第9章液压传动系统的设计计算
液压与气压传动(本科)模拟试题集
62、解决齿轮泵困油现象的最常用方法是(B) A、减少转速 B、开卸荷槽 C、加大吸油口 D、降低气体温度
63、下列液压泵可做成变量的是(B) A、齿轮泵 B、单作用叶片泵 C、双作用叶片泵 D、 B+C 73．为了使齿轮泵的齿轮子稳地啮合运转、吸压油腔严格地密封以及均匀连续地供油， 必须使齿轮啮合的重叠系数 r(A)1。 A、大于 B、等于 C、小于 D、无法判断
85．液压传动中所用的油液，随着油液温度的升高，其粘度将(D) A、不变 B、略有上升 多顶选择 10、11、21、 C、显著上升 D、显著下降
10．根据度量基准的不同，液体压力分为(A、B) A、绝对压力 D、表压力 B、相对压力 E、真空度 C、大气压力
11．粘性的大小用粘度表示。常用的粘度包括(A、B、C) A、动力粘度 D、赛式粘度 B、运动粘度 E、雷氏粘度 C、恩式粘度
第二章 液压油与液压流体力学基础
第一节 液体的物理性质 第二节 液体静力学基础 第三节 液体动力学基础 第四节 液体流动时的压力损失 第五节 液体流经小孔和缝隙的流量 第六节 液压冲击和空穴现象 单项选择 1、28、42、50、52、71、85、
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1．当温度升高时，油液的粘度(A)。 A、下降 B、增加 C、没有变化 D、不确定
液压传动系统的设计与计算
液压传动系统的设计与计算[原创2006-04-09 12:49:44 ] 发表者: yzc741229液压传动系统设计与计算液压系统设计的步骤大致如下：1.明确设计要求，进行工况分析。
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。
第一节明确设计要求进行工况分析在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。
1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。
2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。
3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。
图9-1位移循环图在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
一、运动分析主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。
该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。
2.速度循环图v—t(或v—L)工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。
图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，图9-2 速度循环图最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。
第9章液压系统设计与计算
要求，即
V q min n min
（9-7）
式中 qmin——输入液压马达的最低稳定流量。
排量确定后，可从产品样本中选择液压马达的型号。
（Hale Waihona Puke ）执行元件最大流量的确定对于液压缸，它所需的最大流量qmax 就等于液压缸有效工作
面积A与液压缸最大移动速度vmax的乘积，即
qmax=A vmax
（9-8）
积）。
• 快进时：
差动系统
p F A1 A2
qv快 (A1A2)
非差动系统
p1
F A1
A2 A1
p2
q v快A1
P pq
•工进时：
p1
A2 A1
F pb A1
q v工A1
P p工q工
• 快退
p1
A2 A1
pb
F A1
qv快退A2
P pq
图9-2 组合机床执行元件工况图
压力图9-2a，流量图9-2b，功率图9-2c。
求出了平均功率，还要验算每个阶段电机的超载量是否在
允许的范围内，一般允许短期超载25%。在范围内时，可根据 平均功率P和泵的转速n从产品样本中选择。
对于限压式变量泵系统，按（9-13）式分别计算快速与慢速 两种工况时所需要的驱动功率，计算后按较大的作为选择电机
的依据。由于限压式变量泵在快速与慢速转换过程中，必须经
图9-1a）是机床的动作循环图。 由图可见，工作循环为快进→工进 →快退；
图9-1b ）是完成一个工作循环的 速度→位移曲线，即速度图。
图9-1c）是该组合机床的负载图。
2. 负载分析
图9-1c）是该组合机床的负载图，按设备的工艺要求，把执 行元件在各阶段的负载用曲线表示出来，可直观地看出在运动 过程中何时受力最大、最小等各种情况，作为以后的设计依据。
液压传动第9章 其他基本回路
2)、慢进： 进油路： 换向阀3(右)、换向阀2(左)→ 活 塞缸7(左)和增速缸→活塞慢速向右移动； 回油路：活塞缸7(右)→换向阀2(左)→油箱。 3)、返回： 进油路：换向阀2(右)、换向阀3(右) →活塞缸7(右)→活塞快速向左返回；
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回油路： • 增速缸6→换向阀2(右)→油箱； • 活塞缸7(左)→液控单向阀→副油箱； • 活塞缸7(左) →换向阀3(右)→换向阀 2(右)→油箱。 特点 这种回路可以在不增加液压泵 流量的情 况下获得较快的速度， 使功率利用比较合理，但结构比较复 杂。
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三、多缸快慢速互不干扰回路
功用
防止液压系统中的几个液压缸因 速度快慢的不同(因而是工作压力不 同)而在动作上相互干扰。
特点
1)、液压缸6、7各自要完成“快进→工进→快退”的 自动工作循环。 2)、这个回路之所以能实现快慢运动互不干扰，是由 于快速和慢速各由一个液压泵来分别供油，再通过相 应电磁阀进行控制的缘故。
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1、溢流阀 2、换向阀 3、单向顺序阀
五、保压回路
功 用
使系统 在液压缸不 动或仅有极微小 的位移下稳定地 维持住压力。
1、溢流阀 2、换向阀 3、液控单 向阀 4、电接触 式压力表
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1、工作原理 • 当换向阀右位接入回路时→缸上腔成为 压力腔→压力到达预定上限值时→电接 触式压力表发生信号→换向阀切换成中 位→这时液压泵卸荷→液压缸由液控单 向阀保压； • 当液压缸上腔压力下降到预定下限值时 →压力表发出信号→换向阀右位接入回 路→泵给缸上腔补油，使其压力上升。 2、特点： 这种回路保压时间长，压力稳定性 高，适用于保压性能较高的高压系统。
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3、通过增速缸来实现快速运动的回路
机械基础课件——液压传动
§9-1液压传动概述
②可压缩性。液体的可压缩性比钢铁大。纯油的可压缩性随压缩
