北理珠液压与液力传动复习重点.docx
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北理珠液压与液力传动复习重点
第一章:
概述
1、定义:
液压传动是基于帕斯卡原理,以液体作为工作介质,利用液体压力能来传递动力
和进行控制的一种传动方式（需密闭,液压系统中的工作压力取决于负载,执行元件的速度取决于流量。
2、液压传动系统主要有那几部分组成?
（1动力元件——机械能转化为压力能（如液压泵;
（2执行元件——压力能转化为机械能（如液压缸或液压马达;
（3控制调节元件——用来控制油液的压力、流量和流动方向（如溢流阀,换向阀;（4辅助元件——提供必要的条件使系统得以完成正常工作（如油箱,滤油器;（5传动介质——液压油。
3、液压传动的优缺点:
（1优点:
调速范围广;易于总体布置;能缓冲吸振;体积小、重量轻;操作简便省
力;元件标准化、系列化、通用化。
（2缺点:
泄漏大、能量损失大、发热大、效率低;制造精度高,不易检修;受温度影响
较大;有时噪音大。
4、工作介质问题:
（1工作介质的其他作用:
润滑、冷却、防锈;（2分类:
液压油、液压液、合成型液压液
（3密度:
单位体积液体的质量称为液体的密度。
/MV
ρ=（3粘度:
液体在外力作用下流动时,分子内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内
摩擦力,这一特性称为粘性,表示粘性大小的物理量称为粘度。
粘度表示方法:
动力粘度、运动粘度、相对粘度。
温度↑粘度↓;压力↑粘度↑。
（4可压缩性:
液体受压力作用时体积减小,密度增大的特性。
当液压油混入空气时,其
抗压缩能力↓,通常情况下可认为液压油是不可压缩的。
第二章:
液压流体力学基础
一、液体静力学
1、作用在液体上的力有两种,即质量力和表面力;
2、压力表示法:
绝对压力、相对压力（表压力、真空度。
绝对压力是以绝对真空为基准所表示的压力;相对压力是以大气压力为基准所表示的压力
绝对压力=相对压力+大气压力
相对压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力
压力单位为帕斯卡,简称帕,符号为,
Pa2611/,110PaNmMPaPa
==
3、静压传递原理或称帕斯卡原理:
在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。
4、静止液体中任一点的压力均由两部分组成,即液面上的表压力和液体自重引起的对该0p点的压力ghρ二、液体动力学
1、把假设既无粘性又不可压缩的液体称为理想流体。
2、流量和平均流速
（1单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量,用q表示,单位为L/min（2平均流速:
认为通流截面上各点的流速均为平均流速,用表示v3、液体在管道中流动时存在两种不同状态——层流、湍流;
液体流动时究竟为层流还是湍流,可用雷诺数（Re来判别。
当液流的雷诺数小于临界雷诺数时为层流,反之为湍流。
4、连续性方程
（1不可压缩流体作定常流动的连续性方程:
1122vAvAq===常数（2伯努利方程——能量守衡定律在流动液体中的表现形式
①理想液体的伯努利方程:
2
2
1122
1222pvpvzzgggg
ρρ++=++:
单位质量液体所具有的压力能,称为比压能或者压力水头;p
g
ρ:
单位质量液体所具有的势能,称为比位能或位置水头;z:
单位质量液体所具有的动能,称为比动能或速度水头。
2
2vg
②实际液体流束的伯努利方程:
22
1122
112222w
pvpvzzgggg
hααρρ++=+++:
单位质量液体流动时的能量损失（实际液体流动时,由于粘性力而引起的阻力,其总
wh能量或总比能在不断减少
:
因流速不均匀而引起的动能修正系数（对圆管:
湍流取1.1,层流取2
12,αα1~2α=注意:
伯努利方程的物理意义:
在密封官盗内作定常流动的理想液体在任意一个通流截面上具有三种形式的能量,即:
压力能、势能、动能。
三种能量的综合是一个恒定的常量,而且三种能量之间可以互相转换,即在不同的流通截面上,同一种能量的值会有不同,但各截面上的总能量值都是相同的。
5、压力损失
在液压传动中,能量损失主要表现为压力损失,分为两种:
（1沿程压力损失:
油液沿等直径直管流动时的内、外摩擦力引起。
（2局部压力损失:
油液流经局部障碍（弯头、接头等时,由于液体流动方向和速度的突然变化,在局部形成漩涡引起油液质点间及质点与固体壁面相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。
