流体传动与控制课后作业答案汇总

1-1 什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？ 答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。 动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。包括液压泵、空压机。 执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。包括液压气动缸和液压气动马达。 控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。包括压力阀、流量阀和方向阀等。 辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。如油箱、过滤器、油雾器等。

1-2 液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的？ 答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。 执行元件的运动速度取决于流量Q，与压力无关。 液压传动是通过液体静压力实现传动的。

1-3用职能符号表示液压系统，可以简单明了地表示液压系统结构组成及其功能，且便于绘制

1-4优点：体积小，质量轻，结构紧凑； 工作较平稳； 易于实现无极调速 操作简单、安全、经济 易实现过载保护 设计、制造和使用较简便 缺点：不能保证严格的传动比 传动效率不高 对温度较敏感 制造精度要求高 故障不易排查 2-3 液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示?它们又各用什么单位？ 答：（1）动力黏度（绝对黏度）：用μ表示，国际单位为：Pas（帕秒）；工程单位：P（泊）或cP（厘泊）。

（2）运动黏度： 用ν表示，法定单位为sm2，工程制的单位为St

（沲,scm2），cSt（厘沲）。 （3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE，美国采用赛氏黏度SSU，英国采用雷氏黏度R，单位均为秒。 2-11解： 由题意 41D211 =q  1=4q/ D21=0.094m/s 又 ∵q=41D222 ∴2=0.034m/s q1=41(D21-d21)1=3.86x104m3/s=23.16L/min q2=41(D22-d22)2=3.74 x104m3/s=22.44 L/min

2-13 解：设吸油管入口处截面为1-1截面，泵入口处的截面为2-2截面 列1-1、2-2截面处的伯努利方程：

PghuPghuP222221211122

由1uA1=2uA2 ∵A1>>A2 所以1u<<2u，1u可忽略不计，且hw忽略不计 ∴01P,0,011hu； )(943.0)min(59.56)1060(410160423322smmdqu





230012.16641034.01060943.0Re43



vud

该状态是层流状态，即221

)(10242apP, sHhsmu22),(943.0

)(08.2002)943.0(9005.02222apuP

代入伯努利方程：

08.2008.99002)943.0(900210200024sH

)(15.28.990008.2002)943.0(900210224mHs液压泵的吸油高度sH为2.15m.

2-14 解：当柱塞往下运动时，缸套中的油液可以看成是缝隙流动  Q=ldh123p－2dh0 由题意 h=2dD=1mm 以柱塞为研究对象有 F+P0A=Ff+P1A p= P1- P0=AFFf

又 Ff=Adydu=dlhv p=24dF-hdl4 而Q=A=41d2

41d2=ldh123p-2dh0 =ldh123(24dF-hd

l4)-2dh0

)463(4223hdhdldFhv

)001.002.04001.0602.03(02.007.0104.7814.340001.04223

3 0.32m/s

t=32.01.0=0.3125s 3-1要提高齿轮泵的压力须解决哪些关键问题？通常都采用哪些措施？ 答：要解决：1、径向液压力不平衡 2、轴向泄漏问题 为了减小径向不平衡力的影响，通常可采取： 1）缩小压油腔尺寸的办法，压油腔的包角通常< 45o； 2）将压油腔扩大到吸油腔侧，使在工作过程中只有1~2个齿起到密封作用。利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小； 3）还可合理选择齿宽B和齿顶圆直径De。高压泵可↑B，↑ De；中、低压泵B可大些，这样可以减小径向尺寸，使结构紧凑。 4)液压平衡法：在过渡区开设两个平衡油槽，分别和高低压腔相同。这种结构可使作用在轴承上的力↓，但容积效率（ηv）↓ 齿轮泵的泄漏途径主要有三条： 端面间隙泄漏（也称轴向泄漏，约占75~80%），指压油腔和过渡区段齿间的压力油由齿间根部经端面流入轴承腔内（其与吸油腔相通）。 径向间隙泄漏（约占15~20%），指压油腔的压力油经径向间隙向吸油腔泄漏。 齿面啮合处（啮合点）的泄漏，在正常情况下，通常齿面泄漏很小，可不予考虑 。 因此适当的控制轴向间隙的大小是提高齿轮泵容积效率的重要措施。