过程、温度及其压力的变化而变动，但变动量不大，可不予考虑。在一 般情况下，油的可压缩性对液压系统的性能影响不大，但在高压情况下 以及在研究系统动态性能时则不能忽略。
③粘性。流体流动时，在流体内部产生内摩擦力的性质称为粘性。
粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择流体的主要指标，是影响流动
流体的重要物理性质。粘度大，液层的内摩擦力就大，油液就“稠”；
反之，油液就“稀”。油液的粘度对温度的变化很敏感。当温度升高时，
粘度显著下降。当压力升高时，油液的分子间距离缩小，粘度提高。
（2）液压油的选择。液压油的质量及其各种性能将直接影响液压系 统的工作。选择液压油时，应考虑工作压力、环境温度以及工作部件的 运动速度等因素。工作压力高，应用粘度高的油，以减小泄漏，提高容 积效率。环境温度高时，应用粘度较高的油；反之，环境温度较低时， 应用粘度较低的油。当工作部件的运动速度较高时，为了减少压力损失， 应用粘度较低的油；反之，应用粘度较高的油。
v＝Q/A 式中，v为液体的平均流速，m/s；Q为流入液压缸或管道的流量，m3/s；A为
活塞的有效作用面积或管道的流通面积，m2。
1，2—活塞 3，4—油腔 5—油管
图9-4活塞运动速度与流量的关系
§9-1液压传动概述
④活塞运动速度与流量的关系。如图9-4所示，假定在时间t内，
活塞2移动的距离为H2，则：
此外，选择液压油时还应该注意油的润滑性能，良好的化学稳定性，
对金属材料具有防锈性和防腐性，比热、热传导率大，热膨胀系数小，
油液质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。
§9-1液压传动概述
液压传动系统设计与计算
液压传动系统设计与计算一、液压缸的设计计算1.初定液压缸工作压力液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素：(1)各类设备的不同特点和使用场合。
(2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。
如表9-2、表9-3所示。
表9-2 按负载选执行文件的工作压力表9-3 按机械类型选执行文件的工作压力2.液压缸主要尺寸的计算缸的有效面积和活塞杆直径，可根据缸受力的平衡关系具体计算，详见第四章第二节。
3.液压缸的流量计算液压缸的最大流量：qmax=A·vmax (m3/s) (9-12)式中：A为液压缸的有效面积A1或A2(m2)；vmax为液压缸的最大速度(m/s)。
液压缸的最小流量：qmin=A·vmin(m3/s) (9-13)式中：vmin为液压缸的最小速度。
液压缸的最小流量qmin，应等于或大于流量阀或变量泵的最小稳定流量。
若不满足此要求时，则需重新选定液压缸的工作压力，使工作压力低一些，缸的有效工作面积大一些，所需最小流量qmin也大一些，以满足上述要求。
流量阀和变量泵的最小稳定流量，可从产品样本中查到。
二、液压马达的设计计算1.计算液压马达排量液压马达排量根据下式决定：vm=6.28T/Δpm*ηmin(m3/r) (9-14)式中：T为液压马达的负载力矩(N·m)；Δpm为液压马达进出口压力差(N/m3)；ηmin为液压马达的机械效率，一般齿轮和柱塞马达取0.9～0.95，叶片马达取0.8～0.9。
2.计算液压马达所需流量液压马达的最大流量：qmax=vm·nmax(m3/s)式中：vm为液压马达排量(m3/r)；nmax为液压马达的最高转速(r/s)。
液压课程设计-平面磨床工作台往复运动液压系统
液压课程设计——平面磨床工作台往复运动液压系统学校：广西科技大学院系：机械工程学院班级：学号：指导老师：目录引言 (3)设计内容及要求 (6)液压系统的设计与计算 (7)液压系统油箱容量与结构设计与计算 (10)结束语 (17)参考文献 (18)引言磨床工作台的运动是一种连续往复直线运动，它对调速、运动平稳性、换向精度、换向频率都有较高的要求，因广泛采用液压传动。
磨床是一种精密加工机床，对液压系统有着较高的要求。
磨床中的平面磨床为精加工机床，磨削力及变化量不大，工作台往复速度较高，调速范围较广，要求换向灵敏迅速，冲击小换向精度要求不高。
液压技术作为一门新兴应用学科，虽然历史较短，发展的速度却非常惊人。
液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量较轻，结构尺寸小，在同等的功率下，起重量的尺寸仅为直流电机的10%～20%左右；反应速度快、准、稳；又能在大范围内方便的实现无级变速；易实现功率放大；易进行过载保护；能自动润滑，寿命长，制造成本较低。
因此，世界各国均已广泛的应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。
液压传动设备一般由四大元件组成，及动力元件——液压泵；执行元件——液压缸和液压马达；控制元件——各种液压阀；辅助元件——邮箱、蓄能器等。
液压阀的功用是控制液压传动系统的油流方向，压力和流量；实现执行元件的设计动作以及控制、实施整个液压系统及设备的全部工作功能。
（一）现今液压系统的优缺点液压传动的特点：液压传动技术与传统的机械传动相比，液压传动操作方便简单，调速范围广，很容易实现直线运动，具有自动过载保护功能。
液压传动容易实现自动化操作，采用电液联合控制后，可以实现更高程度的自动控制以及远程遥控。
液压传动系统可以灵活的布置各个元件，由于工作介质为矿物油，良好的润滑条件延长了元件的使用寿命。
由于液压传动的工作介质是流体矿物油，因而沿程、局部阻力损失和泄露较大，泄露的矿物油将直接对环境造成污染，有时候还容易引发各种安全事故。
液压系统的设计计算步骤和内容
• 最大负载值是初步确定执行元件工作压力和结构尺寸的依据。 • 液压马达的负载力矩分析与液压缸的负载分析相同，只需将上述负载
设计计算
步骤和内容
4～5
＞5～7
18
系统工作压力的确定
表9-3 按主机类型选择系统工作压力
设备 类型
磨床
机床
组合机床 牛头刨床
插床 齿轮加工
机床
车床 铣床 镗床
珩磨 拉床 机 龙门 床 刨床
农业机械 汽车工业 小型工程 机械及辅 助机械
工程机械 重型机械 锻压设备 液压支架
船用 系统
压力 /MPa
摆动缸
单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°
往复摆动运动
齿轮、叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达
结构简单、体积小、惯性小 运动平稳、转大、转速范围宽 结构复杂、转大、转速低
设计计算
步骤和内容
高速小转矩回转运动 大转矩回转运动 低速大转矩回转运动
7
负载分析
• 负载分析就是通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分 析各执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。
设计计算
步骤和内容
2
1.1 液压系统的设计依据和工况分析
液压系统的设计依据
• 设计要求是进行工程设计的主要依据。设计前必须把主机对液压系统 的设计要求和与设计相关的情况了解清楚，一般要明确下列主要问题：
9《液压传动》典型液压系统分析
第一节 组合机床动力滑台液压系统
组合机床是由通用部件和某些专用部件所组成的高效率和自动化程度 较高的专用机床。它能完成钻、镗、铣、刮端面、倒角、攻螺纹等加工和 工件的转位、定位、夹紧、输送等动作。
