华中科技大学液压与气压传动试题.docx
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华中科技大学液压与气压传动试题
华中科技大学-液压与气压传动试题
华中科技大学机械科学与工程学院
2011——2012学年度第二学期
《液压与气压传动》考试试卷（A卷）
（考试时间：
150分钟考试方式：
闭卷）
专业班级：
学号：
考试卡号：
姓名：
题号
一
二
三
四
五
总分
分数
一．填空题（每题2分，共20分）
1．液压传动装置由（）、（）、（）和（）四部分组成，其中（）和（）为能量转换装置。
2．变量泵是指（）可以改变的液压泵，常见的变量泵有（）、（）、（）其中（）和（）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（）是通过改变斜盘倾角来实现变量。
3．斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为（与）、（与）、（与）。
4．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是（）腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是（）腔。
5．齿轮泵产生泄漏的间隙为（）间隙和（）间隙，此外还存在（）间隙，其中（）泄漏占总泄漏量的80%～85%。
6．双作用叶片泵的定子曲线由两段（）、两段（）及四段（）组成，吸、压油窗口位于（）段。
7．溢流阀为（）压力控制，阀口常（），先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。
定值减压阀为（）压力控制，
阀口常（），先导阀弹簧腔的泄漏油必须（）。
8．选用过滤器应考虑（）、（）、（）和其它功能，它在系统中可安装在（）、（）、（）和单独的过滤系统中。
9．在变量泵—变量马达调速回路中，为了在低速时有较大的输出转矩、在高速时能提供较大功率，往往在低速段，先将（）调至最大，用（）调速；在高速段，（）为最大，用（）调速。
10．气动三大件是气动元件及气动系统使用压缩空气的最后保证，三大件是指（）、（）、（）。
二．选择题（每题2分，共20分）
1．双作用叶片泵具有（）的结构特点；而单作用叶片泵具有（）的结构特点。
（多选）
（A）作用在转子和定子上的液压径向力平衡
（B）所有叶片的顶部和底部所受液压力平衡
（C）不考虑叶片厚度，瞬时流量是均匀的
（D）改变定子和转子之间的偏心可改变排量
2．一水平放置的双伸出杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸浮动，其中位机能应选用（）；要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸闭锁不动，其中位机能应选用（）。
（A）O型（B）M型（C）Y型（D）H型
3．在下面几种调速回路中，（）中的溢流阀是安全阀，（）中的溢流阀是稳压阀。
（多选）
（A）定量泵和调速阀的进油节流调速回路
（B）定量泵和旁通型调速阀的节流调速回路
（C）定量泵和节流阀的旁路节流调速回路
（D）定量泵和变量马达的闭式调速回路
4．顺序阀在系统中作卸荷阀用时，应选用（）型，作背压阀时，应选用（）型。
（A）内控内泄式（B）内控外泄式（C）外控内泄式（D）外控外泄式
5．在下列调速回路中，（）为流量适应回路，（）为功率适应回路。
（多选）
（A）限压式变量泵和调速阀组成的调速回路
（B）差压式变量泵和节流阀组成的调速回路
（C）定量泵和旁通型调速阀（溢流节流阀）组成的调速回路
（D）恒功率变量泵调速回路
6．已知单活塞杠液压缸的活塞直径D为活塞直径d的两倍，差动连接的快进速度等于非差动连接前进速度的（）；差动连接的快进速度等于快退速度的（）。
（A）1倍（B）2倍（C）3倍（D）4倍
7．三位四通电液换向阀的液动滑阀为弹簧对中型，其先导电磁换向阀中位必须是（）机能，而液动滑阀为液压对中型，其先导电磁换向阀中位必须是（）机能。
（A）H型（B）M型（C）Y型（D）P型
8．在定量泵－变量马达的容积调速回路中，如果液压马达所驱动的负载转矩变小，若不考虑泄漏的影响，试判断马达转速（）；泵的输出功率（）。
（A）增大（B）减小（C）基本不变（D）无法判断
9．用同样定量泵，节流阀，溢流阀和液压缸组成下列几种节流调速回路，（）能够承受负值负载，（）的速度刚性最差，而回路效率最高。
（A）进油节流调速回（B）回油节流调速回路（C）旁路节流调速回路
10．在亚声速流动时，管道截面缩小，气流速度（）；在超声速流动时，管道截面扩大，气流速度（）。
（A）增加（B）不变（C）减小
三．问答题（共22分）
1．液压传动中常用的液压泵分为哪些类型？
（5分）
2．溢流阀在液压系统中有何功用？
（5分）
3．常见的液压基本回路有几类？
各起什么作用？
（6分）
4．齿轮泵的径向力不平衡是怎样产生的?