3-2叶片泵能否实现正反转？请说出理由并进行分析。 答：不能。因为定量叶片泵前倾130，是为了减小压力角，从而减轻磨损。而变量叶片泵后倾240，有利于叶片紧贴定子内表面，有利于它的伸出，有效分割吸压油腔。

3-3简述齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的优缺点及应用场合。 齿轮泵——优点：体积小、重量轻、结构简单，生产、维护成本低，自吸性能好，对油污染不敏感；缺点：流量脉动大，噪声大，排量不变，磨损不易修复，互换性差；场合：对稳定性要求不高、定量等场合。 叶片泵——优点：结构紧凑，工作压力较高，流量脉动小，工作平稳，噪声小，寿命较长；缺点：吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高；场合：稳定性要求高，压力不太大等场合。 柱塞泵——优点：柱塞泵的工艺性能好（主要零件均为圆柱形），配合精度高，密封性能好，工作压力较高，效率高；缺点：制造成本高；场合：高压、大流量、大功率的场合。

3-4解： 理论流量qt=qn=100x1450=145000ml/min=145l/min

v=tqq实际流量q=v qt=0.90x145=130.5l/min

m=Tqpt.T=mtqp.=6090.010145101036=26851.8 Pi=T=26852w 3-5 解： 在图上标出D点（2MPa，20L/min），过D点作线段AB的平行线，交q轴于G点。在图上再标出E点（4.5 MPa，2.5 L/min），过E点作线段BC的平行线，交p轴于H点。GD,EH相交于F点。 A(0，27.5) B（45，25）D（20，20）所以G（0，21.1） B（45，25）C（63，0）E（45，2.5）所以H（48.5，0） 所以GF 为y=-0.06x+21.1 HF为y=-1.39x+67.42 所以F点（34.8，19）

所以Pi=poP=ppq=607.01019108.3435=1574.3w

3-6 解：理论流量 min/58min/401450LmLVnqMt

%06.926358MMt

Vq

q

理论输出转矩 min/403.62121mLMPVpTaMMt

p/(x105Pa) QL/min A

B

C O 1020 30 40 50 60 70 5 10 15 20 25

30

D E F G

H =40.13 N.m 可得 %45.93MtMMTT %03.86MV

3-7 某液压马达的进油压力p=10Mpa，理论排量q0=200mL/r，总效率=0.75，机械效率m=0.9。试计算：

（1）该马达所能输出的理论转矩M0。 （2）若马达的转速n=500r/min，则进入马达的实际流量应是多少？ （3）当外负载为200N.m（n=500r/min）时，该马达的输入功率和输出功率各为多少？ 解：

（1）理论转矩M0=21pMq0=14.321×10×106×200×10-3×10-3=318.5 N.m

（2）实际流量qM=n q0/v= n q0/m=9.075.0102005003=120L/min （3）输入功率PMi= pMqM=10×106×120×103/60=20kw 输出功率PMo=2nTM=2006050014.32=10.5kw 第四章 4-1 套筒缸在外伸时是大直径柱塞先运动，小直径柱塞后运动；内缩时正好相反。因为前一级柱塞是后一级柱塞的缸套。

4-2 当液压缸速度较高且驱动质量较大的部件时，其惯性很大。活塞运动到液压缸终端停止时，会产生很大的冲击和噪声，严重的可能使活塞和端盖发生撞击，使液压元件受损。 当活塞行程接近端盖时，利用对油液的节流作用，增大液压缸的回油阻力，使回油腔中产生足够大的缓冲压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击缸盖。

4-3 液压系统在安装和停车后，会混入空气；油液中也常常溶入空气。这些空气会引起运动部件的不稳定性运动和振动，同时会加速油液的氧化和部件的腐蚀。

4-4 4-8 一单杆液压缸，快速伸出时采用差动连接，快速退回时高压油输入缸的有杆腔。假设此缸往复快动时的速度都是0.1m/s，慢速移动时，活塞杆受压，其推力为25000N；已知输入

流量q=25×103cm3/min，背压p2=0.2MPa。