液压与气压传动(四版)_左建明 机械设计(第八版)课后习题问题详解(新颖)

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1、word77 / 771-1 某液压油在大气压下的体积是，当压力升高后，其体积减少到，取油压的体积模量为，求压力升高值。解： 由知： 1-2 用恩式粘度计测的某液压油（）200Ml流过的时间为=153s，时200Ml的蒸馏水流过的时间为=51s，求该液压油的恩式粘度，运动粘度和动力粘度各为多少？解：1- 3图示为一粘度计，若D=100mm，d=98mm,l=200mm,外筒转速n=8r/s时，测得转矩T=40Ncm,试求其油液的动力粘度。 解：设外筒壁液体速度为由 两边积分得1-4图示一液压缸，其缸筒径D12厘米，活塞直径d11.96厘米，活塞长度L14厘米，若油的粘度0.065Pa.s，活塞

2、回程要求的稳定速度为v=0.5m/s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少？解：对活塞列平衡方程：对上式两边积分得：1-5 如图所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中，液体与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h=1m,设液体的密度为，试求容器真空度。解：设为大气压，为绝对压力，则真空度： 取水槽液面为基面，列出静力学基本方程：则真空度为： pa1-6 如图所示，有一直径为d，质量为m的活塞浸在液体中，并在力F的作用下处于静止状态。若液体的密度为，活塞浸入深度为h，试确定液体在测压管的上升高度x。 解：由题意知：1-7液压缸直径D=150mm，柱塞直径d=

3、100mm，液压缸中充满油液。如果柱塞上作用着F=50000N的 力，不计油液的重量，求图示的两种情况下液压缸中压力分别等于多少？解 :由图中分析知，在两种情况下，作用在柱塞上的面积均为1-8图示容器A中的液体的密度A900Kg/m3,B中液体的密度为B1200 Kg/m3， ZA=200mm, ZB =180mm,h=60mm,U形管中的测试介质是汞，试求A,B之间的压力差。解：此为静压力问题，可列出静压力平衡方程： PA+A g ZAB g ZB + 水银g h + PB得 PABPA -PBB g ZB + 水银g h -A g Z12009.80.1813.61030.069009.8

4、0.2Pa=8350 Pa1-9 如图所示，已知水深H=10m,截面，求孔口的出流流量以及点处的表压力（取，不计损失）解：对0-0和2-2截面列理想液体能量方程：对22和1-1截面列理想液体能量方程：显然，且有连续方程：由联立解得：则处的表压力即1-10 如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积，出口处管道截面积，h=1m，求开始抽吸时，水平管中所必需通过的流量q（液体为理想液体，不计损失）。 解：对截面和建立液体的能量方程： （1）连续方程 （2） 又 （3）方程（1）（2）（3）联立，可得流量1-11有一液压缸，流量为25L/min，吸油管直径25mm，泵的吸油口比油箱液面

5、高出400mm。如只考虑吸油管中500mm的沿程压力损失，油液的运动粘度为 30，油液的密度为900，问泵的吸油腔处的真空度为多少？解：如图，对1-1截面和2-2截面建立液体能量方程：其中，（表示沿程压力损失），所以流态为层流沿程压力损失所以，真空度为p=+687.6=4539.91-12泵从一个大的油池中抽吸油液，流量为q150L/min,油液的运动粘度=34106m2/s,油液密度=900 kg/m3。吸油管直径d60毫米，并设泵的吸油管弯头处局部阻力系数0.2，吸油口粗滤网的压力损失p0.0178MPa。如希望泵入口处的真空度Pb不大于0.04 MPa，求泵的吸油高度h（液面到滤网之间的

6、管道沿程损失可忽略不计）解：吸油管油液速度：故油在管中为层流流动。以油池液面为基准，定为11截面，泵吸油处为22截面，列能量方程：其中，（层流），因，所以，真空度 PaP2 =+1-13 图示水平放置的固定导板，将直径d=0.1m,而速度为20m/s的射流转过90度角，求导板作用于液体的合力大小和方向（）解：射流流量对射流列X轴方向的动量方程（“”表示力的方向与X轴正方向相反）对射流列Y轴方向的动量方程导板作用于液体的合力，方向与X轴正方向成1-14 如图所示的安全阀，阀座直径d=25mm，当系统压力为5.0Mpa时，阀的开度x=5mm为，通过的流量q=600L/min，若阀的开启压力为4.3

7、Mpa，油液的密度为900kg/m3，弹簧的刚度k=20N/mm，求油液的出流角。解：对安全阀阀心列平衡方程其中， 而 联立以上得， 代入数据得，1-15有 一管径不等的串联管道，大管径为20mm，小管径为10mm,流过粘度为30的液体，流量为q=20L/min，液体的密度=900kg/,问液流在两流通截面上的平均流速及雷诺数。1-16运动粘度=40106m2/s的油液通过水平管道，油液密度=900kg/m3，管道径d=10mm,l=5m,进口压力P14.0MPa, 问流速为3 m/s时，出口压力P2为多少？解：由于油在水平管道中流动，此管道为等径直管，所以产生沿程压力损失： = P2P1P4

