【原】液压与气压传动第三版_课后习题答案

桃花源士 2022-01-17

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第一章液压与气压传动概述............................................................................................... 3

第二章液压传动的基础知识............................................................................................... 4

第三章液压泵与液压马达................................................................................................. 17

第四章液压缸...................................................................................................................... 26

第五章液压基本回路与控制阀......................................................................................... 34

第六章液压辅助元件.......................................................................................................... 61

第七章液压系统实例.......................................................................................................... 63

第八章液压系统的设计计算............................................................................................. 66

第九章液压伺服系统.......................................................................................................... 75

第十章气源装置与气动辅件............................................................................................. 79

第十一章气缸....................................................................................................................... 79

第十二章气动控制元件与基本回路................................................................................. 81

一液压与气压传动概述

1.1 答：液压与气压传动都是借助于密封容积的变化，利用流体的压力能与机械能之间的转换来传递能量的。

液压传动系统和气压传动系统主要有以下四部分组成：

（1）动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原电动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力。

（2）执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气压马达，它们的功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度（或转矩和转速），以带动负载进行直线运动或旋转运动。

（3）控制元件：压力流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。

（4）辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计等。

1.2 答：液压传动的主要优点：

在输出相同功率的条件下，液压转动装置体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小、并且反应快。

可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调节方便。调速范围一般可达100：1，甚至高达2000：1。

传动无间隙，运动平稳，能快速启动、制动和频繁换向。

操作简单，易于实现自动化，特别是与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。

不需要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。

易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作工作介质，滋润滑性好，故使用寿命长。

液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。

液压传动的主要缺点：

（1）油液的泄露、油液的可压缩性、油管的弹性变形会影响运动的传递正确性，故不宜用于精确传动比的场合。

（2）由于油液的粘度随温度而变，从而影响运动的稳定性，故不宜在温度变化范围较大的场合工作。

（3）由于工作过程中有较多能量损失（如管路压力损失、泄漏等），因此，液压传动的效率还不高，不宜用于远距离传动。

（4）为了减少泄漏，液压元件配合的制造精度要求高，故制造成本较高。同时系统故障诊断困难。

气压传动的主要优点：

（1）以空气为传动介质，取之不尽，用之不竭；用过的空气直接排到大气中，处理方便，不污染环境，符合“绿色制造”中清洁能源的要求。

（2）空气的粘度很小，因而流动时阻力损失小，便于集中供气、远距离传输和控制。

（3）工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中工作，比液压、电子、电气控制优越。

（4）维护简单，使用安全可靠，过载能自动保护。

气压传动的主要缺点：

（1）气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约340m/s）范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和

延滞，不宜用于对信号传递速度要求十分高的场合中，但这个缺点不影响其在工业生产过程中应用。

（2）由于空气的可压缩性大，因而气压传动工作速度的稳定性较液压传动差，但采用气液联合可得到较满意的效果。

（3）系统输出力小，气缸的输出力一般不大于50KN；且传动效率低。

（4）排气噪声较大，在高速排气时要加消声器。

二液压传动的基础知识

2.1 答：由于绝大多数测量仪表中，大气压力并不能使仪表动作。它们测得的是高于大气压的那部分压力，而不是压力的绝对值。所以压力的测量有两种不同的基准。（相对压力和绝对压力）

过去工程中常用的压力单位是公斤力/厘米²（kgf/cm²）,和工程大气压(单位较大)。而在表示很低的压力或要精密测定压力值时常采用液柱高度作为压力单位（单位较小）。

2.2 答：压力能可以转换为其它形式的能量，但其总和对液体中的每一点都保持不变为恒值，反映了液体中的能量守恒关系。

2.3 答：是依据帕斯卡原理实现力的传递力。

2.4 答：因为流动状态由层流转变为紊流和由紊流转变为层流时雷诺数并不相同，后者值小。

雷诺数的物理意义是流动液体的惯性力与粘性力之比。雷诺数小，表示粘性力占主导地位，由压力与粘性力之间的平衡决定了流动的规律，流体质点受粘性力制约只能按层沿轴线方向运动，因此流动为层流。

2.5 答：在密封管道内做稳定流动的理想液体具有三种形式的能量，即动力能、动能、和位能，它们之间可以互相转换，并且在管道内任意处和这三种能量总和是一定，因此也称为能量守恒。

（1）在波努利方程中，、h 和都是长度的量纲，一般分别称为压力头、位置头和速度头，三者之和为一常数，用H表示。在图1-7中各点的H值连线为一水平线，表示管道内任一处的三种能量之和是相等的。

（2）若管道水平放置（h1=h2），，表明液体的流速越高，它的压力就越低，即截面细的管道，流速较高，压力较低；截面粗的管道，则流速较低，压力较高。

2.6 答：稳态液动力是由于位置变化所产生的力。

2.7 答：这样使t_c减少而t增加，从而将完全冲击降为非完全冲击。

2.8 答：液压传动中的压力损失，绝大部分转变为热能，造成油温升高，泄露增多，使液压传动效率降低，因而影响液压系统的工作性能。油液流动时，其流速对压力损失影响很大。层流时的沿程压力损失与油液的流动速度V 一次方成正比，紊流时的沿程损失与油液流动速度成正比；流动油液的局部压力损失与其流速成正比。可见降低流速对减少压力孙失是十分重要的，因此应限制液体在管道中的最高流速。但是液体的流速太低又会使管路和阀类元件的结构尺寸变大。