会带来什么后果?
消除径向力不平衡的措施有哪些?
（6分）
四．分析题（18分）
1．已知一个节流阀的最小稳定流量为qmin，液压缸两腔面积Ａ1>Ａ2，缸的负载为F。
如果分别组成进油节流调速和回油节流调速回路，试分析：
1）进油、回油节流调速哪个回路能使液压缸获得更低的最低运动速度。
2）在判断哪个回路能获得最低的运动速度时，应将下述哪些参数保持相同，方能进行比较。
3）此时，两个回路中泵的出口压力是否相等（要求写出压力表达式）？
（共10分）
2．如图所示的系统中，主工作缸Ⅰ负载阻力FⅠ=2000N，夹紧缸II在运动时负载阻力很小可忽略不计。
两缸大小相同，大腔面积A1=20cm2，小腔有效面积A2=10cm2，溢流阀调整值py=30×105Pa，减压阀调整值pj=15×105Pa。
试分析：
1）当夹紧缸II运动时：
pa和pb分别为多少？
2）当夹紧缸II夹紧工件时：
pa和pb分别为多少？
3）夹紧缸II需要承受的最高压力pmax为多少？
（共8分）
五．计算题（共20分）
1．如图所示回路中A1=80X10-4m2,A2=40X10-4m2,立式液压缸活塞与重物自重W=6kN，活塞运动时的摩擦阻力Ff=2kN，向下工进时的工作负载FL=24kN。
系统停止工作时应保证液压缸活塞不因自重而下滑。
求顺序阀和溢流阀的最小调定压力px，py。
（6分）
2．泵和马达组成系统，已知泵输出油压pp＝100×105Pa，排量Vp=10cm3/r，机械效率ηmp=0.95，容积效率ηvp=0.9；马达排量VM=10cm3/r，机械效率ηmM=0.95，，容积效率ηvM=0.9，泵出口处到马达入口处管路的压力损失为5×105Pa，马达回油管和泵吸油管的压力损失不计，试求：
1）泵转速为1500r/min时，所需的驱动功率Prp；（W）2）泵输出的液压功率Pop；（W）3）马达输出转速nM；（r/min）4）马达输出功率PM；（W）5）马达输出转矩TM。
（Ｎ.ｍ）（14分）
A卷答案
一．填空题（每题2分，共20分）
1．液压传动装置由（）、（）、（）和（）四部分组成，其中（）和（）为能量转换装置。
（动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件；动力元件、执行元件）
2．变量泵是指（）可以改变的液压泵，常见的变量泵有（）、（）、（）其中（）和（）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（）是通过改变斜盘倾角来实现变量。
（排量；单作用叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵；单作用叶片泵、径向柱塞泵；轴向柱塞泵）
3．斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为（与）、（与）、（与）。
（柱塞与缸体、缸体与配油盘、滑履与斜盘）
4．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是（）腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是（）腔。
（吸油；压油）
5．齿轮泵产生泄漏的间隙为（）间隙和（）间隙，此外还存在（）间隙，其中（）泄漏占总泄漏量的80%～85%。
（端面、径向；啮合；端面）
6．双作用叶片泵的定子曲线由两段（）、两段（）及四段（）组成，吸、压油窗口位于（）段。
（大半径圆弧、小半径圆弧、过渡曲线；过渡曲线）
7．溢流阀为（）压力控制，阀口常（），先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。
定值减压阀为（）压力控制，阀口常（），先导阀弹簧腔的泄漏油必须（）。
（进口；闭；出口；开；单独引回油箱）
8．选用过滤器应考虑（）、（）、（）和其它功能，它在系统中可安装在（）、（）、（）和单独的过滤系统中。
（过滤精度、通流能力、机械强度；泵的吸油口、泵的压油口、系统的回油路上）
9．在变量泵—变量马达调速回路中，为了在低速时有较大的输出转矩、在高速时能提供较大功率，往往在低速段，先将（）调至最大，用（）调速；在高速段，（）为最大，用（）调速。