8、0.192 MPa3.81MPa1-18 有一薄壁节流小孔，通过的流量为q=25L/min，压力损失为0.3Mpa，试求节流孔的通流面积，设流量系数Cd=0.61，油液的密度900kg/m3解：由，得=1-19圆柱形滑阀如图所示：已知阀芯直径d=2cm，进口液压=9.8Mpa,出口液压油液的密度通过阀口时的流量系数求流过阀口的流量。解：当阀的开口较小时，可看作薄壁小孔，阀口的流量截面积: 流过阀口的流量：1-20图示柱塞直径d=19.9mm,缸套直径D=20mm,长l=70mm,柱塞在力F40N作用下向下运动，并将油液从隙缝中挤出，若柱塞与缸套同心，油液的动力粘度=0.784103Pa.s，问

9、柱塞下落0.1 m所需的时间。解：此问题为缝隙流动问题，且为环形缝隙其中， 代入数据得，1-21 在一直径D=25mm的液压缸中放置着一个具有4条矩形截面槽的活塞，液压缸左腔表压为，右腔直接回油箱，设油的粘度进口处压力损失可以忽略不计，试确定由液压缸左腔沿四条槽泄露到右腔去的流量，已知槽的尺寸是。解：由题意得，四条槽可以看作四个细长孔。 水力直径 则所求的流量：1-22 如图所示，已知泵的供油压力为3.2Mpa，薄壁小孔节流阀的开口为0.02m2，薄壁小孔节流阀的开口为0.01m2，求活塞向右运动的速度v为多少？缸中活塞面积A=100cm2，油的密度900kg/m3，负载16000N，液流的流

10、量系数Cd=0.6。解： 对活塞列平衡方程，得流过节流阀的流量 流过节流阀的流量进入缸的流量活塞的速度1-23如图所示的液压系统从蓄能器A到电磁阀B的距离l=4m,管径d=20mm,壁厚，管压力，钢的弹性模量，液体密度，体积模量，求，当阀瞬间关闭、0.02和0.05关闭时，在管路中达到的最大压力各为多少？ 解：压力冲击波的传播速度（1） 阀瞬间关闭，属于直接冲击，此时管道瞬间压力升高值 管中最大压力（2） t=0.02，属于间接冲击此时管道瞬间压力升高值管中最大压力（3） t=0.05,属于间接冲击此时管道瞬间压力升高值管中最大压力2-1 已知液压泵的额定压力和额定留量，不计管道压力损失，说明

11、图示各种工况下液压泵出口处的工作压力值。解：a) b) c)d) e)2-2如图所示，A为通流截面可变的节流阀，B为溢流阀。溢流阀的调整压力是 Py，如不计管道压力损失，试说明，在节流阀通流截面不断增大时，液压泵的出口压力怎样变化？答：节流阀A通流截面最大时，液压泵出口压力P=0，溢流阀B不打开，阀A通流截面逐渐关小时，液压泵出口压力逐渐升高，当阀A的通流截面关小到某一值时，P达到Py，溢流阀B打开。以后继续关小阀A的通流截面，P不升高，维持Py值。2-3试分析影响液压泵容积效率的因素。答：容积效率表征容积容积损失的大小。由 可知：泄露量越大，容积效率越小而泄露量与泵的输出压力成正比，因而有

12、由此看出，泵的输出压力越高，泄露系数越大，泵排量越小，转速越底，那么容积效率就越小。2-4泵的额定流量为100L/min,额定压力为2.5MPa，当转速为1450r/min时，机械效率为m0.9。由实验测得，当泵出口压力为零时，流量为106 L/min，压力为2.5 MPa时，流量为100.7 L/min，试求：泵的容积效率；如泵的转速下降到500r/min，在额定压力下工作时，计算泵的流量为多少？上述两种转速下泵的驱动功率。解： 通常将零压力下泵的流量作为理想流量，则qt106 L/min 由实验测得的压力为2.5 MPa时的流量100.7 L/min为实际流量，则v100.7 /106=0

13、.95=95%qt=106500/1450 L/min =36.55 L/min,因压力仍然是额定压力，故此时泵流量为36.550.95 L/min=34.72 L/min。当n=1450r/min时, P=pq/(vm)=2.5106100.710-3/（600.950.9）w=4.91kw当n=500r/min时, P=pq/(vm)=2.510634.710-3/（600.950.9）w=1.69kw2-5设液压泵转速为950r/min，排量168L/r，在额定压力29.5MPa和同样转速下，测得的实际流量为150L/min，额定工况下的总功率为0.87，试求：(1)泵的理论流量；(2)

14、泵的容积效率；(3)泵的机械效率；(4)泵在额定工况下，所需电机驱动功率；(5)驱动泵的转矩。解： qtVpn=168950 L/min =159.6 L/minv =q/qt=150/159.6=94%m =/v =0.87/0.9398=92.5% P=p q/ =29.510615010-3/（600.87）w=84.77kw 因为=p q/T 所以T=p q/= p q/（2n）=29.510615010-3/（20.873.14950）=852.12-6 分析双作用叶片泵配油盘的压油窗口端开三角须槽，为什么能降低压力脉动和噪声？答：在配油盘压油窗口开三角眉槽后，处于两片间的封油区容积

