液压与气压传动试题及答案(一)

一、填空题

1．液压系统中的压力取决于（ ），执行元件的运动速度取决于（ ） 。 （ 负载 ；流量）

2．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）

3． 液体在管道中存在两种流动状态，（ ）时粘性力起主导作用，（ ）时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用（ ）来判断。 （层流；紊流；雷诺数）

4．在研究流动液体时，把假设既（ ）又（ ）的液体称为理想流体。 （无粘性；不可压缩）

5．由于流体具有（ ），液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由（ ） 损失和（ ） 损失两部分组成。 （粘性；沿程压力；局部压力）

6．液流流经薄壁小孔的流量与（ ） 的一次方成正比，与（ ） 的1/2次方成正比。通过小孔的流量对（ ）不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。 （小孔通流面积；压力差；温度）

7．通过固定平行平板缝隙的流量与（ ）一次方成正比，与（ ）的三次方成正比，这说明液压元件内的（ ）的大小对其泄漏量的影响非常大 。 （压力差；缝隙值；间隙）

8． 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）

9．液压泵的实际流量比理论流量（ ）；而液压马达实际流量比理论流量（ ） 。 （大；小）

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10．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）

二、选择题

1．流量连续性方程是（ ）在流体力学中的表达形式，而伯努力方程是（ ）在流体力学中的表达形式。

（A）能量守恒定律 （B）动量定理 （C）质量守恒定律 （D）其他 （C；A）

2．液体流经薄壁小孔的流量与孔口面积的（ ）和小孔前后压力差的（ ）成正比。

（A）一次方 （B）1/2次方 （C）二次方 （D）三次方 （A；B）

3．流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的（ ）和缝隙前后压力差的（ ）成正比。

（A）一次方 （B）1/2次方 （C）二次方 （D）三次方 （D；A）

4．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。

（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）

5．一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）

6．有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口，泵的出口压力为（ ）；并联在液压泵的出口，泵的出口压力又为（ ）。

（A） 5MPa （B） 10MPa （C）15MPa （D）20MPa （C；A）

7．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。

(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

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(D) 定量泵和变量马达的闭式调速回路 （B、C、D ；A ）

8．为平衡重力负载，使运动部件不会因自重而自行下落，在恒重力负载情况下，采用（ ）顺序阀作平衡阀，而在变重力负载情况下，采用（ ）顺序阀作限速锁。

（A）内控内泄式 （B）内控外泄式 （C）外控内泄式 D）外控外泄式 （B；D）

9．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）

10．双伸出杠液压缸，采用活塞杠固定安装，工作台的移动范围为缸筒有效行程的（ ）；采用缸筒固定安置，工作台的移动范围为活塞有效行程的（ ）。

（A）1倍 （B）2倍 （C）3倍 （D）4倍 （B；C）

11．对于速度大、换向频率高、定位精度要求不高的平面磨床，采用（ ）液压操纵箱；对于速度低、换向次数不多、而定位精度高的外圆磨床，则采用（ ）液压操纵箱。

(A) 时间制动控制式 （B）行程制动控制式

（C）时间、行程混合控制式 （D）其他 （A、C；B）

12．要求多路换向阀控制的多个执行元件实现两个以上执行机构的复合动作，多路换向阀的连接方式为（ ），多个执行元件实现顺序动作，多路换向阀的连接方式为（ ）。

（A）串联油路 （B）并联油路 （C）串并联油路 （D）其他 （A；C）

三、判断题

1．液压缸活塞运动速度只取决于输入流量的大小，与压力无关。 （○） 2．液体流动时，其流量连续性方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 （×）

3．理想流体伯努力方程的物理意义是：在管内作稳定流动的理想流体，在任一截面上的压力能、势能和动能可以互相转换，但其总和不变。 （○）

4．雷诺数是判断层流和紊流的判据。 （×）

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5．薄壁小孔因其通流量与油液的粘度无关，即对油温的变化不敏感，因此，常用作调节流量的节流器。 （○）

6．流经缝隙的流量随缝隙值的增加而成倍增加。 （×）

7．流量可改变的液压泵称为变量泵。 （×）

8．定量泵是指输出流量不随泵的输出压力改变的泵。 （×）

9．当液压泵的进、出口压力差为零时，泵输出的流量即为理论流量。 （○）

10．配流轴式径向柱塞泵的排量q与定子相对转子的偏心成正比，改变偏心即可改变排量。 （○）

四、名词解释

1．帕斯卡原理（静压传递原理）

（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液体各点。） 2．系统压力

（系统中液压泵的排油压力。）

3．运动粘度

（动力粘度μ和该液体密度ρ之比值。）

4．液动力

（流动液体作用在使其流速发生变化的固体壁面上的力。）

5．层流

（粘性力起主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动，层次分明的流动状态。）

6．紊流 （惯性力起主导作用，高速流动时液体质点间的粘性不再约束质点，完全紊乱的流动状态。）

7．沿程压力损失

（液体在管中流动时因粘性摩擦而产生的损失。）

8．局部压力损失

（液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向急剧发生变化，产生漩涡并出现强烈的紊动现象，由此造成的压力损失）