压力损失过大,功率损耗增加,油液发热加剧,泄漏量增加,效率下降,液压系统性能变坏。
6、液体流经薄壁（小孔的流量
/0.5ld≤推导出流经小孔的流量:
2
dqCA
pρ
=∆:
孔口节流面积;:
孔口流量系数;小孔前后压差
AdCp∆薄壁小孔的流量与小孔前后压差的开方成正比,其薄壁小孔的沿程阻力损失非常小,流量受粘度影响小,对油温变化不敏感,且不易堵塞,故常用作液压系统的节流器。
7、在流动的液体中,因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象,称为空穴现象。
措施:
泵吸油口大管径;密封要好;节流口前后压力比小于3.5
（在一定的温度下,压力降低到某一值时,过饱和的空气将从油液中分离出来形成气泡,这一压力值称为该温度下的空气分离压。
8、在液压系统中,当液流状态突然变化或者关闭液压回路时,液体压力在一瞬间会突然升高或降低,这种现象称为液压冲击。
改善措施:
缓慢关闭;设储能器;限制流速;设安全阀。
第三章、动力元件——液压泵
1、液压泵正常工作的三个条件:
（1能够形成可以周期性变化的密闭容积;（2具有相应的配油机构;
（3油箱内的液体要保证有一定的压力2、主要性能参数:
（1压力:
工作压力;额定压力（连续运转的最高压力;最高允许压力（短暂运行所允许的最高压力。
注意:
液压泵在正常工作时,其工作压力应小于或等于泵的额定压力。
（2排量和流量:
排量（可调节的为变量泵,不可调节的为定量泵;理论流量（不考虑泄漏;实际流量;额定流量（必须保证的流量
3、液压泵的功率损失
（1容积损失:
指液压泵流量上的损失,用容积效率来表示:
ptpvptpt
qq
qqqη−∆==
所以:
实际流量:
（因为:
ptpvpppv
qqVnηη=⋅=ptppqVn=:
实际流量;:
理论流量;:
泄漏量;qptqq∆:
液压泵的排量,单位为;
:
液压泵的转速,单位为pV3/mrpn/rs
注意:
容积效率随液压泵的工作压力增大而减小,且恒小于1。
（2机械损失:
液压泵转矩上的损失,用机械效率表示:
1
1tPmi
t
MMMMη==
∆+
:
理论转矩;:
实际转矩;转矩损失
tMiMM∆4、液压泵的功率
（1输入功率:
指作用在液压泵主轴上的机械功率;iiPMω
=⋅（2输出功率:
工作过程中,实际在吸、压油口间的压差和输出流量的乘积;oPpq
=∆⋅注意:
压差往往用液压泵的出口压力代替。
0p（3液压泵的总效率:
opvpmiiPpqPMηηηω
∆⋅===⋅5、液压泵的分类:
（1按结构:
齿轮泵、叶片泵、柱塞泵（2按吸、排油方向能否改变:
单向泵、双向泵（3
按排量是否可调:
定量泵、变量泵
（a单向定量泵（b单向变量泵（c双向定量泵（d双向变量泵
6、齿轮泵:
一般为定量泵,分为外啮合齿轮泵（应用最广、内啮合齿轮泵。
7、叶片泵:
分为单作用叶片泵和双作用叶片泵,单作用叶片泵可作为定量泵跟变量泵,而双作用叶片泵只能作为定量泵。
8、柱塞泵:
分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵,轴向柱塞泵改变斜盘的倾角可改变泵的排量。
例1、某泵输出油压为10MPa,转速为1470r/min,排量为200mL/r,泵的容积效率为
总效率为。
求泵的输出液压功率及驱动该泵的电机所需功率（不计泵
0.95pvη=0.9η=的入口油压。
解:
由题意得:
3010,200/0.2/,0.95,0.9
ppvpMPaVmlrmrηη=====,所以,泵的输出功率为:
1470
1470/min24.560
//prnrsrs==
=000100.224.50.9546.55optpvpppvPpqpqpqpVnKW
ηη=∆⋅=⋅=⋅⋅=⋅=×××=电机所需功率即为输入功率:
46.55520.9
oiPPKWη=
=≈例2、已知某液压泵的输出压力为5MPa,排量为10mL/r,机械效率为0.95,容积效率为0.9,转速为1200r/min,求:
（1液压泵的总效率;（2液压泵输出功率;（3电动机驱动功率。
解:
由题意得:
305,10/0.01/,0.9,0.95
ppvpmpMPaVmlrmrηη=====,所以:
（11200/min20/pnrrs==0.90.950.855
pvpmηηη=⋅=×=（2050.01200.90.9opppvPpVnKWη=⋅=×××=（3/0.9/0.8551.05ioPPKW
η===第四章执行元件——液压马达和液压缸
一、液压马达
1、液压马达的分类
（1按结构:
齿轮式、叶片式、柱塞式;
（2按工作转速范围:
高速马达（>500r/min、低速马达（<500r/min（3按排量是否可调:
定量马达、变量马达
2、液压马达的基本性能参数（1马达转速