15、逐渐与压油腔相通，压力变化率小，就可降低流量，降低压力脉动和噪声。2-7双作用叶片泵两叶片之间夹角为,配油盘上封油区夹角为，定子区表面曲线圆弧段的夹角为，它们之间应满足怎样的关系？为什么？答：为了保证配油盘的吸、压油窗口在工作中能隔开，必须2/Z ； 为了防止产生困油、气穴现象，必须。2-8 试分析外反馈压力式变量叶片泵特性曲线，并叙述改变AB段上下位置，BC段的斜率和拐点B的位置的调节方法。答：曲线形状分析：1） 曲线AB段。在此段，泵的反馈作用力小于泵的弹簧预紧力，泵的偏心距为初始最大值不变，泵的流量也是最大值，并保持不变，曲线AB段近似水平。但由于压力增加，泄漏也增加，故曲线AB段随压力

16、的增加而略有下降。2） 拐点B。在B点，泵的反馈作用力刚好等于泵的弹簧预紧力。对应的工作压力，其值由弹簧预压缩量确定。3） 曲线BC段。在此段，泵的反馈作用力大于泵的弹簧预紧力，定子左移，偏心距减小，泵的流量也减小。当泵的工作压力高到接近于C（实际上不能达到）点压力时，泵的流量已很小，这时因压力较高，故泄漏也增多，当泵的流量只能全部用于弥补泄漏时，泵的实际对外输出流量为零，这时，偏心距已很小且不会再变小，泵的工作压力也不会再升高，这就是C点。影响曲线形状的因素：1）改变柱塞的初始位置，可以改变初始偏心距的大小，从而改变泵的最大输出流量，即使曲线AB段上、下平移。2）改变弹簧刚度，可以改变曲线B

17、C段的斜率，弹簧刚度大，BC段斜率小，刚度小，BC段斜率大。 3）改变弹簧预紧力的大小，可改变压力的大小，从而使曲线拐点左、右平移。3-1 图示三种结构的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D，d，如进入液压缸的流量为，压力为，试分析各缸产生的推力，速度大小以及运动方向。解：对于图a 杆受拉，液压缸左移对于图b 由式： 杆受压，液压缸右移对于图c 杆受压，液压缸右移3-2图示两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸，无杆腔面积A1100cm2，有杆腔面积A280cm2，缸1输入压力P10.9MPa，输入流量q112 L/min。不计损失和泄漏，试求：两缸承受相同负载时（F1= F2），负载和速度各为多少

18、？缸1不受负载时（F10），缸2能承受多少负载？缸2不受负载时（F20），缸1能承受多少负载？解： 对缸1和2的活塞分别列平衡方程 F1P1 A1P2 A2 F2P2 A1 其中，F1F2 联立以上方程得，P2=0.910610010-4/（8010-4+10010-4）Pa =0.5106Pa负载： F1F2= P2 A1=0.510610010-4=5000N缸的速度： V1q1/ A1=12103/（10010-4）m/min =1.2m/min又由 V1 A2= V2 A1得 V2V1 A2/ A1=0.96m/min 由 F1P1 A1P2 A2=0 得 P2P1 A1/ A2=1.

19、125 MPaF2= P2 A1=1.12510610010-4=11250 N 由 F2= P2 A1=0 得 P20F1P1 A10.910610010-4N =9000 N3-3图示液压缸，输入压力为，活塞直径为D，柱塞直径为d，求输出压力，为多少？解：由受力可知：3-4差动连接液压缸，无杆腔面积A1100cm2，有杆腔面积A240 cm2，输入油压力p2 MPa，输入流量q40 L/min，所有损失忽略不计，试求：液压缸能产生最大推力；差动快进时管允许流速为4m/s，进油管径应选多大？ 解： 液压缸的推力 F= P1（A1A2）m 故 FmaxP1（A1A2）1 2106（10040）

20、10-41N1.210-4N=12kN 活塞运动速度 V =q/（A1A2）=4010-3/(606010-4）m/s1/9 m/s 又 V A1= V管A管故 A管(1/9)10010-4/4d2/4 d=18.8mm应取20mm3-5图示一个与工作台相连的柱塞缸，工作台质量980Kg，缸筒柱塞间摩擦阻力Ff1960N，D=100mm,d70mm，d030mm，试求：工作台在0.2时间从静止加速到最大稳定速度v7m/min时，泵的供油压力和流量各为多少？解： 根据动量定理，Ft=mv2-mv1所以F总=m(v2-v1)/t=9807/(0.260)=571.67N工作台开始上升时F-G-Ff

21、=F总则F=F总+G+ Ff=571.67+9809.8+1960=12135.67N又根据柱塞缸推力公式 可得又根据柱塞缸速度公式，可得3-6一单杆油压快进时采用差动连接，快退时油压输入缸的有杆腔，设缸的快进快退速度均为0.1m/s,工作时杆受压，推力为25000N。已知输入流量q=25L/min,背压，试求：（1）缸和活塞直径D，d; (2)缸筒壁厚，缸桶材料为45号钢解：（1）由于快进时为差动连接其中由式得，取d=75mm因为快进快退得速度相同，所以D=mm,取D=105mm按上式的D和d取值，对与的实际值进行验算可见，D和d的取值能够满足快进和快退的速度均为0.1m/s的要求。（2）缸

22、壁的壁厚可由式求得 其中，对45号钢， 设缸的工作压力为P1，对缸列平衡方程： 此处视液压缸额定压力 当时，取 得， 取。3-7 图为定量泵和定量马达系统。泵输出压力Pp10 Mpa，排量Vp10 mL/r，转速np1450r/min，机械效率mp0.9，容积效率vp0.9，马达排量Vm10 mL/r，机械效率mm0.9，容积效率vm0.9，泵出口和马达进口间管道压力损失0.2MPa，其它损失不计，试求：泵的驱动功率；泵的输出功率；马达输出转速、转矩和功率。解：泵所需的驱动功率为：P出=pPvPnPvp=101061010-614500.9/60w=2.18Kw泵的输出等于马达的输入量Vm n