动力滑台是组合机床的一种通用部件。在滑台上可以配各种工艺用途的 切削头，例如安装动力箱和主轴箱、钻削头、铣削头、镗削头、镗孔、 车端面等。YT4543型组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的工作 循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进—— 一工进——二工 进——死档铁停留——快退——停止。完成这一动作循环的动力滑台液 压系统工作原理如图9-2所示。系统中采用限压式变量叶片泵供油，并 使液压缸差动联接以实现快速运动。由电液换向阀换向，用行程阀、液 控顺序实现快进与工进的转换，用二位二通电磁换向阀实现一工进和二 工进之间的速度换接。为保证进给的尺寸精度，采用了死档铁停留来限 位。实现工作循环的工作原理如下：
（7）原位停止 当主液压缸快速返回到达终点时，滑块上的挡块压下行程 1XK让其发出信号，使所有电磁铁都断电，于是全部电磁铁都处于原位；阀 控制腔依靠阀4的d型中位机能与油箱相通，阀F5的控制腔与压力油相通。 阀F2打开，液压泵输出的油液全部经阀F2回油箱，液压泵处于卸荷状态； 关闭，封住压力油流向主液缸下腔的通道，主液压缸停止运动。 液压机辅助液压缸的工作情况如下： （1）向上顶出 工件压制完毕后，按下顶出按钮，使电磁铁2YA、9YA和 都通电，于是阀4上位接入系统，阀16、17下位接入系统；阀F2的控制腔被 插装阀F8和F9的控制腔通油箱。因而阀F2关闭，阀F8、F9打开，液压泵输 油液进入辅助液压缸下腔，实现向上顶出。此时系统中油液流动情况为： 进油路 液压泵——阀F1——阀F9——辅助液压缸下腔； 回油路 辅助液压缸上腔——阀F8——油箱。 （2）向下退回 把工件顶出模子后，按下退回按钮，使9YA、10YA断电，8 11YA通电，于是阀13、19下位接入系统，阀16、17上位接入系统；阀F7、 的控制腔与油箱相通，阀F8的控制腔被封死，阀F9的控制腔通压力油。因而 阀F7、F10打开，阀F8、F9关闭。液压泵输出的油液进入辅助液压缸上腔， 腔油液回油箱，实现向下退回。这时系统中油液流动情况为： 进油路 液压——阀F1——阀F7——辅助液压缸上腔； 回油路 辅助液压缸下腔阀——F10油箱。
液压与气压传动作业答案
液压与气压传动平时作业平时作业一第一章概述1.液压传动系统由哪几部分组成各个组成部分的作用是什么答:1能源装置：将原动机所提供的机械能转变成液压能的装置,通常称液压泵;2执行元件：将液压泵所提供的液压能转变称机械能的元件;3控制元件：控制或调节液压系统中液压油的压力、流量和液压油的流动方向元件;4辅助元件：上述三部分以外的其他元件,例如油箱、油管、管接头、蓄能器、滤油器、冷却器、加热器及各种检测仪表等,它们的功能各不相同,但对保证系统正常工作有重要作用;5工作介质：油液或液压液,是液压传动中能量传递的载体;2.液压传动的主要优缺点是什么答：优点：1与机械传动、电力传动同功率相比较时,液压传动的体积小、重量轻、结构紧凑;2工作平稳、反应快、冲击小、能高速启动、制动、能够频繁换向;3可实现大范围的无级调速,能在运行过程中进行调速,调速范围可达2000：1;4控制方便,易于实现自动化,对压力、流量、方向易于进行调节或控制;5易于实现过载保护;6液压元件已经标准化、系列化和通用化,在液压系统的设计和使用中都比较方便;7有自润滑和吸振性能;缺点：1不能保证严格的传动比;2损失大,有利于远距离传输;3系统工作性能易受温度影响,因此不易在很高或很低的温度条件下工作;4液压元件的制造精度要求高,所以元件价格贵;5液压诉故障不易查找;6工作介质的净化要求高;第二章液压油与液压流体力学基础1.试解释下列概念1恒定流动：液体流动时,若液体中任何一点的压力、流速和密度都不随时间而变化,这种流动就称为恒定流动;2非恒定流动：流动时压力、流速和密度中任何一个参数会随时间变化,则称为非恒定流动也称非定常流动;3通流截面：液体在管道中流动时,垂直于流动方向的截面称为通流截面;4流量：单位时间内,流过通流截面的液体体积为体积流量,简称流量;5平均流速：液压缸工作时,活塞的运动速度就等于缸内液体的平均流速;6密度：单位体积液体的质量称为该液体的密度;2.什么叫液体的粘性常用的粘度表示方法有哪几种他们之间如何换算答：液体在外力作用下流动时,分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动,而产生内摩擦力的性质称为粘性;常用的粘度有三种,即动力粘度、运动粘度和相对粘度;3.什么是压力压力有哪几种表示方法液压系统的工作压力与负载有什么关系答：1液体单位面积上所受的法向力称为压力;2压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力;以绝对真空作为基准进行度量的压力,称为绝对压力；以当地大气压力为基准进行度量的压力,称为相对压力;3P=F/A液压系统的工作压力由负载决定;4.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什么区别5.管路中的压力损失有哪几种分别受哪些因素影响压力损失分为沿程压力损失和局部压力损失;沿程压力损失：局部压力损失：6.选用液压油时应满足哪些要求答：1粘温性好;在使用温度范围内,温度的变化愈小愈好;2润滑性能好;在规定的范围内有足够的油膜强度,以免产生干摩擦;3化学稳定性好;在贮存和工作过程中不易氧化变质,以防胶质深淀物影响系统正常工作；防止油液变酸,腐蚀金属表面;4质地纯净、抗泡沫性好;油液中含有机械杂质易堵塞油路,若含有易挥发性物质,则会使油液中产生气泡,影响运动平稳性;5闪点要高,凝固点要低;油液用于高温场合时,为了防火安全,闪点要求高；在温度低的环境下工作时,凝固点要求低;一般液压系统中,所用的液压油的闪点约为130～150℃,凝固点约为10～-15℃;7.产生液压冲击的原因有哪些答：1当管道路内的液体运动时,如在某一瞬时将液流通路迅速切断如阀门迅速关闭,则液体的流速鼗突然降为零;2液压系统中的高速运动部件突然制动时,也可引起液压冲击;3当液压系统中的某些元件反应不灵敏时,也可能造成液压冲击;8.说明液压冲击的危害;答：液压系统中产生液压冲击时,瞬时压力峰值有时比正常压力要大好几倍,这就容易引起液压设备振动,导致密封装置、管道和元件的损坏;有时还会使压力继电器、顺序阀等液压元件产生误动作,影响系统的正常工作;因此,在液压系统设计和使用中,必须设法防止或减小液压冲击;9.要减小液压冲击的危害应采取哪些措施答：液压冲击危害极大,根据其产生的原因,可以采取适当措施来减小液压冲击; 1关闭阀门的速度不能过快;2在液压冲击源附近设置蓄能器;3限制管中流速;4在液压冲击源前装安全阀;10.为了防止产生气穴现象和气蚀可采取哪些措施答：1减小液流在小孔或间隙处的压力降;2正确确定液压泵管径,对流速要加以限制,降低吸油高度;3整个系统的管道应尽可能做到平直,避免急弯和局部窄缝,密封要好,配置要合理;4提高零件抗气蚀能力;如提高零件的机械强度、采用抗腐蚀能力强的金属材料,减小零件加工的表面粗糙度等;第三章液压泵1.液压泵是如何吸油和排油的它的出口压力是如何建立起来的泵的工作压力与额定压力有何区别出口压力是液压泵克服负载阻力所建立起来的 ;1额定压力液压泵在正常工作条件下,按试难标准规定能连续运转的最高压力称为泵的额定压力;液压泵的工作压力超过额定压力时,泵就会过载;2工作压力是指液压泵工作时输出油液的压力值;液压泵的工作压力取决于外界负载,外负载增大,泵的工作压力也随升高；反之,则工作压力降低;如果液压泵出口压力直通油箱,其出口压力公克服回油管的阻力,近似为零;2.