2.9 解：压缩率

2.10 解：

2.11 解：

2.12 解：

2.13 解：

2.14 解：

2.15 解：

2.16 解：1830mm

2.17 解：在0.1s内，液压泵输入液压缸压力腔的油液体积

2.18 解：

2.19 解：轴外径的最大切应力为

式中：v－轴周围速度，

切向摩擦力为

摩擦消耗功率为

2.20 解：

已知

大气压

2.21 解：设为容器内的绝对压力

2.22 解：

2.23 解：

2.24 解：

2.25 解：

2.26 解：

2.27 解：对截面Ⅰ、Ⅱ列出连续性方程和伯努利方程

故。同理可论

2.28 解：（1）对截面Ⅰ、Ⅱ列伯努利方程，以油管水平中心线为基准水平面

（2）

2.29 解：对截面ⅠⅡ列伯努利方程，设通过中心线的水平面为基准

2.30 解：阀门关闭时，压力表处液体的能量为

阀门打开时，压力表处液压的能量为

理想液体流动时无能量损失，因此

2.31 解：（1）雷诺数

（2）

2.32 解：

2.33 解：

判断流态：

层流

紊流

阻力系数：

压力损失：

总压力损失：

对进出口端面列伯努利方程，取过中心线的水平面为基准面

2.34 解：（1）设油液从对截面ⅠⅡ列伯努利方程

（2）设液流为层流

压力损失：

判断流态：

因此阻力系数的计算正确

2.35 解：通过细长管流量

式中

2.36 解：（1）对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以油箱液面为基准面

沿程损失

（2）当泵的转速增加时，管内流速增加，速度水头与压力损失与成正比也增加，因此吸油高度H将减小。

反之，当泵的转速减少时，H将增大。

2.37 解：对油箱液面与泵入口处到伯努利方程，以油箱液面为基准面

真空度：

2.38 解：对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以油箱液面为基准面

2.39 解：对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以截面Ⅰ为基准面

2.40 解：对截面D、d列伯努利方程，以水平对称面为基准面

列动量方程，取X坐标向右

2.41 解：取坐标x、y

取管道入口和出口断面间的液体为控制体积弯管对控制体积在x和方向的作用力分别为列出x方向动量方程

液体对弯管的作用力大小与F相等，方向与F相反

2.42 解：（1）通过阀口的流量：

阀口通流面积周长

（2）轴向稳态液动力：

油液通过二个阀口：

方向向左有使阀口关闭之势。

2.43 解：

2.44 解：冲击波传递速度：

三液压泵与液压马达

3.1 答：

（1）液压泵作用是把原动机输入的机械能转换为液压能向系统提供一定压力和流量的液流。

液压马达的作用是把输入油液的压力能转换为输出轴转动的机械能，用来推动负载作功。

（2）液压泵的分类：

A）按液压泵输出的流量能否调节分类

液压泵可分为定量液压泵和变量液压泵。

B）按液压泵的结构型式不同分类

3.2 答：

（1）液压泵的工作压力决定于外界负载的大小（而与液压泵的流量无关），外负载增大，泵的工作压力也随之增大。

（2）泵的工作压力是指液压泵在实际工作时输出油液的压力，即油液克服阻力而建立起来的压力。

泵的额定压力是指液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转正常工作的最高工作压力。

液压泵在工作中应有一定的压力储备，并有一定的使用寿命和容积效率，通常它的工作压力应低于额定压力。

3.3 答:

（1）排量V：液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体体积称为液压泵的排量。

理论流量q_t:是指在单位时间内理论上可排出的液体体积。它等于排量和转速的乘积。

实际流量q：是指考虑液压泵泄漏损失时，液压泵实际工作时的输出流量。所以液压泵的实际流量小于理论流量。

3.4 答：

（1）容积损失和机械损失。

（2）容积损失是因内泄漏而造成的流量上的损失。

机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。

3.5 答：

（1）受泄漏大和存在径向不平衡力的影响。

采取措施：A）减小径向不平衡力

B) 提高轴与轴承的刚度

C）对泄漏量最大的端面间隙采用自动补偿装置等。

3.6 答：

（1）表示泵工作时流量随压力变化的关系。A点为始点表示空载时泵的输出流量（q_t）。B为转折点，P_b就是限定压力，表示泵在保持最大输出流量不变时，可达到的最高压力。C点所对应的压力是p_c为极限压力（又称截止压力）表示外载进一步加大时泵的工作压力不再升高，这时定子和转子间的偏心量为零，泵的实际输出流量为零。

（2）调整螺钉1改变原始偏心量e₀，就调节泵的最大输出流量。当泵的工作压力超过p_b以后，定子和转子间的偏心量减小，输出流量随压力增加迅速减小。

调整螺钉4 改变弹簧预压缩量，就调节泵的限定压力。

调节泵的最大输出流量，即改变A点位置，使AB线段上下平移。

调节泵的限定压力，即改变B点位置，使BC段左右平移。

3.7 答：区别：

（3）定子和转子偏心安置，泵的出口压力可改变偏心距，从而调节泵的输出流量。

（4）在限压式变量叶片泵中，压油腔一侧的叶片底部油槽和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部油槽和吸油腔相通，这样，叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这就避免了双作用叶片泵在吸油区的定子内表面出现磨损严重的问题。

（5）与双作用叶片泵相反，限压式变量叶片泵中叶片后倾。

（6）限压式变量叶片泵结构复杂，泄漏大，径向力不平衡，噪音大，容积效率和机械效率都没有双作用式叶片泵高，最高调定压力一般在7MPa 左右。但它能按负载大小自动调节流量，功率利用合理。

3.8 答：轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸较小，惯性力小，容积效率高，目前最高压力可达40MPa，甚至更高，一般用于工程机械、压力机等高压系统。

3.9 答：外啮合齿轮泵注意事项：

（1）泵的传动轴与原动机输出轴之间的连接采用弹性联轴节时，其不同轴度不得大于0.1mm，采用轴套式联轴节的不同轴度不得大于0.05mm。受泄漏大和存在径向不平衡力的影响。

泵的吸油高度不得大于0.5mm。

吸油口常用网式过滤器，滤网可采用150目。

工作油液应严格按规定选用，一般常用运动粘度为25~54mm²/s，工作油温范围为5~80℃。

泵的旋转方向应按标记所指方向，不得搞错。

拧紧泵的进出油口管接头连接螺钉，以免吸空和漏油。

应避免带载起动或停车。

应严格按厂方使用说明书的要求进行泵的拆卸和装配。

叶片泵注意事项：

（1）泵轴与原动机输出轴之间应采用弹性联轴节，其不同轴度不得不大于0.1mm。

（2）泵的吸油口距油面高度不得大于0.5m，吸油管道不得漏气。

（3）油箱应保持清洁，油液的污染度不得大于国标等级19/16级。

（4）工作油液的牌号应严格按厂方规定选用。一般常用运动粘度为25~54mm²/s,工作油温范围为5~80℃。

（5）泵的旋转方向应按标记所指方向，不得搞错。

（6）应严格按厂方使用说明书的要求进行泵的拆卸和装配。

轴向柱塞泵注意事项：

（1）泵的传动轴与原动机输出轴之间的连接采用弹性联轴节，其不同轴度不得大于0.1mm，不允许在泵的传动轴端直接安装皮带轮或齿轮。

（2）吸油管、压油管和回油管的直径不应小于规定值。对允许安装在油箱上的自吸泵，油泵的中心至油面的高度不得大于0.5m，自吸泵的吸油管道上不允许安装过滤器。吸油管道不得漏气。

（3）新泵在使用一周后，需将全部油液滤清一次，并清洗油箱和滤油器。正常使用后，一般每半年更换一次液压油。油液的污染度不得大于国标19/16级。

（4）工作油液的牌号应严格按厂方规定选用。一般常用运动粘度为16~47mm²/s,工作油温范围为5~80℃。

（5）油泵的旋转方向应按标记所指方向，不得搞错。

（6）应严格按厂方使用说明书的要求进行泵的拆卸和装配。

3.10 答：齿轮泵：结构简单，价格便宜，工作可靠，自吸性好，维护方便，耐冲击，转动惯量大。但流量不可调节，脉动大，噪声大，易磨损，压力低，效率低。高压齿轮泵具有径向或轴向间隙自动补偿结构，所以压力较高。内啮合摆线齿轮泵因结构紧凑，转速高，正日益获得发展。

单作用叶片泵：轴承上承受单向力，易磨损，泄漏大，压力不高。改变偏心距可改变流量。与变量柱塞泵相比，具有结构简单、价格便宜的优点。

双作用叶片泵：轴承径向受力平衡，寿命较高，流量均匀，运转平稳，噪声小，结构紧凑。不能做成变量泵，转速必须大于500r/min才能保证可靠吸油。定子曲面易磨损，叶片易咬死或折断。

螺杆泵：结构简单，重量轻，流量和压力脉动小，无紊流扰动，噪声小，转速高，工作可靠，寿命长，对油中的杂质颗粒度不敏感，但齿形加工困难，压力不能过高，否则轴向尺寸将很大。

径向柱塞泵：密封性好，效率高，工作压力高，流量调节方便，耐冲击振动能力强，工作可靠，但结构复杂，价格较贵，与轴向柱塞泵比较，径向尺寸大，转动惯量大，转速不能过高，对油的清洁度要求高。