23、m/vm=vPnPvp得 nm= vPnPvpvm/ Vm=1010-614500.90.9/(1010-6)=1174.5r/min输入马达的压力：马达的输出功率马达的转矩T=p/2n=1730/(23.14(1174.5/60)=14.03N.m3-8 图示系统，泵和马达的参数如下：泵的最大排量，转速，机械效率，总效率；马达排量，机械效率，总效率，回路最大允许压力=8.3Mpa，若不计管道损失，试求：1）马达最大转速及该转速下的的输出功率和输出转矩。2）驱动泵所需的转矩。解：1）泵的流出流量等于流入马达的流量 即有 输出转矩 输出功率 驱动泵所需的转矩由 即 得 3-9 图示为变量泵和定量

24、马达系统，低压辅助泵输出压力=0.4Mpa，泵的最大排量，转速，容积效率，机械效率。马达相应参数为，。不计管道损失，当马达的输出转矩为，转速为时，求变量泵的排量，工作压力和输入功率。解：1）泵的输出流量等与流入马达的流量 即，2）由马达的输出转矩 （其中，为马达输入压力） 当不计管道损失时，变量泵的输出压力p，即为马达的输入压力，即3）变量泵的输出流量： 变量泵的输入功率：4-1 如图所示液压缸，液控单向阀作用锁以防止液压缸下滑，阀的控制活塞面积是阀心承受面积A的3倍。若摩擦力，弹簧力均忽略不计，试计算需要多大的控制压力才能开启液控单向阀？开启前液压缸中最高压力为多少？解：对刚缸体作受力分析有

25、 由于控制面积为阀心承压面积的3倍故开启阀需 即 取临界条件开启最高压力 4-2 弹簧对中型三位四通电液换向阀的先导阀及主阀的中位机能能否任意选定？答：不能。4-3 二位四通阀用作二位三通或而为二通阀时应如何连接？答：作二位三通阀，将回油口T堵死。 作二位二通阀，将回油口T和某一工作油接通。4-4如图所示系统中溢流阀的调整压力分别为pA=3MPa,pB=1.4MPa,pC=2MPa。试求当系统外负载为无穷大时，泵的出口压力为多少？如将溢流阀B的遥控口堵住，泵的出口压力为多少？答：1）泵的出口压力PP=2MPa。阀A和阀B,C并联，泵的出口压力为两个支路压力较小者，在系统负载无穷大时，阀B的进口

26、压力是阀C的调整压力，即2MPa，而阀A的调整压力是3MPa所以此时泵的出口压力P=2MPa。2）泵的出口压力PP=3MPa。若溢流阀B的遥控口堵住，当阀C道通后，其进口压力是2MPa，而此压力又反馈作用于阀B,使阀B的调整压力成为pB+pC=3.4MPa，而阀A的调整压力是3MPa。此时，两者调整压力的较小者为泵的出口压力，即PP=3Mpa。4-5 如图所示，两系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa, pB=3MPa, pC=2MPa。当系统外负载为无穷大时，泵的出口压力各为多少？对图a的系统，请说明溢流量是如何分配的？解：a）泵的出口压力PP=2MPa。阀A,B,C并联，其中阀C的调整

27、压力最低，所以阀C导通，压力由C决定，所以泵的出口压力PP=PC=2MPa。溢流量分配应是qC=全部，qA=0;qB=0. b）泵的出口压力PP=6MPa。阀A,B,C串联，其中阀B的遥控口接油箱，故B的调整压力为pB=0Mpa。当阀C道通后，其进口压力是2MPa，而此压力又反馈作用于阀B,使阀B的调整压力成为pB+pC=2MPa，同理，使的阀A的调整压力成为pA+pB+pC=6MPa,故泵的出口压力pp6Mpa。4-6 如图所示，溢流阀的调定压力为4Mpa，若不计先导油流经主阀心阻尼小时的压力损失，试判断下列情况下的压力表读数：1） YA断电，且负载为无穷大2）YA断电，且负载为2 Mpa2

28、） 3)YA断电，且负载压力为2Mpa解：1）压力表读数为4Mpa。此时，阀的遥控口不通油箱，压力表测的的为阀的调整压力，即4Mpa。2) 压力表读数为2Mpa。此时，由于系统实际工作压力小于溢流阀的调整压力，故溢流阀不溢流，压力表测的的为实际工作压力，即2Mpa。 3) 压力表读数为0Mpa。此时，由于阀的遥控口接通油箱，则作用于压力表的遥控口油压为0 Mpa，所以压力表读数为0Mpa.4-7 试确定在图示回路中，在下列情况中液压泵的出口压力：1） 全部电磁铁断电 2）电磁铁2YA通电，1YA断电铁2YA断电，1YA通解：1）泵的出口压力PP=5.5 Mpa 此时，先导溢流阀和直动溢流阀串联