理论转速:
;实际转速:
MtM/nqV=MMMVtM
t/nnqVη=⋅=:
实际供油流量;:
理论供油流量;:
马达本身的排量;:
液压马达容积效率
qtqMVMVη
（2马达的输出转矩输出的理论转矩:
因为,所以:
tMtMpq
ω=∆⋅2nωπ=M/2tMpVπ
=∆⋅输出的实际转矩:
MMmtMMη=⋅:
输入液压马达的流量;:
马达角速度;液压马达进出口油液压力差,;
qωp∆2/Nm:
马达的理论排量;:
液压马达的机械效率
MVMmη注意:
实际输出功率:
tPpqMω
=∆⋅=3、各类马达的适用场合
（1径向柱塞马达:
低速,大转矩;（2齿轮马达:
高转速,低扭矩;
（3叶片马达:
较高转速、低扭矩、要求工作灵敏的场合;
注意:
在泵中容积效率等于实际流量比理论流量,即:
MV/pt
qqη=而在液压马达中则相反,即:
MV/ptqq
η=例1、液压马达排量为250mL/r,入口压力为9.8MPa,出口压力为0.49MPa,其总效率为0.9,容积效率为0.92,当输入流量为22L/min时,
试求:
（1马达的输出转矩;（2马达的输出转速。
解:
由题意得:
3M250/0.25/,9.80.499.31,0.9,
VmlrmrpMPaη==∆=−==MV0.92,22/min
qLη==（1理论输出转矩:
M/29.310.25（23.140.37370tMpVKNmNm
π=∆⋅=×÷×=⋅=⋅机械效率:
MmMV/0.9/0.920.98
ηηη==≈所以,实际输出转矩:
Mmt3700.98362.6MMNm
η=⋅=×=⋅（2MVMV/,0.922220.24/min
ttqqqqLηη=∴=⋅=×=∵理论流量:
所以,马达的实际转速:
MMMVtMt/20.24/0.2580.96/min
nnqVrη=⋅===二、液压缸
1、液压缸:
将液压能转换为机械能、实现直线运动的执行元件;结构简单、工作可靠、运动平稳;按结构的不同分为三类:
活塞式液压缸、柱塞式液压缸、伸缩式液压缸;按作用方式分:
单作用液压缸、双作用液压缸
注意:
柱塞式液压缸为单向,若要变成双向需成对使用
2、活塞式液压缸:
分为单活塞杆式、双活塞杆式两种
（1
单活塞杆式液压缸:
2211122122222122112122211222
21（[（]/4
（[（]/4
/4/,/4/（
/1/[1（/]
vFpApAppDpdFpApAppDpdvqAqDvqAqDdvvdDππππλ=⋅−⋅=−−⋅⋅=⋅−⋅=−−⋅⋅====−==−速度比:
（2单活塞杆式液压缸的差动连接2311212
3（/4
4/FpAAdpvqdππ=−=⋅=差动连接时,液压缸的推力比非差动连接的小,但速
度比非差动连接的大;
把单杆活塞缸实现差动连接,并按设计缸径
2Dd=和杆径的油缸称之为差动液压缸。
单杆液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式,但他们的运动所占空间范围都是活塞有效行程的两倍。
（双杆的则为三倍
例:
采用单杆液压缸（钢固定,设进油流量为,压力为2.5MPa,活塞直334010/mincm×径为125mm,活塞杆直径为90mm,试求:
（1当压力油从无杆腔进入,有杆腔直接回油箱时,活塞的运动速度及输出推力;
（2当压力油从有杆腔进入,无杆腔直接回油箱时,活塞的运动速度及输出推力;
（3当差动连接时,活塞的运动速度及输出推力。
解:
由题意得:
336214010/min0.04/min,2.52.510/,
qcmLpMPaNm=×===×20,1250.125,900.09pDmmmdmmm
=====211122111622
113（1（/4
2.510/
3.140.1250.12543066430.7/4/40.04/min（3.140.1250.1253.27/min5
4.5/FpApApApDNmmmNKN
vqAqDmmmmmms
ππ=⋅−⋅=⋅=⋅=××××÷=====×÷××≈
=
22212211216222223（2（（/4
2.510/
3.14（0.1250.1250.090.094147681
4.8/4/（
40.04/min[3.14（0.1250.1250.090.09]6FpApApApDdNmmmmmNKNvqAqDdmmmmmππ=⋅−⋅=⋅=⋅−=××××−×÷====−=×÷××−×≈.8/min113/mmms
=231121622
3123（3（/4
2.510/
3.140.090.0941589615.9/（4/40.04/min（3.140.090.096.3/min105/FpAAdpNmmmNKN
vqAAqdmmmmmms
ππ=−=⋅=××××÷===−==×÷××≈=第五章液压控制元件