轴向柱塞泵：由于径向尺寸小，转动惯量小，所以转速高，流量大，压力高，变量方便，效率也较高；但结构复杂，价格较贵，油液需清洁，耐冲击振动性比径向柱塞泵稍差。

3.11 解：（1）

（2）

（3）

（4）

3.12 解：

3.13 解：

图a

3.14 解：（1）求偏心量

以单作用式叶片泵的理论排量公式计算（忽略叶片厚度）

（2）根据已知条件确定最大可能的偏心量e_max，再求出最大可能的理论排量

定子与转子之间的最小间隙选为0.5mm

3.15 解：

（1）泵的理论流量q_t

（2）实际流量q

（3）电动机功率P

（4）

3.16 解：不相同，因为：

两者虽相同，但液压马达的实际流量Q大于理论流量Q_T故

3.17 解：不相同，因为：

两者虽相同，但液压马达的实际输入扭矩大于理论扭矩M_T故

3.18 解：

第二种情况：

3.19 解：

3.20 解：设定子半径R，转子偏心量为e当二叶片处于最上位置时其密封容积最小，而到达最下位置时容积最大若不考虑叶片厚度，则每转一圈，二叶片间的密封容积的吸油量近似为：

转子转一圈，共有Z个密封容积，故排量：

平均流量：…………（1）

式中：

C——常数，

设：——限定压力

——调压弹簧的初压力缩量

——调压弹簧的刚度

——反馈活塞的面积

已知超过后，偏心量e减小，设为定子最大偏心量则偏心量为：

…………………………（2）

以（2）代入（1）得Q-P线

………………（3）

式中：——最大流量，

由式（3）可知：

斜率

在D、B、n、A一定的情况下，斜率与弹簧刚度K成反比，K越大，直线越平坦。改变弹簧预紧力即改变X。斜率不变。

3.21 解：在BC线上任一点压力P对应的流量为：

3.22 解：

（1）泵排量：

3.23 解：

（1）

3.24 解：

3.25 解：

题3.25图

四液压缸

4.1 答：活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构。

双杆活塞式液压缸：当两活塞直径相同、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的推力和运动速度也都相等，适用于要求往复运动速度和输出力相同的工况，如磨床液压系统。缸体固定式结构，其工作台的运动范围约等于活塞有效行程的3 倍，一般用于中小型设备；活塞杆固定式结构，其工作台的运动范围约等于缸体有效行程的两倍，常用于大中型设备中。

单杆活塞式液压缸：由于，故，。即活塞杆伸出时，推力较大，速度较小；活塞杆缩回时，推力较小，速度较大。因而它适用于伸出时承受工作载荷，缩回是为空载或轻载的场合。如，各种金属切削机床、压力机等的液压系统。

4.2 答：O形密封圈：

特点：

（1）密封性好，寿命较长；

用一个密封圈即可起到双向密封的作用；

动摩擦阻力较小；

对油液的种类、温度和压力适应性强；

体积小、重量轻、成本低；

结构简单、装拆方便；

既可作动密封用，又可作静密封用；

可在较大的温度范围内工作。

但它与唇形密封圈相比，其寿命较短，密封装置机械部分的精度要求高。

注意事项：

（1） O形圈在安装时必须保证适当的预压缩量，压缩量的大小直接影响O形圈的使用性能和寿命，过小不能密封，国大则摩擦力增大，且易损坏。为了保存证密封圈有一定的预压缩量，安装槽的宽度大于O形圈直径，而深度则比O形圈直径小，其尺寸和表面精度按有关手册给出的数据严格保证。

（2）在静密封中，当压力大于时，或在动密封中，当压力大于时，O形圈就会被挤入间隙中而损坏，以致密封效果降低或失去密封作用。为此需在O形圈低压侧安放厚的聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈。双向受高压时，两侧都要加挡圈。

（3） O形圈一般用丁腈橡胶制成，它与石油基液压油有良好的相容性。当采用磷酸酯基液压油时，应选用其他材料制作的O形圈。

（4）在安装过程中，不能划伤O形圈，所通过的轴端、轴肩必须倒角或修圆。通过外螺纹时应用金属导套。

Y形密封圈：

特点：Y形密封圈是一种密封性、稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小，寿命较长的密封圈，故应用比较普遍。

注意事项：

（1） Y形圈安装时，唇口端应对着液压力高的一侧。若活塞两侧都有高压油一般应成对使用。

（2）当压力变化较大、滑动速度较高时，为避免翻转，要使用支承环，以固定Y形密封圈。

（3）安装密封圈所通过的各部位，应有的倒角，并在装配通过部位涂上润滑脂或工作油。通过外螺纹或退力槽等时，应套上专用套筒。

4.3 答:单杆活塞式液压刚由缸底、弹簧挡圈、卡环帽、轴用卡环、活塞、O形密封圈、支承环、挡圈、Y形密封圈、缸筒、管接头、导向涛、缸盖、防尘圈、活塞杆、紧定螺钉、耳环等组成。

4.4 答：活塞式液压缸常见故障及其排除

故障	产生原因	排除方法
外部漏油	1．活塞杆拉毛或与缸盖间隙过大	1。用油石修磨活塞杆或更换缸盖
	2．活塞杆上密封圈或防尘圈损伤	2。更换新密封件
	3。缸盖螺纹过松或拧力不均	3．均匀拧紧缸盖螺纹
	4。安装不良，活塞杆伸出困难	4．拆下检查安装位置是否正确
	5。工作压力过高，造成密封圈损坏	5．调整工作压力至规定值
活塞杆爬行	1．液压缸内有空气或油中有气泡	1．松开接头，将空气排出
	2．液压缸的安置位置偏移	2．拆下检查安装位置是否正确
	3．活塞杆全长或局部弯曲	3．校正活塞杆不直度或更换新件
	4．缸内壁拉伤	去除毛刺或更换缸筒
动作缓慢无力	1．密封圈扭曲、磨损、内漏严重	1．更换密封圈
	2．密封圈过紧，油缸阻力大	2．选用尺寸合适的密封圈
	3．活塞杆弯曲	3．校直活塞杆
	4．系统工作压力低	4．检查系统各部件

4.5 解：

（1）

（2）

4.6 解：

（1）为大气压

4.7 解：

4.8 解：

4.9 解：图a)

图b)

图c)

图d)