29、，当调整压力为0.5MPa的溢流阀导通时，其入口压力为0.5MPa，而此压力又反馈作用于先导溢流阀，使得先导溢流阀的调整压力变为5+0.5=5.5MPa,所以泵的出口压力为5.5MPa。 2）泵的出口压力PP=3.5 Mpa 当泵的出口压力为3MPa时，调整压力为3MPa的溢流阀导通，此时，先导溢流阀的开启压力变为0，并导通，同时其出口油压使得调整压力为0.5MPa的溢流阀导通，而此压力又反馈作用于先导溢流阀，使得先导溢流阀的调整压力变为3+0.5=3.5MPa,所以泵的出口压力为3.5MPa。 3）泵的出口压力PP=0.5 Mpa 此时，先导溢流阀的遥控口接通油箱，其开启压力变为0，所以泵的

30、出口压力为0.5MPa4-8如图所示系统，溢流阀的调定压力为5Mpa，减压阀的调定压力为2.5Mpa。试分析下列各工况，并说明减压阀阀口处于什么状态？ 1）当泵口压力等于溢流阀调定压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A，C点压力各为多少？ 2）当泵出口压力由于工作缸快进，压力降低到1.5Mpa时（工件原处于夹紧状态），A.C点压力各为多少？ 3）夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，A.B.C点压力各为多少？答：1）PA=PC=2.5MPa, PB=5MPa;减压阀阀口处于关闭状态。 工件夹紧后，由于泵的流量继续输出，使得A点和C点的压力同时升高，当升高到减压阀的调定压力时，减压阀工作，阀口关闭，并稳定A,

31、C两点压力为其调定压力2.5Mpa；B点的压力为溢流阀的调定压力5Mpa。 2）PA=PB=1.5Mpa, PC=2.5Mpa;减压阀阀口处于打开状态。当泵的出口压力降到1.5Mpa时，溢流阀和减压阀都不工作，溢流阀阀口关闭，B点压力PB=PP=1.5MPa; 减压阀阀口打开，即相当于一个通道，所以PA=PB=1.5MPa;由于单向阀的作用，C中的压力仍为刚才的压力，即2.5MPa。3）PA=PB=PC=0Mpa；减压阀阀口处于打开状态当夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，负载压力PL=0MPa,因为 PL小于减压阀的调整压力，所以减压阀阀口全开，PC=PB=PL=0MPa; 由于溢流阀阀口关闭，

32、所以PA=PB=0MPa4-9 图4- 121所示回路，溢流阀的调定压力为5MPa，减压阀的调定压力为1.5MPa，活塞运动时负载压力为1MPa，其它损失不计，试求：1）活塞在运动期间和碰到死档板后A.B处压力；2）如果减压阀的外泄油口堵死，活塞碰到死档板后A.B处压力。答：1）活塞在运动期间，PA=PB=1MPa 活塞运动期间，由于负载压力小于减压阀调整压力，使得减压阀阀口处于开口状态，所以PB=PA,同时B点压力低于溢流阀调整压力，使得该阀关闭，所以 PA=PB=1MPa 活塞碰到死档板后，PA=1.5MPa，PB=5MPa 此时，由于泵的流量继续输出，使得A点压力升高，当A点压力升高到大

33、于减压阀调整压力时，减压阀工作，使得PA稳定在1.5MPa；因缸已停止运动，故没有经减压阀阀口通向缸的流量，随着泵流量的输出，只有一小股经减压阀泄油口回油箱的流量，所以，B点压力很快憋高，并最终把溢流阀阀开，使B点压力稳定在该阀的调整压力，即5MPa。 2）PA=PB=5MPa把减压阀外泄油口堵住后，增大了阀心弹簧腔的压力，活塞碰到死档板后，随着泵流量的继续输出，使得减压阀阀口打开，A点B点压力很快憋高，最终打开溢流阀，使得A点和B点压力稳定在该阀的调整压力，即5Mpa。4-10 如图所示的减压回路，一只液压缸无杆腔，有杆腔的面积分别为100cm2,50cm2,最大负载F1=14000N,F2

34、=4250N,背压p=0.15MPa,节流阀2的压差p=0.2MPa,求：1）A,B,C各点压力（忽略管路阻力）；2）泵和阀1，2，3应选多大的额定压力？3）若两缸的进给速度分别是V1=3.5cm/s, V2=4cm/s,泵和阀的额定流量应选多大？解：1）由上面的缸的活塞受力平衡，可有 Pc=F/A1=14000/(10010-4) Pa=1.4 MPa A处压力与C处压力相差节流阀2的压差，可有 PA= Pc+0.2 MPa =1.6 MPa由下面的缸的活塞杆力的平衡，可有 PB A1 =F2 + PA2所以 PB = （F2 + PA2）/ A1=(4250+501040.15106)/1

35、00104Pa0.5MPa2）为了回路能符合要求，并保证安全，泵和阀1，2，3的额定压力均应按系统地最大工作压力选取，选标准值2.5MPa。3）流入上面液压缸的流量流入下面液压缸的流量流经背压阀的流量由于两个液压缸不同时工作，故选择，4-11如图所示的回路，顺序阀的调整压力，溢流阀的调整压力，问在下列情况下A.B压力为多少？1） 液压缸运动时，负载压力=4Mpa时；2） 如负载压力变为1Mpa时3） 活塞运动到右端时解：1）PA=PB=4MPa当B点压力达到3MPa时，顺序阀打开，而要使缸运动，泵的输出压力必须大于等于4 MPa，此时，溢流阀关闭，PA=PB=4MPa。2）PA=1MPa，PB