什么是齿轮泵的困油现象有什么危害如何解决危害：闭死容积由大变小时油液受掠夺,导致压务冲击和油液发热,闭死容积由小变大时,会引起气蚀和噪声;解决：在前后盖板或浮动同套上开卸荷槽;3.减小齿轮泵径向力的措施有哪些答：1缩小齿轮泵压油口;为了减小径向不平衡力,压油腔的包角越小越好,使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内;2适当增大径向间隙,使齿顶不和泵体接触;3开设平衡槽;在过渡区开设两个平衡槽,分别与高压腔、低压腔相通,这种结构大大减小了作用在轴承上的径向力,但增加内泄漏,使容积效率下降;4.什么叫液压泵的流量脉动对工作部件有何影响哪种液压泵的流量脉动最小液压在排油过程中,瞬时流量是不均匀的,随时间而变化,但是在液压泵连续转动时,每转中各瞬时的流量却按同一规律重复变化,这种现象称为液压泵的流量脉动;影响：液压泵的流量脉动会引起压力脉动,从而使管道、阀待元件产生振动和噪声,而且由于流量脉动致使泵的输出 流量不稳定,影响工作部件的运动平稳性,尤其是对精密的液压传动系统更为不利;通常螺杆泵的流量脉动最小,双作用叶片泵次之,齿轮泵和柱塞泵的流量脉动最大;5.为什么叶片泵的叶片槽根部必须通油6.斜轴式轴向柱塞泵与斜盘式轴向柱塞泵在结构及工作原理上有什么异同 结构上：斜盘式指传动轴轴线与缸体轴线一致,与圆盘轴线倾斜;斜轴式指传动轴轴线与圆盘轴线一致,与缸体轴线倾斜;7.齿轮泵具有哪些优缺点8.提高双作用叶片泵工作压力的主要措施有哪些2改变叶片结构9.某轴向柱塞泵直径d=22mm,分度圆直径D=68mm,柱塞数z=7,当斜盘倾角为γ=22°30′,转速m in r 960n =,输出压力p=10Mpa,容积效率v η=,机械效率m η=时,试求：①泵的理论流量；②泵的实际流量；③所需电机功率; 10.已知泵的流量m m L 80q =,油液粘度s m 103026-⨯=ν,油液密度3m kg 900=ρ,吸油管长l=1m,当吸油管内经为d=16mm 时,液压泵无法吸油;请分析原因; 11.某液压泵的输出油压p=10Mpa,转速m in r 1450n =,排量r L 2.46V =,容积效率v η=,总效率η=;液压泵的输出功率和驱动泵的电动机功率各为多少 12.某叶片泵转速为m in r 1500n =,在输出压力为时,输出流量为m m L 53,这时实测泵消耗功率为7kW ；当空载卸荷运转时,输出流量为m m L 56,试求该泵的容积效率v η和总效率η;平时作业二第四章 液压缸与液压马达1.在供油流量q 不变的情况下,要使单杆活塞式液压缸的活塞杆伸出速度和回程速度相等,油路应该怎样连接,并计算活塞杆的直径d 与活塞直径D 之间的关系;答：应该采用差动联接回路,如图所示,而且为使活塞杆的伸出和回程速度相等,活塞的直径D 和活塞杆的直径d 应有如下的关系： =V ()22244d D q d q-=ππ简化与整理后得：D=d 22.现有一个单活塞杆双作用活塞式气缸和一个双活塞杆双作用活塞式液压缸,两者应如何连接,以及需要用哪些液压元件组成回路,使它们组成一个正、反向运动都能独立调节的气——液阻尼缸绘图并说明所用元件的名称及作用;答：两缸的连结方式和液压回路如图所示;其中,单向阀2和节流阀3供气缸活塞右移调速用,单向阀1和节流阀4供气缸活塞左移调速用;单向阀5和6可以从油杯7吸油,分别用以补充油缸左腔或右腔的泄漏损失;3.液压马达与液压泵在结构上有何异同液压马达和液压泵在工作原理上互逆的,当向泵输入压力油时,其轴输出转速和转矩就成为马达;但由于二者任务和要求有所不同,故在实际结构上也存在区别;液压泵在结构上需保证具有自吸能力,而马达就没有这一要求 题图液压马达一般需要正反转,所以在内部结构上应具有对称性,而液压泵一般是单方向旋转的,没有这一要求;从具体机构细节来看：齿轮泵的吸油口大,排油口小,而齿轮液压马达的吸、排油口大小相同；齿轮马达的齿数比齿轮泵的齿数多；叶片泵的叶片须斜置安装,而叶片马达的叶片径向安装；叶片马达的叶片式依靠根部的燕式弹簧,使其压紧在定子表面,而叶片泵的叶片式依靠根部的压力油和离心力作用压紧在定子表面上;4.对某一液压马达,若想改变其输出转速,应如何办如何实现马达的反转 可以通过改变注入流量来实现,也可以改变排量来实现;当改变变油流方向时,便可改变马达的旋转方向,如将配流盘旋转180度装配也可实现马达反转;5.液压马达的性能指标主要有哪几个方面1几何排量,2平均转速和理论流量,3实际流量q 和容积效率,4实际输入功率、实际输出功率;6.马达的输出扭矩与哪些参数有关即电动机的输出,为电动机的基本参数之一;单位为牛.米;电机输出的扭矩与电动机的转速和功率有关;W=AM 功率=转速7.什么是液压马达的排量它与泵的流量、系统的压力是否有关8.如何确定液压缸结构的参数1.液压缸工作压力的确定,2.液压缸内径的确定,3.液压缸行程,4.液压缸长度的确定,5.液压缸缸体壁厚,6.活塞杆长度的确定;9.已知单杆液压缸缸筒直径D=100mm,活塞杆直径d=50mm,工作压力2MPa p 1=,流量m in L 10q =,回油背压力0.5MPa p 2=,试求活塞往复运动时的推力和运动速度;10.已知单杆液压缸缸筒直径D=50mm,活塞杆直径d=35mm,液压泵供油流量m in L 10q =,试求：1液压缸差动连接时的运动速度；2若液压缸在差动阶段所能克服的外负载F=3000N,求缸内油液的压力不计管内压力损失;11.一柱塞式液压缸柱塞固定,缸筒运动,压力油从空心柱赛中通入,压力为p,流量为q,缸筒直径为D,柱塞外径为d,内孔直径为0d ,试求柱赛式液压缸所产生的推理和运动速度;解：柱塞缸产生的推动力为柱塞缸的速度为12.设计一单杆活塞式液压缸,要求快进时为差动连接,快进和快退有杆控进油时的速度均为6min m ;工进时无杆腔进油,非差动连接,可驱动的负载F=25000N,回油背压力25MPa ,采用额定压力为6.3MPa ,额定流量为m in L 25液压泵;试确定：1缸筒内径和活塞杆直径；2缸筒壁厚缸筒材料选用无缝钢管; 解：1根据油缸差动连接且油缸快进和快退时速度相等得d D d D d d D d 2)(4422222212=-=-=υπυππ而 ==21υυ 6 m/min,快进时有：22107.310d --==⨯mD 0.103== m根据缸筒缸杆尺寸系列取D = m,d = m;根据工进时的力平衡关系得：=3310599 Pa缸筒壁厚][21σδDp ≥ 材料选45钢 600=b σMPa1205600][===n bσσMPa633105990.10.001379212010δ⨯≥=⨯⨯m根据冷拔精密无缝钢管系列,选取内径为100mm,壁厚为=的无缝钢管;第五章 液压控制阀1.什么是液压控制阀按机能分为哪几类按连接方式分为哪几类控制油液流动方向、流量的大小和系统压力的元件叫做液压系统中的液压控制阀;按机能分为：开关或定值控制阀、电液比例阀、伺服阀、数字控制阀; 按连接方式分：管式连接,板式及斤斗式连接,叠加式连接;2.什么叫单向阀其工作原理是什么开启压力有哪些要求若做背压阀时应采取何种措施它是一种只允许油液正向流动,反向关闭的阀,故又称为逆止阀或止回阀;开启压力要求： 3.