4.10 解：

4.11 解：

4.12 解：输出转矩：

转速：

角速度：

4.13 解：无杆腔活塞面积

有杆腔活塞面积

（1）设三液压缸有杆腔压力分别为，第一缸无杆腔压力为p,

解得

设三个活塞速度分别为、、

由此得

设三活塞反向速度为、、

由此得

4.14 解：

设快进速度为v1,快退速度为v2,

4.15 解：

（1）

无杆腔工作压力达到7.9MPa时，活塞才能运动。当溢流阀调定压力p=6MPa<7.9MPa时，前腔达不到所需压力，所以活塞不能推动负载运动。

（2）溢流阀调至12MPa时，前腔压力达到7.9MPa，活塞就能推动负载运动。运动速度为

（3）活塞运动到底，不及时退回，前腔压力上升至12MPa，此时消耗功率为

电动机过载

4.16 解：

（1）设液压缸无杆腔压力为P₁解：

（2）

（3）

（4）由图可得

（5）

（6）

4.17 解：

如液压缸按设计

则

∴液压缸强度足够。

五液压基本回路与控制阀

5.1 答：不行，使液控阀两边在先导阀断电时无压力处于中位状态，改用其它中位机能不行，不能达到上述要求。这样可以保证主阀芯在中位时，油液能回油。

5.2 答：能，二位四通改二位三通将一个油口封闭，改二位二通将B、T封闭。

5.3 答：换向阀的常态位：阀芯在未受到外力作用时的位置。如电磁阀失电状态等。

5.4 解：

（1）由图可知，液控单向阀反向流动时背压为零，控制活塞顶开单向阀阀芯最小控制压力，由缸的受力平衡方程可得

当液控单向阀无控制压力，时，为平衡负载F，在液压缸中产生的压力为

计算表明：在打开液控单向阀时，液压缸中的压力将增大

5.5 解：如图

5.6 答：用进油压力打开回油路液控单向阀；

负载和压力推动方向一致，出现负压；

锁紧回路是使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会在外力作用下移动位置的回路。

5.7 答：第一种情况油液压力与主阀弹簧力平衡，主阀弹簧很软，稍有压力即会打开。

第二种情况倘若阻尼孔被堵塞，先导阀锥阀关闭，不能产生压力降，进、出油口不能接通，则溢流阀不能溢流，无论系统压力增加多少，溢流阀也不能溢流，阀一直打不开。

5.8 答：产生卸荷现象，系统压力近乎零。

5.9 答：两个不同调整压力的减压阀串联后的出口压力决定于较小一个减压阀的调整压力。前大后小决定于第二个；前小后大，后一个不起作用。

如两个不同调整压力的减压阀并联时，出口压力又决定于较大一个减压阀。两个阀分别调整，油路分拢后决定于高的

5.10 答：顺序阀可代替溢流阀，反之不行。

5.11 答：相同点：都是利用控制压力与弹簧力相平衡的原理，改变滑阀移动的开口量，通过开口量的大小来控制系统的压力。结构大体相同，只是泻油路不同。

不同点：溢流阀是通过调定弹簧的压力，控制进油路的压力，保证进口压力恒定。出油口与油箱相连。泄漏形式是内泄式，常闭，进出油口相通，进油口压力为调整压力，在系统中的联结方式是并联。起限压、保压、稳压的作用。

减压阀是通过调定弹簧的压力，控制出油路的压力，保证出口压力恒定。出油口与减压回路相连。泄漏形式为外泄式。常开，出口压力低于进口压力，出口压力稳定在调定值上。在系统中的联结方式为串联，起减压、稳压作用。

顺序阀是通过调定弹簧的压力控制进油路的压力，而液控式顺序阀由单独油路控制压力。出油口与工作油路相接。泄漏形式为外泄式。常闭，进出油口相通，进油口压力允许继续升高。实现顺序动作时串联，作卸荷阀用时并联。不控制系统的压力，只利用系统的压力变化控制油路的通断

5.12 答：（1）4；（2）2；（3）0

5.13 解：

（1）工件夹紧时，夹紧缸压力即为减压阀调整压力，。减压阀开口很小这时仍有一部分油通过减压阀阀芯的小开口（或三角槽），将先导阀打开而流出，减压阀阀口始终处在工作状态。

泵的压力突然降到1.5MPA时，减压阀的进口压力小于调整压力，减压阀阀口全开而先导阀处于关闭状态，阀口不起减压作用，。单向阀后的C点压力，由于原来夹紧缸处于2.5Mpa，单向阀在短时间内有保压作用，故，以免夹紧的工件松动。

夹紧缸作空载快速运动时，。A点的压力如不考虑油液流过单向阀造成的压力损失，。因减压阀阀口全开，若压力损失不计，则。由此可见，夹紧缸空载快速运动时将影响到泵的工作压力。

5.14 解：

（1）

I移动：

终端：

I移动：

固定时：

5.15 解：

（1）

5.16 解：答：回油路、旁油路有作用，进油路无作用。

5.17 解：答：

节流阀两端压差几乎没有。

改进：如油泵额定压力可以调大溢流阀压力，如不行只有改小最大外载。

5.18 解：

（1）

5.19 解：

5.20 答：

5.21 答：双向变量泵使油缸推出时，进油全部回油泵，A阀起截止作用，反向油缸退回时，油量有多不能全部回油泵，打开B阀，多余油回油箱。

5.22 解：向右时，电磁铁的电

，

向左时，电磁铁失电

，

5.23 解：向左缺条件

向右：

（1），

，减去三位四通，单项阀管路其它阀

看如何装处有0.2Mpa压力

5.24 解：

（1）

5.25 解：

5.26 解：电磁铁接通时，二位二通电磁换向阀工作，在图示位置，即两节流阀都在系统中工作。

电磁铁失电后，节流阀2就不起节流作用故。

5.27 解：

	快进	工进（1）	工进	快退	停止
1YT	＋	＋	＋	－	－
2YT	－	－	－	＋	－
3YT	＋	－	－	－	－
4YT	－	＋	－	－	－

5.28 答：叠加阀由阀芯阀体组成基本阀通道外，还可任意加上制动功能，组成各种液压阀，流量大。

5.29 答：可作单向阀和二通阀组成的二位二通阀。

5.30 解：

5.31 解：溢流阀，当阀（3）失电，A点压力小于阀（4）调整压力，阀（2）关闭，当A点压力大于阀（4）调整压力，阀（2）打开，A、B接通，当阀（3）得电，A、B接通、泵卸荷。

5.32 答：电液比例阀由比例电磁铁和液压阀组成。

比例电磁铁是一种直流电磁铁，但它和普通电磁阀所用的电磁铁有所不同。根据工作要求，后者只有吸合和断开两个位置，在吸合时磁路中几乎没有气隙。而比例电磁铁在工作时，其要求是吸力或位移与给定的电流成比例，并在衔铁的全部工作位置上磁路中总是保持一定的气隙。

液压阀与普通阀差别不大

5.33 答：原理如电液换向阀，可用较小电流通过液动来控制阀芯。

5.34 答：不可，直动式需较大的电磁吸力才能控制。

5.35 解：

（1）

题5.35（1）

题5.35（2）

题5.35（3）

题5.35（4）

题5.35（5）

题5.35（6）

题5.35（8）

5.36 解：

	1DT	2DT	3DT	4DT
快进	+	-	+	-
慢进	+	-	-	-
快退	-	+	-	+
卸荷	-	-	-	-

5.37 解：

	1DT	2DT	3DT	4DT
快进	+	+
慢进	-	+
快退	+	-
卸荷	-	-
串联			-
并联			+	+
上缸单动

5.38 解：

5.39 解：换向阀中位时，液压泵卸荷换向阀的切换压力不够，应加背压阀。

5.40 解：

5.41 解：电磁阀A通电，液压缸两腔压力相等，液压缸差动联接使活塞向右移动。运动时，由于小孔B的阻力，使缸大腔压力小于小腔压力。电磁阀A断电，缸大腔通油箱，小腔因液阻B保持压力，使活塞向左退回。

5.42 解：切换开停阀D，压力油进入缸小腔，活塞向左移动。撞块碰行程阀A的触头后，控制压力油进入换向阀C左端使阀C切换，主油路压力油进入缸大腔使活塞向右移动。撞块碰行程阀B的触头后，控制压力油换向，活塞亦换向。