36、=3MPa此时，只需顺序阀打开，且使A点压力等于负载压力1 MPa即可，所以PA=1MPa，PB=3MPa。 3) PA=PB=5MPa液压缸运动时，顺序阀始终保持开启，当活塞运动到右端不动时，由于泵的流量继续输出，从而使得A、B点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力5MPa时, 溢流阀溢流定压，此时，PA=PB=5MPa。4-12如图所示系统，缸,上的外负载力F1=20000N,F2=30000N，有效工作面积都是A=50cm2,要求缸先于缸动作，问：1）顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少？2）不计管路阻力损失，缸动作时，顺序阀进，出口压力分别为多少？解：1）P溢P顺6 MPa缸动作时需要的

37、压力为：P= F2/A=30000/5010-4pa=6 Mpa要保证回路正常工作，需P溢P顺，而要保证缸先于缸动作，需顺序阀的调定压力大于缸动作时需要的压力，即P顺6 MPa。综上述得P溢P顺6 MPa2）顺序阀的进口压力:4MPa, 顺序阀的进口压力为该阀的调整压力（6MPa）缸动作时需要的压力为：P= F1/A=20000/5010-4pa=4 Mpa 所以，顺序阀的出口压力应为4Mpa;要保证顺序阀开启工作，顺序阀的进口压力为该阀的调整压力（6MPa）。4-13如图所示的回路，顺序阀和溢流阀串联，调整压力分别为pX和pY,当系统外负载为无穷大时，问： 1）泵的出口压力为多少？ 2）若把

38、两阀的位置互换，泵的出口压力又为多少？解：1）PxPy时,PP=Px;PxPy时，因负载无穷大，在顺序阀入口油压憋到顺序阀调整压力时，顺序阀打开并打开溢流阀，此时，泵的出口压力PP=Px当PxPy时，在顺序阀开启瞬间，泵的压力为Px，但因负载无穷大，当泵的出口油压憋高到溢流阀的调整压力时，溢流阀溢流定压，此时泵的出口压力PP=Py。2）PP=Px+ Py调换位置后，当顺序阀导通时，其入口压力为Px，而此压力又反馈作用于溢流阀，使得溢流阀调定压力变为Px+Py，故，此时泵的出口压力PP=Px+ Py4-14如图所示，a,b回路参数相同，液压缸无杆腔面积,负载，各阀的调定压力如图所示，试分别确定两

39、回路在运动到终端停止时A ，B两处的压力解：a)活塞运动时，PB= PA=2Mpa此时PB= 2Mpa小于减压阀的调整压力，所以减压阀阀口打开，PB= PA=2Mpa 活塞运动到终点时，PB=3Mpa，PA=5Mpa 活塞到终点时，由于泵的流量继续输出，使得B点压力升高，当B点压力升高到大于减压阀调整压力时，减压阀工作，使得PB稳定在3MPa; 因缸已停止运动，故没有经减压阀阀口通向缸的流量，随着泵流量的输出，只有一小股经减压阀泄油口回油箱的流量，所以，A点压力很快憋高，并最终把溢流阀阀开，使A点压力稳定在该阀的调整压力，即5MPa。b) 活塞运动时，PB=2 Mpa ,PA=3Mpa此时，要

40、使活塞运动，只需打开顺序阀即可，所以PA=3Mpa，PB=2 Mpa活塞运动到终点时，PB=PA=5Mpa液压缸运动时，顺序阀始终保持开启，当活塞运动到右端不动时，由于泵的流量继续输出，从而使得A、B点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力5MPa时, 溢流阀溢流定压，此时，PA=PB=5MPa。4-15 如图系统，液压缸的有效面积A1=A2=100cm2，缸负载Fl=35000N,缸运动时负载为零，不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa、3MPa和2MPa，求下列三种工况下A、B和C处的压力。1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；2）1YA通电，液压缸运动

41、时和到终端终止时；3）1YA断电，2YA通电，液压缸运动时和碰到档快停止运动时；1） PA= PB=4MPa PC=2MPa当泵出口压力达到2MPa时，减压阀工作，使得PC=2MPa，此后，随泵的流量继续输出，顺序阀打开，此后溢流阀打开，最后使得得PA= PB=4MPa（溢流阀调定压力）2）运动时，PC=2MPa PA= PB=3.5MPa 缸运动时的压力PI=PII=FL/A=35000/10010-4Pa=3.5MPa 缸运动时，顺序阀一直开启，溢流阀关闭，PA= PB=3.5MPa 减压阀工作，PC=2MPa 终端时，PC=2MPa PA= PB=4MPa 缸终端时，PC还是2MPa，顺

42、序阀一直开启，当活塞运动到右端不动时，由于泵的流量继续输出，从而使得A、B点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力4MPa时, 溢流阀溢流定压，此时，PA=PB=4MPa。3）运动时，PA= PB=PC=0 缸II运动时，负载压力为0，此时减压阀口全开，所以PA=PC=0 顺序阀关闭，所以PB=0终端时，PC=2MPa，PA= PB=4MPa 缸终端时，液压缸负载无穷大，使得减压阀工作，PC=2MPa，由于泵的流量继续输出，从而使得A、B点压力同时升高，当达到溢流阀的调整压力4MPa时, 溢流阀溢流定压，此时，PA=PB=4MPa。4-16 下列八种回路，已知，液压泵流量qp=10L/min，液