液控单向阀为什么要有内泄式和外泄式之分什么情况下采用外泄式 因控制活塞泄油方式的不同而有内泄式和外泄式的两种,当A 口压力较大时宜采用外泄式的液控单向阀;4.什么是换向阀的“位”与“通”图形符号应如何表达换向阀是利用阀芯在阀体中的相对运动,使阀体上的油路口的液流通路接通、关断、变换液体的流动方向,从而使执行元件启动、停止或停留、变换运动方向,这种控制阀芯在阀体内所处的工作位置称为“位”,将阀体上的油路口称为“通”;5.换向阀的操纵、定位和复位方式有哪些电液换向阀有什么特点1手动换向阀,2机动换向阀,3电磁换向阀,4液动换向阀,5电液换向阀,6多路换向阀电液换向阀主要用在流量超过电磁换向阀额定流量的液压系统中,从而用较小的电磁铁就能控制较大的流量;6.什么是换向阀的中位机能选用时应考虑哪几点中位机能：是指换向阀里的滑阀处在中间位置或原始位置时阀中各油口的连通形式,体现了换向阀的控制机能;7.溢流阀的作用是什么其工作原理是什么若进、出油口接反了会出现什么情况作用：通过阀口的溢流,使被控制系统或回路的压力维持恒定,实现稳压、调压或限压作用;工作原理：溢流阀工作时,是利用弹簧的压力来调节、控制液压油的压力大小;从图3-50中可以看到：当液压油的压力小于工作需要压力时,阀芯被弹簧压在液压油的流入口,当液压油的压力超过其工作允许压力即大于弹簧压力时,阀芯被液压油顶起,液压油流入;一般溢流阀接反了不起溢流作用,系统压力不断升高,超过规定压力,损坏终端液压元件;8.先导式溢流阀的阻尼孔有什么作用是否可将它堵死或随意加大所谓的阻尼就是在油液流动的时候起到压力衰减的作用让上下腔有一定的压力差来控制阀的开启先导式溢流阀阻尼孔有两个,一个是在进油口通先导阀的油路上,防止先导阀阀芯突然开启和关闭,另一个是在先导阀主阀芯的中心孔里面,控制主阀芯的启闭;不可以,主阀芯阻尼孔被堵塞后,上腔无压力油,主阀芯在很低油压力下抬起溢流,使进油口压力无法调高;10.减压阀的作用是什么其工作原理如何其进、出油口可否接反减压阀主要用于降低系统某一支路的油液压力,使其获得一个较主系统的稳定的工作压力;工作原理：把减压阀的进、出油口反接,会发生先导阀打开,主阀口关小,最终关死,使输出流量为零;12.顺序阀的控制与泄油的组合方式有哪些简述其用途;内控外泄式顺序阀的,外控内汇式顺序阀,内控外汇式先导式顺序阀1控制多个执行元件的顺序动作;2与单向阀组成平衡阀,保持垂直放置的液压缸不因自重而下落;3用外控顺序阀使双泵系统的大流量泵卸荷;4用内控顺序阀接在液压缸回油路上,增大背压,以使活塞的运动速度稳定;13.现有一溢流阀和一减压阀,铭牌不清,在不拆开阀的情况下如何区分1溢流阀口常闭,减压阀口常开,吹一口气,通气者为减压阀,不通气者为溢流阀;2减压阀有外泄油口,溢流阀则没有;3若阀是在管路上安装着,由a.减压阀和所控制的油路成串联,溢流阀则成并联;b.减压阀进出油口均为压力油,其出油口与系统相通,溢流阀出口不是压力油,其出口与油箱相通;14.影响节流阀流量稳定性的因素有哪些影响流量稳定性的因素有压力、温度和节流口的形状等;15.调速阀与节流阀的结构及流量——压力曲线有何区别当调速阀进、出油口接反时会出现什么情况接反时：在节流调速系统中,如果调速阀的进、出油口接反了,调速阀流量将随负载的变化而变化,流速不稳定;因为进、出油口接反,调速阀中的减压阀弹簧腔压力高,减压口开至最大而不起作用;相当于简式节流阀;第六章辅助元件1.蓄能器的功用是什么2.设计油箱时应考虑哪些问题其容积如何确定设计油箱时应考虑以下几点：油箱的容积、壁板、底板与底脚、顶板、隔板、回油管及油管、油箱壁板应设有液面指示器、油箱顶板上需装空气滤清器3.滤油器有哪几种类型各有什么特点各用在什么场合4.什么情况下设置加热器和冷却器液压系统中,当液压系统领先自然冷却不能使油温控制在30～50℃范围内,则需安装冷却器;若环境温度低于10℃,液压油粘度太大,致使液压泵无法启动或正常运转时,则需安装加热器,将油温升高到15℃以上;5.如何计算油管的内径和壁厚6.蓄能器安装时应注意哪些问题7.油箱有哪些功能8.滤油器的作用有哪些什么是滤油器的过滤精度平时作业三第七章液压传动基本回路1.什么是液压系统的基本回路基本回路的类型有哪几种基本回路是由一些液压元件和管路按一定方式组合起来的、能够完成一定功能的油路结构;基本回路一般包括方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和多执行元件回路等;2.锁紧回路需要采用什么方式实现常用的有哪几种锁紧回路可以采用液压元件实现,如单向阀、液控单向阀、O或M型的中位机能的换向阀、液压锁等;液控单向阀的锁紧回路、换向阀的锁紧回路、3.压力调节回路有哪几种各有什么特点压力调节回路的基本类型有调压回路、减压回路、保压回路、增压回路、平衡回路和卸荷回路等;4.如何实现液压泵的卸荷请画出两个回路;不需要保压的卸荷回路一般直接采用液压元件实现卸荷；还可以在系统中直接采用具有卸荷和溢流组合功能的电磁卸荷溢流阀进行卸荷；需要保压的卸荷回路可以采用蓄能器或采用限压式变量泵保压的卸荷回路;5.顺序动作回路的目的是什么有哪几种控制方式可以实现多个执行元件按预定的次序动作;按照控制方法,顺序动作回路一般分为压控制回路和行程控制回路;6.对调速回路的基本要求是什么有哪些类型有什么特点容积调速回路特点：效率高,产生的热量少,适合大功率或对发热有严格限制的液压系统;其缺点是要采用变量泵或变量马达,变量泵或变量马达的结构要比定量泵和定量马达复杂得多,而且油路也相对复杂,一般需要有补油油路和设备、散热回路和设备;因此,容积调速回路的成本比节流调速回路的高;容积节流调速回路特点：适用于要求效率高、低速稳定性好的场合,可以采用容积节流调速方式;与调速阀的节流回路相比,容积式调速回路的低速稳定性较差;7.普通节流阀和调速阀的调速回路的油路结构是怎样的有什么特点应用在什么场合普通节流阀调速回路调速阀节流调速回路：用调速阀代替节流调速回路中的节流阀组成调速阀的节流回路;采用调速阀可以提高回路的速度刚度,改善速度－负载特性,提高速度的稳定性;8.容积调速回路的类型、特性、应用场合各有哪些类型：容积调速回路的形式有变量泵与定量执行元件液压缸或液压马达、变量泵与变量液压马达以及定量泵与变量液压马达等几种组合;9.容积节流调速回路的类型、特性、应用场合各有哪些容积节流调速回路有限压式调速阀容积节流调速回路和压差式节流阀容积节流调速回路;11.快速运动回路有哪几种是如何实现换接的1液压缸的差动连接快速运动回路,2双泵供油的快速运动回路,3采用蓄能器的快速运动回路液压缸的差动连接快速运动回路：利用三位四通换向阀实现快速运动,当换向阀处于左位时,液压泵提供的液压油和液压缸右腔液压油同时进入液压缸左腔,使活塞快速向右运动;双泵供油的快速运动回路：当系统的执行元件空载快速运动时,低压大流量泵输出 的压力油经过单向阀后与高压小流量泵汇合后,共同向系统供油,而当执行元件开始工作进给时,系统的压力增大,液控顺序阀打开,单向阀关闭,低压大流量泵卸荷,这时由高压小流量泵独自向系统供油,实现执行元件的工作进给;采用蓄能器的快速运动回路：当换向阀在中位时,液压泵启动后首先向蓄能器供油,当蓄能器的充油压力达到设定值时,液控卸荷阀打开,液压泵卸荷,蓄能器完成能量存储,当换向阀动作后,液压泵和蓄能器同时经过换向阀向执行元件供油,使执行元件快速运动,这时蓄能器释放能量;12.如何实现液压执行元件的同步运动1采用流量控制阀的同步回路,2采用串联液压缸的同步回路,3采用同步缸或同步马达的同步回路,4采用比例阀或伺服阀的同步回路14.在进口节流液压回路中,液压缸有效工作面积22150cm 2A A ==,液压泵流。