液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的,分为压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀。
一、压力控制阀——可分为:
溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等
注意:
压力控制阀的共同特点是:
利用液压力和弹簧力平衡的原理进行工作。
1、溢流阀:
（1作用:
定压作用（保持阀进口处的压力接近于恒定、作为安全阀（防止过载、
制动阀（对执行机构进行缓冲和制动、背压阀（为系统提供背压。
溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护
（2分类:
直动式溢流阀（用于低压系统、先导式溢流阀（用于中、高压系统
。
先导式溢流阀
注意:
溢流阀为进口压力控制,常位态下,溢流阀进、出油口之间是不通的,即常态常闭。
先导阀中阻尼孔易堵塞,从而导致无法调压。
2、减压阀:
（1作用:
降低液压系统中某一回路的油液压力,使用一个油源能同时提供两个或者几个不同压力的输出,此外当油液压力不稳的时候,在回路中串入一减压阀可得到稳定的压力。
（2分类:
定压输出减压阀（有直动式和先导式、定差减压阀、定比减压阀
注意:
定值减压阀为出口压力控制,阀口常开。
3、顺序阀:
（1作用:
利用系统压力变化来控制油路的通断,以实现某些液压元件的顺序动作
（2分类:
按控制的压力:
内控式、外控式;
按结构:
直动式顺序阀（用于低压系统、先导式顺序阀（用于中、高压系统
注意:
顺序阀的工作原理和溢流阀相似,其主要区别是:
溢流阀的出口接油箱,而顺序阀的出口接执行元件。
4、压力继电器
压力继电器是将油液的压力信号转变为电信号的转换元件。
它利用液压系统压力的变化来控制电路的接通或切断,以实现自动控制或安全保护。
二、方向控制阀——可分为:
单向阀、换向阀
1、单向阀:
只允许油液朝一个方向流动,不能反向流动;分为普通单向阀和液控单向阀注意:
在液控单向阀中,当控制口K不通压力油时只能单向流通,但当K通压力油时能双向流通
2、换向阀:
利用阀芯和阀体的相对运动,使油路接通、关断或变换油流的方向,从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。
（1按改变阀芯位置的操纵方式不同可分为:
手动、机动、电磁、液动和电液动换向阀;
按阀芯相对于阀体的运动方式:
滑阀、转阀;按阀芯工作时在阀体中所处的位置:
二
位、三位等;按换向阀所控制的通路数不同:
二通、三通、四通和五通等。
（2换向阀滑阀机能:
是指滑阀在中间位置时的通路形式,一般用英文字母表示,常见的有O、P、Y、K、H、M、X等几种。
三、流量控制阀——分为:
节流阀、调速阀
流量控制阀是依靠改变阀口通流面积（节流口局部阻力的大小或通流通道的长短来控制流量的控制阀。
1、节流阀:
（1节流阀的节流口通常有三种基本形式:
薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔。
为保证流量稳定、节流口的形式以薄壁小孔较为理想。
二位二通
二位五通
二位三通
三位四通二位四通三位五通
注意:
P为进油口,T为出油口,有多少个字母表示有几通,有多少个方框表示有几位
O型H型P型Y型K型M型X型
8.（09·广东理科基础·9物体在合外力作用下做直线运动的v一t图象如图所示。
下列表述正确的是（A
A.在0—1s内,合外力做正功
B.在0—2s内,合外力总是做负功
C.在1—2s内,合外力不做功
D.在0—3s内,合外力总是做正功
解析:
根据物体的速度图象可知,物体0-1s内做匀加速合外力做正功,A正确;1-3s内做匀减速合外力做负功。
根据动能定理0到3s内,1—2s内合外力做功为零。
9.（09·山东·17某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示,据此判断图乙（F表示物体所受合力,x表示物体的位移四个选项中正确的是（B
解析:
由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动,所以前两秒受力恒定,2s-4s做正方向匀加速直线运动,所以受力为负,且恒定,4s-6s做负方向匀加速直线运动,所以受力为负,恒定,6s-8s做负方向匀减速直线运动,所以受力为正,恒定,综上分析B正确。
考点:
v-t图象、牛顿第二定律
提示:
在v-t图象中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动,加速度恒定,受力恒定。