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五、分析题

1．如图所示定量泵输出流量为恒定值qp ，如在泵的出口接一节流阀，并将阀的开口调节的小一些，试分析回路中活塞运动的速度v和流过截面P，A，B三点流量应满足什么样的关系（活塞两腔的面积为A1和A2，所有管道的直径d相同）。

解：图示系统为定量泵，表示输出流量qP不变。根据连续性方程，当阀的开口开小一些，通过阀口的流速增加，但通过节流阀的流量并不发生改变，qA= qp ，因此该系统不能调节活塞运动速度v，如果要实现调速就须在节流阀的进口并联一溢流阀，实现泵的流量分流。

连续性方程只适合于同一管道，活塞将液压缸分成两腔，因此求qB不能直接使用连续性方程。根据连续性方程，活塞运动速度v = qA/A1，qB = qA/A1=（A2 / A1）qP

2．如图所示节流阀调速系统中，节流阀为薄壁小孔，流量系数C=0.67，油的密度ρ=900kg/ cm3，先导式溢流阀调定压力py=12×105Pa，泵流量q=20l/min，活塞面积A1=30cm2，载荷Ｆ=2400N。试分析节流阀开口（面积为AT）在从全开到逐渐调小过程中，活塞运动速度如何变化及溢流阀的工作

状态。

解：节流阀开口面积有一临界值ATo。当AT>ATo时，虽然节流开口调小，但活塞运动速度保持不变，溢流阀阀口关闭起安全阀作用；当AThttp://www.xinlongban.com/

液压缸工作压力p1FA12400(3010)48105Pa

液压泵工作压力ppp1p

式中 △p为节流阀前后压力差，其大小与通过的流量有关。

3．已知一个节流阀的最小稳定流量为qmin，液压缸两腔面积不等，即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。

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）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。

设进油节流调速回路的泵压力为pp1,节流阀压差为△p1则：

pp1FA1p1 p1pp1FA1

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： A1pp2Fp2A2 p2pp2A1A2FA2 由最小稳定流量qmin相等的定义可知：△p1=△p2 即：

pp1pp2A1A2FA1FA2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 pp1、 pp2 是不相等的。

4．在图示的回路中，旁通型调速阀（溢流节流阀）装在液压缸的回油路上，通过分析其调速性能判断下面哪些结论是正确的。（A）缸的运动速度不受负载变化的影响，调速性能较好；（B）溢流节流阀相当于一个普通节流阀，只起回油路节流调速的作用，缸的运动速度受负载变化的影响；（C）溢流节流阀两端压差很小，液压缸回油腔背压很小，不能进行调速。

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解：只有C正确，当溢流节流阀装在回油路上，节流阀出口压力为零，差压式溢流阀有弹簧的一腔油液压力也为零。当液压缸回油进入溢流节流阀的无弹簧腔时，只要克服软弹簧的作用力，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，溢流节流阀两端压差很小，在液压缸回油腔建立不起背压，无法对液压缸实现调速。

5．如图所示的回路为带补油装置的液压马达制动回路，说明图中三个溢流阀和单向阀的作用。

解：液压马达在工作时，溢流阀5起安全作用。制动时换向阀切换到中位，液压马达靠惯性还要继续旋转，故产生液压冲击，溢流阀1，2分别用来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力，起制动缓冲作用。另一方面，由于液压马达制动过程中有泄漏，为避免马达在换向制动过程中产生吸油腔吸空现象，用单向阀3和4从油箱向回路补油。

六、问答题

1．是门元件与非门元件结构相似，是门元件中阀芯底部有一弹簧，非门元件中却没有，说明是门元件中弹簧的作用，去掉该弹簧是门元件能否正常工作，为什么？

答：当“是门”元件正常工作时，气流由气源流向输出口S，若由于某种原因使气源压力p为零而输出仍保持压力，则输出口S气流会回流到气源口，输出口S的污秽会进入是门元件甚至是门元件前的其它控制阀。这种情况应该避免。故采用弹簧使是门元件阀芯复位，防止输出口S气流回流。此中情况下非门元件输出口S回流气流正好使阀芯关断，故不需弹簧。