液压传动系统 第5版 第九章 液压传动系统的仿真简介
9.2 液压系统仿真软件AMEsim
修改图9 21所示中的第一行中的“Expression”列，并删除第二行（用键盘上 的Delete键），修改完成后的结果如图9-22所示。即将“Expression”改为字 符串“force@forcecon*v@actuatormass01”
值的说明的是，本章中所列 举的图形标题中带有“仿真草图” 字样的图形都采用的AMEsim的 库中的图标符号，读者在学习中 应注意同国家标准规定的液压元 件等的图形相区别。
二.AMEsim液压系统仿真的基本方法
1.创建元件的草图 2.设定图标元件的 数学描述；
3.设定元件的参数 4.初始化仿真运行 5.绘图显示系统运 行状况
三.进油节流调速回路的AMEsim仿真
进油节流调速回路调节特性仿真草图
三.进油节流调速回路的AMEsim仿真
进口节流调速回路调节特性仿真曲线族
四.回油节流调速回路的AMEsim仿真
四.回油节流调速回路的AMEsim仿真
创建完回路后，进入参数模式，选择菜单【Settings】→【Batch parameters】，弹出对话框“Batch Parameters”，将7号元件的变量 “constant value”拖动到该对话框的左侧列表栏中
9.2 液压系统仿真软件AMEsim
修改该对话框右侧列表栏中的“Value”、“Step size”、 “Num above”为150、30、2。点击OK按钮
9.2 液压系统仿真软件AMEsim
进口节流调速回路负载特性仿真曲线族
9.2 液压系统仿真软件AMEsim
下面来仿真节流调速回路的功率——负载特性
AMESim主窗口
三.进油节流调速回路的AMEsim仿真
液压系统设计计算举例
(9.20)
设计计算
步骤和内容
6
液压系统的发热功率
(3) 溢流阀的损失功率
k
Py
pYi qYi
式中
i 1
pYi ——各溢流阀的调整压力；
qYi ——各溢流阀的溢流量；
k——溢流阀数量。
(4) 节流功率损失
(9.21)
式中
k
Pj pji qji i 1
p ji ——各流量阀进出口压差；
q ji ——通过各流量阀的流量；
表9-5 液压缸在各工作阶段的负载值
工况 起动
负载组成 F＝ Ffs
负载值F/N 1962
推力 /N
F
2180 m
加速
F ＝ Ffd ＋ Fm 1564
1500
快进 工进 快退
F ＝Ffd F ＝Ffd ＋ Ft F ＝Ffd
981 31449 981
1090 34943 1090
设计计算
设计实例
22
1 液压传动系统的设计计算步骤和内容
• 液压系统设计步骤如下： • (1) 明确液压系统的设计要求及工况分析； • (2) 主要参数的确定； • (3) 拟定液压系统原理图，进行系统方案论证； • (4) 设计、计算、选择液压元件； • (5) 对液压系统主要性能进行验算； • (6) 设计液压装置，编制液压系统技术文件。
设计计算
设计实例
19
负载分析
1. 工作负载
由切削原理可知，高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力Fｔ与钻头直径D(mm)、每转进给量s(mm/r) 和铸件硬度HB之间的经验计算式为
Ft 25.5Ds0.8 (HB)0.6 (9.27)
根据组合机床加工的特点，钻孔时的主轴转速n和每转进给量s
液压系统设计与计算
（2）确定执行元件的主要结构参数
以缸为例，主要结构尺寸指缸的内径D和活塞杆的直 径d，计算后按系列标准值确定D和d。
对有低速运动要求的系统，尚需对液压缸有效工作面 积进行验算，即应保证：
式中
A q min v min
（10.8）
：A—液压缸工作腔的有效工作面积；
v m in—控制执行元件速度的流量阀最小稳定流量；
17
1.3.2 选择液压泵
先根据设计要求和系统工况确定泵的类型， 然后根据液压泵的最大供油量和系统工作压力来 选择液压泵的规格。
（1） 液压泵的最高供油压力
ppp pl （10.11）
式中: p—执行元件的最高工作压力；
pl —进油路上总的压力损失。
18
（2）确定液压泵的最大供油量 液压泵的最大供油量为：
khAt （10.15）
式中: A—油箱的散热面积；
t —液压系统的温升；
k h —油箱的散热系数，其值可查阅液压设计手册。
系统的温升为 t kh A
（10.16）
计算温升值如果超过允许值，应采取适当的冷却措施。
27
1.5 绘制正式工作图和编制技术文件
10.1.5.1 绘制正式工作图 正式工作图包括液压系统原理图、液压系统装配图、
30
机床的外形示意图。
1-左主轴头；2-夹具；3-右主轴头；4-床身；5-工件
31
2.1 确定对液压系统的工作要求
根据加工要求，刀具旋转由机械传动来实现；主轴头 沿导轨中心线方向的“快进一工进—快退—停止”工作循环 拟采用液压传动方式来实现。故拟选定液压缸作执行机构。
考虑到车削进给系统传动功率不大，且要求低速稳定 性好，粗加工时负载有较大变化，故拟选用调速阀、变量 泵组成的容积节流调速方式。
液压传动系统设计计算
液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
一、设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
1〕确定液压执行元件的形式；2〕进行工况分析，确定系统的主要参数；3〕制定基本方案，拟定液压系统原理图；4〕选择液压元件；5〕液压系统的性能验算；6〕绘制工作图，编制技术文件。
1.1 明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1〕主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；2〕液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3〕液压驱动机构的运动形式，运动速度；4〕各动作机构的载荷大小及其性质；5〕对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6〕自动化程序、操作控制方式的要求；7〕对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8〕对效率、成本等方面的要求。
进行工况分析、确定液压系统的主要参数通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。
液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。
压力决定于外载荷。
流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
制定基本方案和绘制液压系统图〔1〕制定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。
对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。
对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
液压与气压传动课后习题答案 (2)