5.43 解：

5.44 解：（1）由即

（2）

由马达输出功率

由

因此

（3）

5.45 解：a）串联：决定于调节压力小的压力阀

若左阀调节压力小，则右阀不起作用

若右阀调节压力小，则左阀起作用，使供油压力减至，右阀由减至

b）并联：决定于调节压力大的减压阀

供油压力经两阀进入液压缸，缸中压力增至时，下阀动作开口关小，但上阀开口未关小，缸中压力继续增高。当缸中压力增至时，上阀开口关小，使缸中保持压力，这时下阀开口再关小些。

5.46 解：图示位置，1DT、2DT均断电，泵供油压力为7Mpa，活塞向上移动；1DT、2DT均通电，泵供油压力为5Mpa,活塞向下移动；2DT通电，泵供油压力为3Mpa，活塞向上移动。

5.47 解：图a)

图b)

5.48 解：图a）运动时

终端停止

图b) 运动时

终端停止

5.49 解：（1）

（2）缸Ⅰ活塞移动时

缸Ⅰ活塞停止时

（3）缸Ⅱ活塞移动时

第一段行程：

第二段行程：

缸Ⅱ活塞停止时

5.50 解：

5.51 解：（1）溢流阀A：调节系统工作压力，使活塞能以所需的加速度提升重物。

平衡阀B：平衡活塞部件自重，使不会自行下滑。

液控单向阀C：停止时，使活塞部件锁紧，不会下落。

安全阀D：当阀B或C失？时，防止缸下腔增压而发生事故。

（2）阀A调节压力

惯性力

阀B调节压力

阀D调节压力

5.52 解：小缸压力

5.53 解：工作原理：1DT通电，换向阀A切换至左位，活塞下行，接触工件后，上腔油压升高，打开顺序阀B，压力油进入增压缸对上腔增压。2DT通电，压力油进入增压缸中间腔与活塞下腔，增压活塞向右退回，然后压力油打开阀E使活塞向上退回。

各阀的作用：

换向阀A：使主缸活塞与增压活塞换向，并使泵卸荷。

顺序阀B：常压转换为增压。

减压阀C：调节增压压力。

单向阀D：使增压活塞复位时回油。

液控单向阀E：增压时使上腔与主油路切断。

平衡阀F：平衡活塞部件自重，使不致自行下滑。

5.54 解：

（1）快进时

顺序阀调节压力

（2）慢进时

溢流阀调定压力

（3）速度

快进

慢进

5.55 解：（1）

节流阀进出口压差

通过节流阀流量

液压缸运动速度

速度刚度

（2）

（3）

5.56 解：（1）

速度

效率

（2）最大负值负载

5.57 解：（1）回油路节流调速负载特性

系数

（2）

回油腔压力

泵压

回油腔压力

泵压

因泵压力不能大于溢流阀调定压力，故这时泵压

回油腔压力

这时不能全部进入液压缸，溢流阀必须打开溢流。

5.58 解：（1）时

最大允许负载故右部曲线无效

时

（2）时

因不可能大于安全阀调定压力

时

5.59 解：（1）液压马达进口压力

通过节流阀的流量

液压马达转速

（2）

（3）

5.60 解：（1）

（2）

调速阀压差 _总

减压阀压差 _减_总

消耗功率 _减_减

时

_总

_减

（3）时

输出功率

输入功率

时

5.61 解：（1）时

回路效率

总效率_总

时

_总

（2）效率比采用调速阀有显著提高。

5.62 解：（1）

（2）

（3）

（4）定量泵

5.63 解：

5.64 解：对于进油路节流调速回路不能起速度稳定作用，因为定压减压阀只能使节流阀进口压力不变，节流阀出口压力随负载变化而变化，故不能使节流阀进出口压差不变。对于回油路与旁油路节流调速回路来说，由于节流阀出口通油箱，故节流阀进出口压差不变能起速度稳定作用。

5.65 解：如果装在回油路或旁油路上，因为溢流节流阀中溢流滑阀的弹簧与油箱相通，弹簧腔的油压为零，液压缸回油进入溢流节流阀后，只要克服其中溢流阀的软弹簧，就能使溢流口开度最大。这样油液基本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱，节流阀不起作用不能调速。

5.66 解：

（3）速度无变化

5.67 解：

5.68 解：

5.69 解：

5.70 解：

5.71 解：图a）是速度换接回路，回油路节流调速回路与卸荷回路

工作原理：

图b）是速度换接回路与回油路节流调速回路。快进行程长度可以调节

工作原理：

图c）是速度换接回路与回油路节流调速回路，可达到较低速度

工作原理：

5.72 解：图a）是差动增速回路，速度换接回路与回油炉节流调速回路

	D₁	D₂
差动快进	+	+
慢进	+	-
快退	-	+

工作原理：

图b）是差动增速回路、速度换接回路、回油路节流调速回路和卸荷回路

	D₁	D₂
差动快进	+	-
慢进	+	+
快退	-	+
卸荷	-	-

工作原理：

图c）是差动增速回路、速度换接回路、回油路节流调速回路和卸荷回路

	左电磁铁	右电磁铁	行程阀
差动快进	-	+	-
慢进	-	+	+
快退	+	-
卸荷	-	-	-

工作原理：

5.73 解：

六液压辅助元件

6.1 答：

网式滤油器结构简单，通油能力大，清洗方便，但过滤精度较低。

线隙式滤油器结构简单，通油能力大，过滤精度比网式的高，但不易清洗，滤芯强度较低。

烧结式滤油器过滤精度高，抗腐蚀，滤芯强度大，能在较高油温下工作，但易堵塞，难于清洗，颗粒易脱落。

纸芯式滤油器过滤精度高，压力损失小，重量轻，成本低，但不能清洗，需定期更换滤芯。

6.2 答：油管：

钢管多用于中、高压系统的压力管道

紫铜管一般只用在液压装置内部配接不便之处

黄铜管可承受较高的压力，但不如紫铜管那样容易弯曲成形

尼龙管有着广泛的使用前途

耐油管适用于工作压力小于的管道

橡胶管用于两个相对运动件之间的连接

管接头：

焊接式管接头用于钢管连接中

卡套式管接头用在钢管连接中

扩口式管接头用于薄壁铜管、工作压力不大于的场合

胶管接头随管径不同可用于工作压力在的液压系统中

快速接头适用于经常装拆处

伸缩接头用于两个元件有相对直线运动要求时管道连接的场合

6.3 解：

6.4 解：

七液压系统实例

7.1 解：

	1DT	2DT	3DT	4DT	DT
差动快进	－	－	－	＋	＋
Ⅰ工进	＋	－	＋	＋	＋
Ⅱ工进	＋	－	－	＋	＋
快退	－	＋	－	＋	＋
松头	－	－	－	－	－
停止	－	－	－	－	－

电磁铁工作表

工作缸道路

泵p₁、p₂工作压力<阀C的调整压力

工进：泵p₂→单向阀→三位阀→背压阀F→顺序阀C→油箱

泵p₁→顺序阀C→油箱

泵p₁的工作压力为零，泵p₂的工作压力<阀A的调整压力

快进：

工进：

快退:

阀A是小流量泵P₂的溢流阀，必须保证工进时系统压力，故P_A≥5Mpa

阀B是减压阀，必须保证缸Ⅱ加紧力

阀C是液控顺序阀，必须保证系统的快进压力，故p_c≥2.6Mpa

压力继电器必须保证缸Ⅱ加紧压力，故

阀C是液控顺序阀，必须保证系统的快进压力，故p_c≥2.6Mpa

压力继电器必须保证缸Ⅱ加紧压力，故

快进

工进

快退时功率最大

7.2 解

	1DT	2DT	3DT	4DT	阀9
上缸快速下降	＋	－	－	－	－
加压	＋	－	－	－	＋
保压	＋	－	－	－	＋
泄压	－	＋	－	－	－
快速回程	－	＋	－	－	－
下缸顶出	－	－	－	＋	－
下缸回程	－	－	＋	－	－

(1) 上缸快速下降：1DT通电

换向阀6右端→先导电磁阀→油箱

上缸下腔→阀7→阀6左位→阀11中位→油箱

加压：1DT与阀9通电随负载增加，主油路压力上升，下缸下腔压力也上升；当压力超过阀15预调压力时，下缸活塞向下浮动。上缸压力达到溢流阀2预调压力时，开始溢流加压压力达最大值。

保压:同上

泄压：2DT通电

控制油路：泵1→阀5→先导电磁阀右位→打开液压单向阀14

阀7控制口与阀6左端→先导电磁阀右位→油箱，阀6会中位

主油路：上缸上腔→阀14→阀12上位→油箱、上缸上腔泄压

快速回程：2DT通电，泄压结束，上缸上腔压力降低，阀12切换，打开阀13

控制油路：泵1→阀5→先导电磁阀右位→阀13→阀6右端

阀6左端→先导电磁阀右位→油箱

主油路：泵1→阀3→阀6→阀7→上缸上腔→打开充油阀14

上缸上腔→充油阀14→充油箱，活塞上升

下缸顶出：4DT通电

泵1→阀3→阀6中位→阀11右位→下缸下腔

下缸下腔→阀11右位→油箱

下缸回程: 3DT通电

泵1→阀3→阀6中位→阀11左位→下缸下腔

下缸下腔→阀11左位→油箱

(2) 阀7的作用是当活塞在上端位置时，减少下腔的泄露，使活塞不致自行下滑。

阀3的作用是当上缸快速下降压力降低时，保证控制油路的压力。

阀5的作用是使控制油路的压力稳定，并控制在一个较低值。

阀10的作用是安全阀，防止上缸下腔压力过高而损坏下缸盖与密封装置。

(3) 1.下缸不运动时，阀11处于中位，这时压力油路可以通油箱卸荷，而且下缸上腔应通油箱卸压，当活塞下浮时，上腔可以油箱吸油，故阀11中位采用P型机能

2.压机不运动时，阀6与阀11都处于中位，泵1可以通过换向阀卸荷，故阀6中位采用M型机能

7.3 解：

(1) 图示位置泵1输出的压力油经分流阀2分为了二路压力油，一路经伺服阀9与背压阀4流回油箱；另一路经5、6回油箱卸荷。扳动伺服阀9即可控制叉车转向。扳动阀6即可控制框架倾倒。扳动阀5即可控制货物的升降。阀3起安全阀作用，防止叉车超载。

(2) 本系统由节流调速回路，锁紧回路与卸荷回路组成。阀2的作用是分流，使升降缸与倾斜缸不工作时，叉车仍可以转向。叉车不转向时，两缸仍可工作。

八液压系统的设计计算

8.1 解：

一工况分析

工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表1

表1外载荷与运动时间

阶段	速度v（m/min）	运动时间t(s)	外载荷F(N)
启动加速	0～3.5	0.2
差动快进	3.5
Ⅰ工进	0.08～0.1	75～60
Ⅱ工进	0.03～0.05	100～60
反向启动	0～3.5	0.2
快退	3.5	3.43

液压缸的速度、负载循环图见图1

二液压缸主要参数的确定

采用大、小腔活塞面积相差一倍（即A₁=2A₂）单杆式液压缸差动联接来达到快速进退速度相等的目的。为了使工作运动平稳，采用回油路节流调速阀调速回路。液压缸主要参数的计算结果见表2。

表2 液压缸主要参数

阶段	计算公式		P₁ (MPa)	P₂ (MPa)		A₁ (cm²)	D (cm)	标准D (cm)	d (cm)	标准d (cm)
Ⅰ工进			4	0.5	0.95	40.7	7.2	8	5.66	5.6
实际面积（cm²）
A₁	A₂	A₃
50.3	25.6	24.6

按最低公进速度验算液压缸尺寸

三液压缸压力与流量的确定

因为退时的管道压力损失比快进时大，故只需对工进与快退两个阶段进行计算。计算结果见表3

表3液压缸的压力与流量

阶段	计算公式	F (N)	P₂ (MPa)	V_max (m/min)	V_min (m/min)	P₁ (MPa)	Q_max (L/min)	Q_min (L/min)
Ⅰ工进		14500	0.5	0.1	0.08	3.28	0.5	0.4
Ⅱ工进	同上	8500	0．8	0．05	0．03	2．19	0．25	0．15
快退		500	0．8	3．5	3．5	1．78	8．96	8．96

四液压系统原理图的拟定

(一) 选择液压回路

1. 调速回路与油压源

前已确定采用回油路节流调速阀调速回路。为了减少溢流损失与简化油路，故采用限压式变量叶片泵

2. 快速运动回路

采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现

3. 速度换接回路

用两个调速阀串联来联接二次工进速度，以防止工作台前冲

(二) 组成液压系统图（见图2）

电磁铁动作表

	1DT	2DT	3DT	41DT
差动快进	＋	－	＋	＋
Ⅰ工进	＋	－	－	＋
Ⅱ工进	＋	－	－	－
快退	－	＋	＋	＋

电动机停止工作时，为了防止系统中的压力油经液压泵倒流回油箱，以免空气进入系统，在液压泵出口处加一个单向阀。

五液压元件规格的选择

(一) 选择液压泵

液压泵的工作压力与流量计算结果见表4

表4液压泵的工作压力与流量

阶段	计算公式	(MPa)	k	P_p (MPa)	Q_pmax (L/min)	Q_pmin (L/min)	标准p_r (cm)	标准Q_r (cm)
Ⅰ工进		0	1.1	3.28	0.55	0.44	6.3	21
Ⅱ工进	同上	0	1.1	2.19	0.28	0.17	6.3	21
快退		0.6	1.1	2.38	9.9	9.9	6.3	21

查产品样本，选用YBX-16限压式变量叶片泵，p_r=6.3MPa, q=16mL/r, np=1450r/min, 。它的特性曲线如图3所示。

工作点①为快退，此时p_p=2.38MPa,Q_p=9.9L/min;工作点②为Ⅰ工进，此时p_p=3.28MPa,Q_p=0.55L/min；工作点③为Ⅱ工进，此时p_p=2.19MPa,Q_p=0.28L/min。实际工作曲线如图3中虚线所示，由于工作点②的压力大于工作点③，故实际工作曲线按工作点②调整。