2．简述压缩空气净化设备及其主要作用。

答：压缩空气净化设备一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。后冷却器安装在空气压缩机出口管道上，它将压缩空气中油雾和水汽达到饱和使其大部分凝结成滴而析出。油水分离器安装在后冷却器后的管道上，作用是分离压缩空气中所含的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。贮气罐的主要作用是贮存一定数量的压缩空气，减少气源输出气流脉动，增加气流连续性，进一步分离压缩空气中的水分和油分。干燥器的作用是进一步除去压缩空气中含有的水分、油分、颗粒杂质等，使压缩空气干燥。

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3．试比较截止式气动逻辑元件和膜片式气动逻辑元件的特点。 答：（1）在工作原理上：高压截止式逻辑元件的动作是依靠气压信号推动阀芯或通过膜片变形推动阀芯动作，改变气流的通路以实现一定的逻辑功能；高压膜片式逻辑元件由带阀口的气室和能够摆动的膜片构成，它通过膜片两侧造成压力差使膜片向一侧摆动，从而开关相应的阀口，使气流的流向、流路切换，以实现各种逻辑控制功能。

（2）在性能上各有长处：高压截止式逻辑元件的阀芯是自由圆片或圆柱体，检查、维修、安装方便，行程短，流量大。高压膜片式逻辑元件结构简单，内部可动部件摩擦小，寿命长，密封性好。

4．简述冲击气缸的工作过程及工作原理。 答：它的工作过程可简单地分为三个阶段。第一段，气源由孔A供气，孔B排气，活塞上升并用密封垫封住喷嘴，气缸上腔成为密封的储气腔。第二段，气源改由孔A排气，孔B进气。由于上腔气压作用在喷嘴上面积较小，而下腔作用面积较大，可使上腔贮存很高的能量。第三段，上腔压力增大，下腔压力继续降低，上下腔压力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔的气体迅速充入到活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向下运动，气体的压力能转换为活塞的动能，利用这个能量对工件冲击做工，产生很大的冲击力。

5．使用气动马达和气缸时应注意那些事项？

答：气动马达在使用中必须得到良好的润滑。一般在整个气动系统回路中，在气动马达控制阀前设置油雾器，并按期补油，使油雾混入空气后进入气动马达，从而达到充分润滑。

气缸在使用时应注意环境温度为-35~+80℃；安装前应在1.5倍工作压力下进行试验，不应漏气；装配时所有工作表面应涂以润滑脂；安装的气源进口处必须设置油雾器，并在灰大的场合安装防尘罩；安装时应尽可能让活塞杆承受轴线上的拉力载荷；在行程中若载荷有变化，应该使用输出力充裕的气缸，并附设缓冲装置；多数情况下不使用满行程。

6．简述气压传动系统对其工作介质—压缩空气的主要要求。 答：气动系统要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量，具有一定的净化程度，所含杂质（油、水及灰尘等）粒径一般不超过以下数值：气缸、膜片式和截止式气动元件—不大于50μm，气动马达、硬配滑阀—不大于25μm，射流元件—10μm左右。

7．液压传动中常用的液压泵分为哪些类型？

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。

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。

8．如果与液压泵吸油口相通的油箱是完全封闭的，不与大气相通，液压泵能否正常工作？

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答：液压泵是依靠密闭工作容积的变化，将机械能转化成压力能的泵，常称为容积式泵。液压泵在机构的作用下，密闭工作容积增大时，形成局部真空，具备了吸油条件；又由于油箱与大气相通，在大气压力作用下油箱里的油液被压入其内，这样才能完成液压泵的吸油过程。如果将油箱完全封闭，不与大气相通，于是就失去利用大气压力将油箱的油液强行压入泵内的条件，从而无法完成吸油过程，液压泵便不能工作了。

9．什么叫液压泵的工作压力，最高压力和额定压力？三者有何关系？ 答：液压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。液压泵的工作压力与外负载有关，若外负载增加，液压泵的工作压力也随之升高。

液压泵的最高工作压力是指液压泵的工作压力随外载的增加而增加，当工作压力增加到液压泵本身零件的强度允许值和允许的最大泄漏量时，液压泵的工作压力就不再增加了，这时液压泵的工作压力为最高工作压力。

液压泵的额定压力是指液压泵在工作中允许达到的最高工作压力，即在液压泵铭牌或产品样本上标出的压力。

考虑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。在液压系统中，定量泵的工作压力由溢流阀调定，并加以稳定；变量泵的工作压力可通过泵本身的调节装置来调整。应当指出，千万不要误解液压泵的输出压力就是额定压力，而是工作压力。