《液压与气压传动》习题解答第1章液压传动概述１、何谓液压传动？液压传动有哪两个工作特性？答：液压传动是以液体为工作介质，把原动机的机械能转化为液体的压力能，通过控制元件将具有压力能的液体送到执行机构，由执行机构驱动负载实现所需的运动和动力，把液体的压力能再转变为工作机构所需的机械能，也就是说利用受压液体来传递运动和动力。
液压传动的工作特性是液压系统的工作压力取决于负载，液压缸的运动速度取决于流量。
２、液压传动系统有哪些主要组成部分？各部分的功用是什么？答：⑴动力装置：泵，将机械能转换成液体压力能的装置。
⑵执行装置：缸或马达，将液体压力能转换成机械能的装置。
⑶控制装置：阀，对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。
⑷辅助装置：对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置。
⑸传动介质：液压油，传递能量。
３、液压传动与机械传动、电气传动相比有哪些优缺点？答：液压传动的优点：⑴输出力大,定位精度高、传动平稳，使用寿命长。
⑵容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。
⑶容易实现过载保护和自动控制。
⑷机构简化和操作简单。
液压传动的缺点：⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。
⑵出现故障不易诊断。
⑶液压元件制造精度高，⑷油液易泄漏。
第２章液压传动的基础知识1、选用液压油有哪些基本要求？为保证液压系统正常运行，选用液压油要考虑哪些方面？答：选用液压油的基本要求：⑴粘温特性好，压缩性要小。
⑵润滑性能好，防锈、耐腐蚀性能好。
⑶抗泡沫、抗乳化性好。
⑷抗燃性能好。
选用液压油时考虑以下几个方面，⑴按工作机的类型选用。
⑵按液压泵的类型选用。
⑶按液压系统工作压力选用。
⑷考虑液压系统的环境温度。
⑸考虑液压系统的运动速度。
⑹选择合适的液压油品种。
2、油液污染有何危害？应采取哪些措施防止油液污染？答：液压系统中污染物主要有固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂物。
其中固体颗粒性污垢是引起污染危害的主要原因。
9液压系统的设计计算
P
p1
q1
2.66 8.5 60
0.38
kw
液压系统的设计计算
快退：
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F = 2000 N , p2 = 0 MPa , v2 = 0.1 m/s
p1
F
A2m
2000 40.04 0.9102
0.57
MPa
q1 A2v3 40.04 102 0.1 60 10 24 l / min
p1
F
( A1 A2 )m
2000 (78.5 40.04) 0.9
0.57
MPa
q1 ( A1 A2 )v1 (78.5 40.04) 102 0.1 6010
24 l / min
P
p1
q1
0.57 24 60
0.23
kw
液压系统的设计计算
3. 选择液压辅助元件 油管通径一般与阀通径一致或大于阀通
径。
液压系统的设计计算
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9.1.5 液压系统性能验算 液压系统性能验证是一个复杂的
问题，过去用一些经验公式和类比的 方法进行近似估算。随着计算机技术 的发展，采用仿真技术可对系统进行 各种技术分析，同时采用CAD技术对 系统进行修改，是系统达到最佳效果 。
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工进：
F = 17000 N , p2 = 0.5 MPa , v2 = 0.9~18 mm/s
p1
F
A1m
p2
A2 A1
17000 78.5 0.9102
0.5
40.04 78.5
液压传动第九章
8
9.2
9.2.1
液压伺服系统
液压伺服阀
（1） 液压伺服阀的分类 电液伺服阀将微弱的电气控制信号转化为几千瓦至几十千瓦的、可控 的液压动力。 电液伺服阀是液压控制系统的核心元件。
电液伺服阀的种类较多，分为：
单级、两级及三级 流量控制型、压力控制型、压力流量控制型
动圈式、动铁式
滑阀式、喷嘴-挡板式、射流管式 恒压源式、恒流源式等等。
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9
(2) 液压伺服阀的工作原理
a、滑阀式电液伺服阀
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10
(2) 液压伺服阀的工作原理（续）
b、喷嘴-挡板式二级四通电液伺服阀
S S
N
N
1—信号线; 2—永磁体; 3—线圈; 4—衔铁; 5—弹簧管; 6—喷嘴; 7—挡板; 8—反馈弹簧杆; 9—阀芯; 10—固定阻尼孔; 11—过滤器; 12—阀体
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11
9.2.1
典型液压伺服系统分析
（1）、机械手伸缩运动伺服系统
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9.2.1
典型液压伺服系统分析(续1）
（1）、机械手伸缩运动伺服系统
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ห้องสมุดไป่ตู้
9.2.1
典型液压伺服系统分析(续2）
（2）、钢带张力控制系统
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14
9.2.1
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7
9.1.5
液压伺服系统的优缺点
1、液压伺服控制的优点 (1)液压元件的功率—重量比和力矩-惯量比大 可以组成结构紧凑、体 积小、重量轻、加速性好的伺服系统。 (2)液压动力元件快速性好，系统响应快。 (3)液压伺服系统抗负载的刚度大，即输出位移受负载变化的影响小， 定位准确，控制精度高。 2、液压伺服控制的缺点 (1) 液压元件，特别是精密的液压控制元件(如电液伺服阀)抗污染能力 差，对工作油液的清洁度要求高。 (2) 油温变化时对系统的性能有很大的影响。 (3) 当液压元件的密封设计、制造相使用维护不当时．容易引起外漏， 造成环境污染。 (4) 液压元件制造精度要求高，成本高。 (5) 液压能源的获得和远距离传输都不如电气系统方便。
液压与气压传动课后习题答案
2-11如图所示，一容器倒置于液面与大气相通的槽中，在大气压力作用下液体在管中上升的高度h=0.5m，假设该液体的密度为ρ=1000kg/m3，试求容器中的真空度。
题2-11图
2-12如图示，在两个相互连通的液压缸中，已知大缸内径 ，小缸内径 ，大缸活塞上放置的物体质量为 。问：在小缸活塞上所加的力 有多大才能使大活塞顶起重物？
参考答案：
液压传动系统和气压传动系统主要有以下部分组成：
（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。
第1章绪论
1-1什么是液压传动？什么是气压传动？
参考答案：