43、压缸无杆腔面积A1= 50cm2，有杆腔面积A2=25cm2，溢流阀调定压力Pp=2.4MPa，负载Fl及节流阀通流面积均已标在图上，试分别计算各回路中活塞的运动速度和液压泵的工作压力。解：A）对活塞列平衡方程： 因为，所以，溢流阀关闭，泵流量全部进入液压缸，泵工作压力，即2MPa 活塞速度B）活塞平衡方程： 因为 所以，溢流阀关闭，泵流量全部进入缸，液压泵工作压力为0.2MPa 活塞速度C）活塞平衡方程（设缸无杆腔压力为溢流阀调定压力） 流过节流阀流量： 活塞运动速度： 活塞运动所需流量： 则，活塞运动时，溢流阀处于稳定溢流状态，所以D）活塞平衡方程（设缸无杆腔压力为溢流阀调定压力） 流过节

44、流阀流量， 活塞运动速度： 需流量为： 显然不可能，由此可知，节流阀口太大，不起作用，活塞实际运动速度为： 流过节流阀实际流量： 节流阀前后压差： =0.314Mpa 由活塞受力平衡方程得，泵实际工作压力：=2.16Mpa 故溢流阀做安全，处于关闭状态。E）对活塞列平衡方程：则 设泵出口压力是溢流阀调定压力，则节流阀压差： 流过节流阀流量： 所以溢流阀溢流，液压泵工作压力2.4MPa 活塞运动速度：F）与e类似， 流过节流阀流量： 显然不可能，由此知节流阀不起节流作用，活塞实际速度为： 节流阀前后压差： 泵实际工作压力：g）对活塞列平衡方程：节流阀前后压差：流过节流阀流量：所以，溢流阀关闭，泵

45、工作压力为2MPa。 活塞运动速度为：H）对活塞列平衡方程：节流阀前后压差：流过节流阀流量：显然不可能，由此知节流阀不起节流作用。 节流阀实际压差： 故泵工作压力为1.26MPa。 由于节流阀不起节流作用，泵输出的流量全部经节流阀流回油箱，故活塞运动速度V=0。4-17 如图所示回路中，溢流阀的调定压力，试回答下列问题： 1）回油腔背压的大小由什么因素来决定？ 2）当负载时，比高多少？泵的工作压力是多少？ 3）当泵的流量略有变化时，上述结论是否需要修改？解：1）对活塞列平衡方程： 其中，P1由溢流阀调定，=，所以由决定。 2）由上述方程得， 所以比高3MPa，泵的工作压力即溢流阀调定压力，即3

46、MPa(3)当泵的流量略有变化时，由于溢流阀的作用，进口压力基本保持恒定，无需修改。4-18液压缸活塞面积A=100cm2,负载在50040000N的围变化，为使负载变化是活塞运动速度恒定，在液压缸进口处使用一个调速阀。如将泵的工作压力调到其额定压力6.3MPa，试问这是否合适？ 解：缸的最大工作压力P=F/A=40000/10-2 Mpa =4 Mpa。因调速阀正常工作时的压差要保持在0.40.5Mpa，所以泵的工作压力 Pp=P+P=4+0.4(0.5) Mpa=4.44.5Mpa如果将泵的工作压力调到6.3MPa，虽然调速阀有良好的稳定流量特性，但对节省泵的能耗不利。4-19如图所示为插

47、装式锥阀组成换向阀的两个例子。如果阀关闭时A，B有压差，试判断电磁阀通电和断电时，图a和b的压力油能否开启锥阀而流动，并分析各自是作何种换向阀使用的。 答：电磁阀通电： 对a）图，和作用力方向都向上，阀心可以开启，当时，油液从；当，油液。 对B）图，同理，当时，油液从；当，油液。电磁阀断电：对a）图，要开启阀心，阀心受力（）的方向要向上，所以，需，此时，油液从。对B）图，要开启阀心，阀心受力（）的方向要向上，所以，需，此时，油液从。6-1 在图示回路中，若溢流阀的调整压力分别为。泵出口处的负载阻力为无限大，试问在不计管道损失和调压偏差时：1) 换向阀下位接入回路时，泵的工作压力为多少？B点和C

48、点的压力各为多少？2）换向阀上位接入回路时，泵的工作压力为多少？B点和C点的压力各为多少？解：1）换向阀下位接入回路时，即关闭的外泄油口（但换向阀有泄漏）。则泵的工作压力（视换向阀的泄漏情况而定）2）换向阀上位接入回路时，阀1和阀2并联，泵的工作压力为两者调整压力的较小者，故，（通油箱）。6-2在图示回路中，已知活塞运动时的负载F1200N，活塞面积A15104，溢流阀调整值为Pp4.5MPa，两个减压阀的调整压力分别为pj13.5 MPa和pj22 MPa，如油液流过减压阀及管路时的损失可略去不计，试确定活塞在运动时和停在终端位置处时，A,B,C三点压力值。解：1)运动时，此时，Pc=F/A