(二) 选择电动机

1 计算电动机的功率

快退时

Ⅰ工进

Ⅱ工进

2 选择电动机型号

根据快退时功率0.514KW，选用Y802-4型电动机，功率P_r=0.75KW,转速n_r=1390r/min

验算电动机功率

(三) 选择液压阀

液压系统中的最高工作压力为，通过阀的最大流量为9.9L/min，故选用的中低压阀类。液控顺序阀因没有10L/min规格，故选用25L/min规格。滤油器按两倍液压泵流量选取吸油用线隙式滤油器。所有液压元件的型号见表5。

表5 液压元件明细表

序号		最大通过流量(L/min)	选用规格
1	限压式变量叶片泵		YBX-16
2	单向阀	9.9	I-10B
3	三位五通电磁换向阀	9.9	35D₁-10BY
4	单向阀	9.9	I-10B
5	液控顺序阀	0.26	XY-25B
6	线隙式滤油器	19.8	XU-25×100J
7	调速阀	0.26	Q-10B
8	调速阀	0.13	Q-10B
9	二位二通电磁阀	9.9	22D₁-10B
10	二位二通电磁阀	9.9	22D₁-10B
11	压力表开关		K-3B
12	压力表		Y-60

六辅助元件的选择

(一) 确定管道尺寸

查产品样本，三位与二位电磁阀的油口尺寸均为φ8，故取管道内径，选用紫铜管

(二) 确定油箱容量

油箱容量取6倍泵的额定流量

(三) 确定液压元件配量形式

选用最小规格JK25系列集成块，采用标准液压文件

七液压系统的验算

(一) 确定限压式变量泵与卸荷阀的调整压力

1 Ⅰ工进时

只需考虑一个调速阀7的压力损失，与表3种假设的背压p₂相符，故限压式变量泵的工作点②准确。

2 Ⅱ工进时

只需考虑二个调速阀7与8的压力损失，由于前面调速阀7的开口面积比后面调速阀8大，故调速阀7实际上只起节流阀作用，故压力损失，与表3中假设的背压相符，限压式变量泵三工作点③准确。

3 快退时

快退时，流量大，管路中的压力损失较大。沿程压力损失、局部压力损失和集成块压力损失的计算分别见表6.7.8。

表6 沿程压力损失的计算

管段	计算式	结果（MPa）	说明
泵站至缸		0.069
缸至泵站		0.213

表7 局部压力损失计算

管段	液阻	计算式	结果（MPa）	说明
泵至缸	弯头		0.01
泵至缸	阀		0.49
缸至油箱	弯头		0.04
缸至油箱	阀		0.392

表8 集成块压力损失的计算

油路	计算式	结果（MPa）	说明
进油路		0.024
回油路		0.094

快退时泵的调节压力

式中：

——快退时，进油路的压力损失，由表6.7.8可得

——快退时，回油路的压力损失，由表6.7.8可得

由上面计算可知：

(1) 快退时，进油路压力损失与表4中的假定值0.6MPa相符合。回油路压力损失与表3中的假定值0.8MPa基本符合，故计算有效。

(2) 变量泵的最大流量调节值为快退时的流量，限定压力调节值为，截止压力为。

(3) 卸荷阀调节压力为

(4) 快退时泵的工作压力为

(二) 验算系统热平衡温度

系统单位时间的平均发热量

快速时：

输入功率

持续时间

系统总效率

Ⅰ工进时：

输入功率

持续时间

系统总效率

Ⅱ 工进时：

输入功率

持续时间

系统总效率

工作循环周期

设油箱三个边长的比例近似为1：1：1，则

散热面积

假定通风良好，取油箱散热系数

系统温升为

设室温，则热平衡温度为

故油箱容量足够。

九液压伺服系统

9.1 答：

9.2 答：液压伺服系统是以液压力能源的自动控制系统。这种系统的主要特点是能对执行元件的位置，速度和力等输出量实现自动控制，使之自动跟随输入控制信号的规律变化而变化。

9.3 答：区别：液压伺服系统是根据液压传动原理建立起来的一种自动控制系统。在这种系统中，执行元件能以一定的精度，自动地按照输入信号的变化规律运动。由于执行元件能自动地跟随控制元件运动而进行自动控制，也叫跟踪系统或随动系统。它的特点：（1）液压伺服系统是一个位置跟随系统（2）液压伺服系统是一个力的放大装置（系统），执行元件输出的力或功率大于输入信号的力或功率，多达几百倍，甚至几千倍（3）液压伺服系统正常工作必须带有反馈环节，若没有反馈环节就不能产生随动运动（4）液压伺服系统有一个误差系统，误差随输入信号而产生，并导致执行元件的运动。通过反馈力图减少或消除误差。

9.4 答：图14.1通过手动三位四通换向阀可以方便地使重物升降到任意位置。图14.1(a)当在输入端A输入一位移X时，则B以C点移动Y到B^'点，阀向右换向，压力油流入液压缸右腔，而液压缸左腔的油则经阀回油箱，因此活塞向左运动。同时，杆也以A为支点连续运动，使B^'，反向移动Y回复到原来的B位置为止。如果杆长AB=BC，那么活塞的移动距离与输入相等。我们可以简明地用方框图14.2(b)来说明它的工作原理。在输入位移的作用下，杆杠中点产生位置偏差，使阀作相应位移而产生一控制作用，形成液压缸的进回油通路，使其有相应的输出位移。这一输出位移，又通过杆杠反馈回来，在杠杆的中点产生一克服原位置偏差的反向运动。当这一反向运动产生的负位移等于由输入引起的正位置偏差时，阀回复原位，液压缸两腔通路关闭，活塞停止。所以这一系统能使液压缸跟随输入端的输入信号按比例作相应运动，这也是伺服的真实意义。

9.5 答：该伺服系统是位置控制伺服系统，原理如图

由数控装置发出的一定数量的脉冲，使步进电动机带动电位器5的动触头转过一定的角度θ_i。(假定为顺时针转动），动触头偏离电位器中位，产生微弱电压u₁,经放大器7放大成u₂后输入电液伺服阀1的控制线圈，使伺服阀产生一定的开口量。这时压力油以流量q流经阀的开口进入液压缸的左腔，推动活塞连同机械手臂一起向右移动，行程为；液压缸右腔的回油经侍服阀流回油箱。由于电位器的齿轮和机械手手臂上齿条相啮合，手臂向右移动时，电位器跟着作顺时针方向转动。当电位器的中位和触头重合时，动触头输出电压为零，电液伺服阀失去信号，阀口关闭，手臂停止移动。手臂移动的行程决定于脉冲数量，速度决定于脉冲频率。

9.6 答：活塞运动方向是与电位计动臂向同。

电位器是反馈元件。

如果活塞的运动方向与正常工作方向相反，数控装置发出反向脉冲，步进电动机逆

时针方向转动。手臂缩回。电液阀的左端电磁铁得电活塞向右移动，电位器返回到零位。

9.7 答：电液伺服阀选用时主要根据阀的额定压力与流量

不是的，液压伺服系统得动特性往往并不主要地取决于电液伺服系统的频宽，相反频宽过大反而将会带来干扰与电噪声。

9.8 解

9.9 解

9.10 解：

(1) 系统的开环传道函数种一个积分环节，故属于“Ⅰ”型系统

(2) 将

已知“Ⅰ”型系统得开环增盖k=k_v而

或

9.11 特征方程式为：

S⁴ a₀=2 a₂=2 a₄=8

S³ a₁=5 a₃=16 a₅=0

S² b₃=0

S¹ c₃=0

S⁰ d₃=0

其第一列系数符号有两次变化，故又两个根有正实数部分，系统不稳定。

9.12 解：

S³a₀= 1 a₂=100 a₄ =0

S² a₁=10 a₃=k a₅=0

S¹ b₂=0 b₃ =0

S⁰c₂=0 c₃=0

为保证第一列系数符号不发生变化，要求：

(3) 1000-k > 0, 所以，k<1000;