速度——时间图象特点:
①因速度是矢量,故速度——时间图象上只能表示物体运动的两个方向,t轴上方代表的“正方向”,t轴下方代表的是“负方向”,所以“速度——时间”图象只能描述物体做“直线运动”的情况,如果做曲线运动,则画不出物体的“位移——时间”图象;
②“速度——时间”图象没有时间t的“负轴”,因时间没有负值,画图要注意这一点;③“速度——时间”图象上图线上每一点的斜率代表的该点的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向;
④“速度——时间”图象上表示速度的图线与时间轴所夹的“面积”表示物体的位移。
10.（09·广东文科基础·56下列运动图象中表示质点做匀变速直线运动的是（C
二、非选择题
11.（09年福建卷21.如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。
一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。
一质量为m、带电量为q（q>0的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g。
（1求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1
（2若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释
放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W;
（3从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整
个过程中速度与时间关系v-t图象。
图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量。
（本小题不要求写出计算过程............
答案:
（1θsin201mgqEmst+=;（2sin（sin（2102k
qEmgsqEmgmvWm++∙+-=θθ;
（3
解析:
本题考查的是电场中斜面上的弹簧类问题。
涉及到匀变速直线运动、运用动能定理处理变力功问题、最大速度问题和运动过程分析。
（1滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有
qE+mgsinθ=ma①2102
1ats=②联立①②可得θ
sin201mgqEmst+=③（2滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为0x,则有
0sinkxqEmg=+θ④
从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得021（sin（20-=
++∙+mmmvWxxqEmgθ⑤联立④⑤可得sin（sin（2102k
qEmgsqEmgmvWm++∙+-=θθs（3如图
12.（09·江苏·13（15分航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2㎏,动力系统提供的恒定升力F=28N。
试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。
设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2。
（1第一次试飞,飞行器飞行t1=8s时到达高度H=64m。
求飞行器所阻力f的大小;
（2第二次试飞,飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力。
求飞行器能达到的最大高度h;（3为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。
解析:
（1第一次飞行中,设加速度为1a匀加速运动2112
1taH=由牛顿第二定律1mafmgF=--
解得（4Nf=
（2第二次飞行中,设失去升力时的速度为1v,上升的高度为1s匀加速运动22112
1tas=设失去升力后的速度为2a,上升的高度为2s
液压复
（2）工作原理：
502宿舍出版，如有雷同纯属盗版11阀芯跟阀体之间形成节流口，通过调节手把可以调节节流口的大小，从而控制通过阀的流量大小注意：
液体流经薄壁（l/d≤0.5）小孔的流量（l为孔长，d为孔径）推导出流经小孔的流量：
q=CdA2∆pρA：
孔口节流面积；Cd：
孔口流量系数；∆p
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