液压与气压传动的基本工作原理是相似的，都是以流体的压力能来传递动力的。以液体（液压油）为工作介质，靠液体的压力能进行工作称为液压传动。以压缩空气为工作介质，靠气体压力能进行工作的称为气压传动。
1-2液压与气压传动系统有哪几部分组成？各部分的作用是什么？
（2）运动粘度：液体的动力粘度与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即：
液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位中只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法定计量单位为m2/s，常用的单位为mm2/s。
（3）相对粘度：相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的粘度。我国采用恩氏度E。相对粘度无量纲。
（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：
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(9.1)
① 工作负载 Fw。工作负载与主机的工作性质有关，它可能是定值，也可能是变值。
一般工作负载是时间的函数，即 Fw＝f (t)，需根据具体情况分析决定。 ② 惯性负载 Fm。惯性负载是运动部件在启动加速或减速制动过程中产生的惯性力，
其值可按牛顿第二定律求出
Fm
=
ma
=
m
Δv Δt
(9.2)
式中 m——运动部件总质量；
对于平导轨 对于 V 形导轨
Ff = f (mg + FN )
Ff
=
f (mg + FN ) sin(α / 2)
(9.3) (9.4)
式中 FN——作用在导轨上的垂直载荷； α ——V 形导轨夹角，通常取α ＝90°；
f——导轨摩擦系数，其值可参阅相关设计手册。
④ 重力负载 Fg。当工作部件垂直或倾斜放置时，自重也是一种负载，当工作部件水
结构简单
长行程、单向工作
单叶片缸转角小于 300°，双叶片缸转角小于 150° 往复摆动运动
结构简单、体积小、惯性小
高速小转矩回转运动
运动平稳、转矩大、转速范围宽
大转矩回转运动
结构复杂、转矩大、转速低
低速大转矩回转运动
2. 负载分析
负载分析就是通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分析各执行元件运 动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。
设计要求是进行工程设计的主要依据。设计前必须把主机对液压系统的设计要求和与 设计相关的情况了解清楚，一般要明确下列主要问题：
(1) 主机用途、总体布局与结构、主要技术参数与性能要求、工艺流程或工作循环、 作业环境与条件等。
(2) 液压系统应完成哪些动作，各个动作的工作循环及循环时间；负载大小及性质、 运动形式及速度快慢；各动作的顺序要求及互锁关系，各动作的同步要求及同步精度；液 压系统的工作性能要求，如运动平稳性、调速范围、定位精度、转换精度，自动化程度、 效率与温升、振⑤ 背压负载 Fb。液压缸运动时还必须克服回油路压力形成的背压阻力 Fb，其值为
作用在执行元件上的负载有约束性负载和动力性负载两类。 约束性负载的特征是其方向与执行元件运动方向永远相反，对执行元件起阻止作用， 不会起驱动作用。例如库仑固体摩擦阻力、粘性摩擦阻力是约束性负载。 动力性负载的特征是其方向与执行元件的运动方向无关，其数值由外界规律所决定。 执行元件承受动力性负载时可能会出现两种情况：一种情况是动力性负载方向与执行元件 运动方向相反，起着阻止执行元件运动的作用，称为阻力负载(正负载)；另一种情况是动 力性负载方向与执行元件运动方向一致，称为超越负载(负负载)。超越负载变成驱动执行 元件的驱动力，执行元件要维持匀速运动，其中的流体要产生阻力功，形成足够的阻力来 平衡超越负载产生的驱动力，这就要求系统应具有平衡和制动功能。重力是一种动力性负 载，重力与执行元件运动方向相反时是阻力负载；与执行元件运动方向一致时是超越负载。 对于负载变化规律复杂的系统必须画出负载循环图。不同工作目的的系统，负载分析的着 重点不同。例如，对于工程机械的作业机构，着重点为重力在各个位置上的情况，负载图 以位置为变量；机床工作台的着重点为负载与各工序的时间关系。
(3) 液压系统的工作温度及其变化范围，湿度大小，风沙与粉尘情况，防火与防爆要 求，安装空间的大小、外廓尺寸与质量限制等。
(4) 经济性与成本等方面的要求。 只有明确了设计要求及工作环境，才能使设计的系统不仅满足性能要求，且具有较高 的可靠性、良好的空间布局及造型。
第 9 章 液压传动系统的设计计算
液压系统设计步骤如下： (1) 明确液压系统的设计要求及工况分析。 (2) 主要参数的确定。 (3) 拟定液压系统原理图，进行系统方案论证。 (4) 设计、计算、选择液压元件。 (5) 对液压系统主要性能进行验算。 (6) 设计液压装置，编制液压系统技术文件。
9.1 液压系统的设计依据和工况分析
9.1.1 液压系统的设计依据
a——加速度；
Δv——Δt 时间内速度的变化量； Δt——启动或制动时间。一般机械系统取 0.1s～0.5s ；行走机械系统取 0.5s～1.5s；
机床运动系统取 0.25s～0.5s；机床进给系统取 0.05s～0.2s。工作部件较轻或
运动速度较低时取小值。
③ 导向摩擦阻力 Ff。摩擦阻力是指液压缸驱动工作机构所需克服的导轨摩擦阻力，其 值与导轨形状、安放位置和工作部件的运动状态有关。
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液压传动
1) 液压缸的负载计算
一般说来，液压缸承受的动力性负载有工作负载 Fw、惯性负载 Fm、重力负载 Fg，约
束性负载有摩擦阻力 Ff、背压负载 Fb、液压缸自身的密封阻力 Fsf。即作用在液压缸上的外
负载为
F = ±Fw ± Fm ± Ff ± Fg ± Fb ± Fsf
·251·
9.1.2 液压系统的工况分析
工况分析的目的是明确在工作循环中执行元件的负载和运动的变化规律，它包括运动 分析和负载分析。
1. 运动分析
运动分析就是研究工作机构根据工艺要求应以什么样的运动规律完成工作循环、运动 速度的大小、加速度是恒定的还是变化的、行程大小及循环时间长短等。为此必须确定执 行元件的类型，并绘制位移―时间循环图或速度―时间循环图。
液压执行元件的类型可按表 9-l 进行选择。
表 9-1 液压执行元件的类型
名称 双杆活塞缸
单杆活塞缸
柱塞缸 摆动缸 齿轮、叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达
特点
应用场合
双向输出力、输出速度一样，杆受力状态一样
双向工作的往复运动
双向输出力、输出速度不一样，杆受力状态不同。差 往复不对称直线运动
动连接时可实现快速运动
第 9 章 液压传动系统的设计计算
液压传动系统是机械设备动力传动系统，因此，它的设计是整个机械设备设计的一部 分，必须与主机设计联系在一起同时进行。一般在分析主机的工作循环、性能要求、动作 特点等基础上，经过认真分析比较，在确定全部或局部采用液压传动方案之后才会提出液 压传动系统的设计任务。
液压系统设计必须从实际出发，注重调查研究，吸收国内外先进技术，采用现代设计 思想，在满足工作性能要求、工作可靠要求的前提下，力求使系统结构简单、成本低、效 率高、操作维护方便、使用寿命长。