(4) k > 0

使系统稳定的k值范围是0<k<1000

十气源装置与气动辅件

10.1 答：分离器用于分离压缩空气中所含的油分和水分。

其工作原理是：当压缩空气进入分离器后产生流向和速度的急剧变化，在依靠惯性作用，将密度比压缩空气大的油滴和水滴分离出来。

10.2 答：不加热再生式干燥器工作原理：它有两个填满干燥剂的相同容器。空气从一个容器的下部流到上部，水分被干燥剂吸收而得到干燥，一部分干燥后的空气又从另一个容器的上部流到下部，从饱和的干燥剂中把水分带走并放入大气，即实现了不需外加热源而使吸附剂再，І、П两容器定期的交换工作（约5—10min）使吸附剂产生吸附和再生，这样可得到连续输出的干燥压缩空气。

10.3 答：常见的过滤器有一次过滤器（也称简易过滤器，滤灰效率为50%—70%）,二次过滤器（滤灰效率为70%—99%），在要求高的特殊场合，还可以使用高效过滤器（滤灰效率为99%）。

作用为：滤除压缩空气中的杂质微粒，达到气压传动系统所要求的净化程度。

10.4 答：作用是以压缩空气为动力把润滑油雾化以后注入气流中，并随气流进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。

工作原理：压缩空气由输入口进入后，通过喷嘴上正对着气流方向的小孔。进入阀座的陷内，阀座与钢球、弹簧组成一个单向阀。在压缩空气刚刚进入阀座的最初一瞬间，钢球被压在阀座上，但此单向阀密封不严，有所泄露，压缩空气会漏入油杯的上腔中，上腔处于密封状态，故上腔压力逐渐增加，其结果使钢球上下表面的压力差减小，此压力差对钢球向下的作用力被弹簧的弹力平衡掉一部分，而使钢球处于中间位置，这样压缩空气即通过阀座上的孔进入储油杯的的上腔，油面受压，使油经吸油管将单向阀的钢球顶起，钢球上部管口为一个边长小于钢球直径的四方孔,所以钢球不可能将上部管口封死，油能不断经节流阀的阀口流入视油器，再滴入喷嘴中，被主管道中的气流从小孔引射出来，雾化后从输出口输出。

十一气缸

11.1 答：

1) 从气缸活塞承受气体压力是单向还是双向进行分类

（1）单作用气缸：气缸的活塞只能单向受气压推动，反向时需要借助外力。

（2）双作用气缸：气缸的活塞在正、反两个方向上都靠气压推动。

2) 从气缸的安装形式进行分类

（1）固定式气缸：气缸缸体固定不动。

（2）轴销式气缸：气缸缸体可围绕固定轴销在一定角度内摆动。

（3）回转式气缸：气缸缸体通常固定在机床主轴上，可随机床主轴一同旋转，这种气缸常用于机床上的气动卡盘。

3) 从气缸的功能及用途进行分类

（1）普通气缸：包括单作用和双作用气缸。在无特殊要求的情况下一般采用此类气缸。

（2）缓冲气缸：气缸带有缓冲装置，可避免活塞运动到端部时发生强烈撞击。在压力较高和运动速度较高的工作场合，常采用此类气缸。

（3）气—液阻尼缸：气缸与液压缸串联，可以获得比较精确的运动速度，对调速要求较高的场合可采用此类气缸。

（4）摆动气缸：气缸的动作作为绕轴心线作往复转动，可用于夹具转位、阀门开关等。

（5）冲击气缸：是一种以活塞杆高速运动形成冲击力的高能缸，可用于冲压、切断等。

11.2 答：

工作原理：左半部为气缸，右半部为油缸。气缸活塞与油缸活塞通过一个根活塞杆连成一体。当压缩空气进入气缸右腔，推动活塞左行，液压缸左腔液压油流出，经节流阀进入油缸右腔，节流阀对活塞的运动产生阻尼作用，调节节流阀即可改变阻尼缸的运动速度。当压缩空气进入气缸左腔，活塞右行，液压缸右腔排油，顶开单向阀，油液快速流回油缸左腔，没有阻尼作用，阻尼缸即可快速返回。

特点：气—液阻尼缸利用了气动与液压各自的优点。它速度稳定、调速准确、以气源为动力，省去了液压源，经济性好。

11.3 答：冲击气缸在结构上包括头腔、尾腔和储能腔三个工作腔，具有一个带喷嘴和排气小孔的中盖。它的工作过程可分为三个阶段：

第一阶段：压缩空气进入冲击气缸头腔，储能腔与尾腔通大气，活塞上移至上限位置，封住中盖上的喷嘴口，中盖于活塞间的环形空间经排气小孔与大气相通。

第二阶段：储能腔进气，其压力逐渐上升，在与中盖喷嘴口相密封接触的活塞面（通常设计为活塞面积的1/9）上，其承受的向下推力也逐渐增大。与此同时头腔排气，其压力逐渐降低，使作用在头腔侧活塞面上的力逐渐减小。

第三阶段：当活塞上侧推力大于其下侧推力时，活塞即离开喷嘴口向下运动，在喷嘴打开的瞬间，尾腔与储能腔立刻连通，活塞上端的承压面突然增大为整个活塞平面，于是活塞在很大的压力差作用下加速向下运动，是活塞、活塞杆等运动部件在瞬间加速达到很高的速度，在冲程达到一定时，获得最大冲击速度和能量。

11.4 答：在选择气缸时，要考虑许多要素三，主要为：

1) 安装形式：由安装位置、使用目的等因素决定。

气缸内径：根据负载确定活塞杆上的推力和拉力。

气缸的行程：与使用场合和机构的行程比有关，并受加工和结构的限制。

排气口、管道内径及相关形式：气缸排气口、管路内径及气路结构直接影响气缸的运动速度。

11.5 解:

十二气动控制元件与基本回路

12.1 答：气动方向控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。

方向型控制阀通过改变气体的方向，以满足系统对气动元件运动方向的控制。

压力控制阀：用来控制系统中压缩气体的压力，以满足系统对不同压力的需要。

流量控制阀：通过调节压缩空气的流量实现对气动执行元件运动速度的控制。

12.2 答：直动式减压阀的工作原理：旋转调整手柄向下，调压弹簧推动下弹簧座、膜片和阀芯向下移动，阀口开启，左侧气流经阀口节流后压力降低，由右侧输出。调整手柄决定阀口的大小，以调节减压阀输出压力的高低。减压阀出口有一阻尼孔，出口气流可由该孔进入膜片室，在膜片上产生一个向上的推力与调压弹簧的弹簧力相平衡，因此保证了在进口压力波动时，出口压力却能保持基本稳定。如果上升，也会随之上升，从而使膜片向上推力加大，阀芯便上移，阀口开度就减小，节流作用加强，使输出端压力又降下来；同样，如果降下，也会下降，膜片推力减小，阀芯下移，阀口开度加大，输出压力又回升上去。可见，减压阀具有减压和稳压的双重作用。