10．什么叫液压泵的排量，流量，理论流量，实际流量和额定流量？他们之间有什么关系？ 答：液压泵的排量是指泵轴转一转所排出油液的体积，常用V表示，单位为ml/r。液压泵的排量取决于液压泵密封腔的几何尺寸，不同的泵，因参数不同，所以排量也不一样。

液压泵的流量是指液压泵在单位时间内输出油液的体积，又分理论流量和实际流量。

理论流量是指不考虑液压泵泄漏损失情况下，液压泵在单位时间内输出油液的体积，常用qt表示，单位为l/min（升/分）。排量和理论流量之间的关系是：

qtnV1000(lmin)

式中 n——液压泵的转速（r/min）；q——液压泵的排量（ml/r）

实际流量q是指考虑液压泵泄漏损失时，液压泵在单位时间内实际输出的油液体积。由于液压泵在工作中存在泄漏损失，所以液压泵的实际输出流量小于理论流量。

额定流量qs是指泵在额定转速和额定压力下工作时，实际输出的流量。泵的产品样本或铭牌上标出的流量为泵的额定流量。

七、计算题

1．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α= 22°30′，转速n=960r/min，输出压力p=10MPa，容积效率ηv=0.95，

3

机械效率ηM=0.9时，试求： 1） 泵的理论流量；（m/s） 2） 泵的实际流量；

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（m3/s） 3） 所需电机功率。（kW）（0 .0012；0 .00114 ；11.3 ）

2．有一径向柱塞液压马达，其平均输出扭矩T=24.5Nm，工作压力p=5MPa，最小转速nmin=2 r/min，最大转速nmax=300 r/min，容积效率ηv=0.9，求所需的最小流量和最大流量为多少？（m3/s） （1.1×10-6；170×10-6）

3．有一齿轮泵，铭牌上注明额定压力为10Mpa，额定流量为16l/min ，额定转速为1000r/m，拆开实测齿数z=12，齿宽B=26mm，齿顶圆直径De＝45mm，求：1）泵在额定工况下的容积效率 ηv(%)； 2）在上述情况下，当电机的输出功率为3.1kW时，求泵的机械效率ηm和总效率η(%)。 (90.73；94.8、86)

4.用一定量泵驱动单活塞杆液压缸，已知活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，被驱动的负载∑R=1.2×105N。有杆腔回油背压为0.5Mpa，设缸的容积效率ηv=0.99，机械效率ηm=0.98，液压泵的总效率η=0.9。求：1）当活塞运动速度为100mm/s时液压泵的流量（l/min）；2）电机的输出功率（kW）。(47.6；13.96)

5．有一液压泵，当负载压力为p＝80×105Pa时，输出流量为96l/min，而负载压力为100×105Pa时，输出流量为94l/min。用此泵带动一排量V=80cm3/r的液压马达，当负载扭矩为120Ｎ.ｍ时，液压马达机械效率为0.94，其转速为1100r/min。求此时液压马达的容积效率。（%）（93.6）

6．增压缸大腔直径D=90mm，小腔直径d=40mm，进口压力为p1＝63×105Pa ，流量为q1=0.001 m3/s，不计摩擦和泄漏，求出口压力p2和流量q2各为多少？（MPa、m3/s）（31.9；0 .198×10-3）

7．在图示液压系统中，泵的额定压力为ps＝25×105Pa，流量q=10l/min，溢流阀调定压力 py＝18×105Pa，两油缸活塞面积相等，A1=A2=30 cm2，负载R1=3000N，R2=4200N其他忽略不计。试分析：1）液压泵启动后两个缸速度分别是多少（m/s）；2）各缸的输出功率和泵的最大输出功率可达多少（W）。( .056、.056 ；168、235、300 )

8．如图所示，如果液压缸两腔的面积A1 =100 cm2， A2=40 cm2，泵的供油量q=40l/min，供油压力p＝20×105Pa，所有损失均忽略不记，试求：1）液压缸在该工况下可能产生的最大推力（N）；2）差动快进管内允许流速为4m/s，

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管径d应选多大（mm）？ （12000 ；18）

八、绘制回路

1．绘出双泵供油回路，液压缸快进时双泵供油，工进时小泵供油、大泵卸载，请标明回路中各元件的名称。

2．试用一个先导型溢流阀、两个远程调压阀组成一个三级调压且能卸载的多级调压回路，绘出回路图并简述工作原理。（换向阀任选）

3．试用四个插装式换向阀单元组成一个三位四通且中位为O型、H型机能的换向回路，绘出回路图并简述工作原理。

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