（马达排量，变量泵；泵排量，变量马达）
10．气动三大件是气动元件及气动系统使用压缩空气的最后保证，三大件是指（）、（）、（）。
（分水滤气器、减压阀、油雾器）
二．选择题（每题2分，共20分）
1．双作用叶片泵具有（）的结构特点；而单作用叶片泵具有（）的结构特点。
（多选）
（A）作用在转子和定子上的液压径向力平衡
（B）所有叶片的顶部和底部所受液压力平衡
（C）不考虑叶片厚度，瞬时流量是均匀的
（D）改变定子和转子之间的偏心可改变排量（A、C；B、D）
2．一水平放置的双伸出杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸浮动，其中位机能应选用（）；要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸闭锁不动，其中位机能应选用（）。
（A）O型（B）M型（C）Y型（D）H型（D；B）
3．在下面几种调速回路中，（）中的溢流阀是安全阀，（）中的溢流阀是稳压阀。
（多选）
（A）定量泵和调速阀的进油节流调速回路
（B）定量泵和旁通型调速阀的节流调速回路
（C）定量泵和节流阀的旁路节流调速回路
（D）定量泵和变量马达的闭式调速回路
（B、C、D；A）
4．顺序阀在系统中作卸荷阀用时，应选用（）型，作背压阀时，应选用（）型。
（A）内控内泄式（B）内控外泄式（C）外控内泄式（D）外控外泄式
（C；A）
5．在下列调速回路中，（）为流量适应回路，（）为功率适应回路。
（多选）
（A）限压式变量泵和调速阀组成的调速回路
（B）差压式变量泵和节流阀组成的调速回路
（C）定量泵和旁通型调速阀（溢流节流阀）组成的调速回路
（D）恒功率变量泵调速回路
（A、B、D；B）
6．已知单活塞杠液压缸的活塞直径D为活塞直径d的两倍，差动连接的快进速度等于非差动连接前进速度的（）；差动连接的快进速度等于快退速度的（）。
（A）1倍（B）2倍（C）3倍（D）4倍（D；C）
7．三位四通电液换向阀的液动滑阀为弹簧对中型，其先导电磁换向阀中位必须是（）机能，而液动滑阀为液压对中型，其先导电磁换向阀中位必须是（）机能。
（A）H型（B）M型（C）Y型（D）P型（C；D）
8．在定量泵－变量马达的容积调速回路中，如果液压马达所驱动的负载转矩变小，若不考虑泄漏的影响，试判断马达转速（）；泵的输出功率（）。
（A）增大（B）减小（C）基本不变（D）无法判断（C；B）
9．用同样定量泵，节流阀，溢流阀和液压缸组成下列几种节流调速回路，（）能够承受负值负载，（）的速度刚性最差，而回路效率最高。
（A）进油节流调速回（B）回油节流调速回路（C）旁路节流调速回路
（B、C）
10．在亚声速流动时，管道截面缩小，气流速度（）；在超声速流动时，管道截面扩大，气流速度（）。
（A）增加（B）不变（C）减小（A；A）
三．问答题（共22分）
1．液压传动中常用的液压泵分为哪些类型？
（5分）
答：
1）按液压泵输出的流量能否调节分类有定量泵和变量泵。
定量泵：
液压泵输出流量不能调节，即单位时间内输出的油液体积是一定的。
变量泵：
液压泵输出流量可以调节，即根据系统的需要，泵输出不同的流量。
（3分）
2）按液压泵的结构型式不同分类有齿轮泵（外啮合式、内啮合式）、叶片泵（单作用式、双作用式）、柱塞泵（轴向式、径向式）螺杆泵。
（2分）
2．溢流阀在液压系统中有何功用？
（5分）
答：
溢流阀在液压系统中很重要，特别是定量泵系统，没有溢流阀几乎不可能工作。
它的主要功能有如下几点：
1）起稳压溢流作用。
2）起安全阀作用。
3）作卸荷阀用。
4）作远程调压阀用。
5）作高低压多级控制用。
6）用于产生背压。
（答对5个及以上给5分）
3．常见的液压基本回路有几类？
各起什么作用？
（6分）
答：
常见的液压基本回路有三大类：
1）方向控制回路，它在液压系统中的作用是控制执行元件的启动、停止或改变运动方向。
2）压力控制回路，它的作用利用压力控制阀来实现系统的压力控制，用来实现稳压、减压，增压和多级调压等控制，满足执行元件在力或转矩上的要求。
3）速度控制回路，它是液压系统的重要组成部分，用来控制执行元件的运动速度。
（每个回路2分）
4．齿轮泵的径向力不平衡是怎样产生的?
会带来什么后果?
消除径向力不平衡的措施有哪些?