49、=1200/（15104）Pa0.8MPa，即，故两减压阀都不工作，阀口常开，相当于一通道，又，溢流阀关闭，所以，2)停在终端位置时，此时，液压阀的负载无穷大，使得减压阀2、1相继工作，故，随着泵的流量继续增加，B点压力迅速憋高，使得该溢流阀工作，故。6-3 如图6-7所示的平衡回路中，若液压缸无杆面积为有杆面积，活塞与运动部件自重G=6000N，运动时活塞上的摩擦力为向下运动时要克服负载阻力为，试问顺序阀和溢流阀的最小调整压力各为多少？解：顺序阀最小调整压力，溢流阀最小调整压力：6.4 如教材6-10图所示的回油节流调速回路，已知液压泵的供油量，负载40000N，溢流阀调整压力，液压缸无杆面

50、积为有杆面积，液压缸工进速度，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算： 1）液压缸工进时液压系统的效率 2）当负载为0时，活塞的运动速度和回油腔的压力。解： 1） 2） 对液压缸列平衡方程在F=0时，回油路压力此时，有杆腔回油量（节流阀过流量） （1）在F=40000N时，回油压力此时，有杆腔回油量（节流阀过流量） （2） 两式相比得6.5 如教材6-9a所示的进油节流调速回路，已知液压泵的供油流量，溢流阀调定压力，液压缸无杆腔面积，负载为4000N，节流阀为薄壁孔口，开口面积为，求 1）活塞的运动速度 2）溢流阀的溢流量和回路的效率 3）当节流阀的开口面为和时，分别计算液压缸的运动速度和以

51、溢流阀的溢流量解： 1）液压缸活塞平衡方程为：设泵出口压力 ，则节流阀过流量所以，溢流阀稳定溢流，活塞运动速度2） 溢流阀溢流量 回路效率3）当时同 1） 节流阀过流量溢流阀工作，溢流阀溢流量活塞运动速度当时同理 显然不可能，所以节流阀不起作用活塞运动速度 溢流阀当安全阀用6-6 在6-58所示的调速阀节流调速回路中已知，F由0增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化，若调速阀要求的最小压差为，试求：1）不计调压偏差时溢流时溢流阀调整压力是多少？泵的工作压力是多少？2）液压缸所能达到的最高工作压力是多少？3）回路的最高效率为多少？解：1）无杆腔流量， 所以溢流阀处于稳定溢流状态， 当负载为

52、3000N时，对液压缸列平衡方程： 式中，所以， 2）由以上等式知，恒定，当最小时，最大此时3）回路最高效率6-7 如教材6-16所示的限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，若变量泵的拐点坐标为（2Mpa,10L/min），且在时，液压缸无杆面积为有杆面积，调速阀的最小工作压差为0.5Mpa，背压阀调压值为0.4Mpa，试求： 1）在调速阀通过的流量q=5L/min时，回路的效率是多少？ 2）若q不变，负载减小4/5时，回路的效率为多少？ 3）如何才能使负载减小后的回路得以提高？解： 1)在稳态工作时，由其调速特性图知 则 2）在负载减小4/5，即 3）宜采用差压式变量泵和节流阀组成的容积节

53、流调速回路，当时，该回路适合负载变化大，速度较低的系统。6-8 有一液压传动系统，快进时需最大流量15L/min，工进时液压缸工作压力为，流量为，若可采用单泵流量为25L/min和双联泵流量为4L/min及25L/min两种泵分别对系统供油，设泵的总效率为，溢流阀调定压力，双联泵中低压泵卸荷压力，不计其他损失，计算分别采用这两种泵供油时系统得效率（液压缸效率为100%）解：采用单泵： 快进时 工作压力p=0， 工进时 采用双泵： 快进时 工进时 第三章 机械零件的强度p45习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的

54、有限寿命弯曲疲劳极限。解 3-2已知材料的力学性能为，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。解 得，即 根据点，按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限B=420MPa，精车，弯曲，q=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。解 因，查附表3-2，插值得，查附图3-1得，将所查值代入公式，即查附图3-2，得；按精车加工工艺，查附图3-4，得，已知，则根据按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力，应力幅，试分别按，求出该截面的计算安全系数。解 由题3-4可知 （1）

55、 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数 （2） 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数第五章 螺纹连接和螺旋传动p101习题答案5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用螺纹类型特点应用普通螺纹牙形为等力三角形，牙型角60o，外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力留集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹升角小，自锁性较好，搞剪强度高，但因牙细在耐磨，容易滑扣一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中，也可作为

56、微调机构的调整螺纹用管螺纹牙型为等腰三角形，牙型角55o，外螺纹旋合后无径向间隙，牙顶有较大的圆角管联接用细牙普通螺纹薄壁管件非螺纹密封的55o圆柱管螺纹管接关、旋塞、阀门及其他附件用螺纹密封的55o圆锥管螺纹管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺纹连接的附件米制锥螺纹气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙侧角3o，外螺纹以锥面巾紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好最常用的传动螺纹锯齿形螺纹牙型不为等腰梯形，工作面的牙侧角3o，非工作面的牙侧角30o。外螺纹牙根有较大的圆角，以减少应力集中。外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根旨

57、度高的特点只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动，如螺旋压力机5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？答：可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓联接的强度。5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸的最高压 力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？解：最大应力出现在压缩到最小体积时，最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸的最高压力提高时，它的最大应力增大，最小应力不变。5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？5-5 图5-49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？为什么？Q215，若用M640铰孔用螺栓连接，已知螺栓机械性能等级为8.8，校核螺栓连接强度。解 采用铰制孔用螺栓连接为宜 因为托架所受的载荷有较大变动，铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置，并能承受