 設 正 確 ，因∵ w 5521 222h *??????????whzgvzv （2）設液流為層流 壓力損失： s/d75)(R2vlp pa10*67..890g 334254222e 5w ?? ????????????????? 判斷流態： ???Re 因此阻力系數 的計算正確? 解：通過細長管流量