（6分）
答：
齿轮泵产生径向力不平衡的原因有三个方面：
一是液体压力产生的径向力。
这是由于齿轮泵工作时，压油腔的压力高于吸油腔的压力，并且齿顶圆与泵体内表面存在径向间隙，油液会通过间隙泄漏，因此从压油腔起沿齿轮外缘至吸油腔的每一个齿间内的油压是不同的，压力逐渐递减。
二是齿轮传递力矩时产生的径向力。
这一点可以从被动轴承早期磨损得到证明，径向力的方向通过齿轮的啮合线，使主动齿轮所受合力减小，使被动齿轮所受合力增加。
三是困油现象产生的径向力，致使齿轮泵径向力不平衡现象加剧。
（3分）
齿轮泵由于径向力不平衡，把齿轮压向一侧，使齿轮轴受到弯曲作用，影响轴承寿命，同时还会使吸油腔的齿轮径向间隙变小，从而使齿轮与泵体内产生摩擦或卡死，影响泵的正常工作。
（1分）
消除径向力不平衡的措施：
1）缩小压油口的直径，使高压仅作用在一个齿到两个齿的范围，这样压力油作用在齿轮上的面积缩小了，因此径向力也相应减小。
有些齿轮泵，采用开压力平衡槽的办法来解决径向力不平衡的问题。
如此有关零件（通常在轴承座圈）上开出四个接通齿间压力平衡槽，并使其中两个与压油腔相通，另两个与吸油腔相通。
这种办法可使作用在齿轮上的径向力大体上获得平衡，但会使泵的高低压区更加接近，增加泄漏和降低容积效率。
（2分）
四．分析题（18分）
1．已知一个节流阀的最小稳定流量为qmin，液压缸两腔面积Ａ1>Ａ2，缸的负载为F。
如果分别组成进油节流调速和回油节流调速回路，试分析：
1）进油、回油节流调速哪个回路能使液压缸获得更低的最低运动速度。
2）在判断哪个回路能获得最低的运动速度时，应将下述哪些参数保持相同，方能进行比较。
3）此时，两个回路中泵的出口压力是否相等（要求写出压力表达式）？
（共10分）
解：
1）进油节流调速系统活塞运动速度v1=qmin/A1；
出口节流调速系统活塞运动速度v2=qmin/A2
因Ａ1>Ａ2，故进油节流调速可获得最低的最低速度。
（2分）
2）节流阀的最小稳定流量是指某一定压差下（2～3×105Pa），节流阀在最小允许开度ATmin时能正常工作的最小流量qmin。
因此在比较哪个回路能使液压缸有较低的运动速度时，就应保持节流阀最小开口量ATmin和两端压差△p相同的条件。
（4分）
3）设进油节流调速回路的泵压力为pp1,节流阀压差为△p1则：
设出口调速回路液压缸大腔压力（泵压力）为pp2，节流阀压差为△p2，则：
由最小稳定流量qmin相等的定义可知：
△p1=△p2即：
为使两个回路分别获得缸最低运动速度，两个泵的调定压力是不相等的。
（4分）
2．如图所示的系统中，主工作缸Ⅰ负载阻力FⅠ=2000N，夹紧缸II在运动时负载阻力很小可忽略不计。
两缸大小相同，大腔面积A1=20cm2，小腔有效面积A2=10cm2，溢流阀调整值py=30×105Pa，减压阀调整值pj=15×105Pa。
试分析：
1）当夹紧缸II运动时：
pa和pb分别为多少？
2）当夹紧缸II夹紧工件时：
pa和pb分别为多少？
3）夹紧缸II需要承受的最高压力pmax为多少？
（共8分）
解：
1）2）由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上，属回油节流调速。
因此无论夹紧缸在运动时或夹紧工件时，减压阀均处于工作状态，pA=pj=15×105Pa。
溢流阀始终处于溢流工况，pB=py=30×105Pa。
（4分）
3）当夹紧缸负载阻力FII=0时，在夹紧缸的回油腔压力处于最高值：
（4分）
五．计算题（共20分）
1．如图所示回路中A1=80X10-4m2,A2=40X10-4m2,立式液压缸活塞与重物自重W=6kN，活塞运动时的摩擦阻力Ff=2kN，向下工进时的工作负载FL=24kN。
系统停止工作时应保证液压缸活塞不因自重而下滑。
求顺序阀和溢流阀的最小调定压力px，py。
（6分）
解：
1Mpa，3Mpa。
（3分，3分）
2．泵和马达组成系统，已知泵输出油压pp＝100×105Pa，排量Vp=10cm3/r，机械效率ηmp=0.95，容积效率ηvp=0.9；马达排量VM=10cm3/r，机械效率ηmM=0.95，，容积效率ηvM=0.9，泵出口处到马达入口处管路的压力损失为5×105Pa，马达回油管和泵吸油管的压力损失不计，试求：
1）泵转速为1500r/min时，所需的驱动功率Prp；（W）2）泵输出的液压功率Pop；（W）3）马达输出转速nM；（r/min）4）马达输出功率PM；（W）5）马达输出转矩TM。
（Ｎ.ｍ）（14分）
解：
（2632、2250；1215；1828；14.37）（3分，3分，3分，2分）
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