2025年液壓與氣壓傳動習(xí)題庫及參考答案一、填空題1.液壓系統(tǒng)中的壓力取決于（負(fù)載），執(zhí)行元件的運(yùn)動速度取決于（流量）。答案解析：根據(jù)液壓傳動的基本原理，液壓系統(tǒng)的壓力是由外界負(fù)載決定的，負(fù)載越大，系統(tǒng)壓力越高；而執(zhí)行元件的運(yùn)動速度則由進(jìn)入執(zhí)行元件的流量大小來決定，流量越大，速度越快。2.液壓傳動裝置由（動力元件）、（執(zhí)行元件）、（控制調(diào)節(jié)元件）、（輔助元件）和工作介質(zhì)五部分組成。答案解析：動力元件（如液壓泵）將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能；執(zhí)行元件（如液壓缸、液壓馬達(dá)）將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；控制調(diào)節(jié)元件（如各種閥）用于控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量和方向；輔助元件（如油箱、油管等）為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供必要的條件；工作介質(zhì)（液壓油）則起到傳遞能量的作用。3.液體在管道中存在兩種流動狀態(tài)，（層流）時粘性力起主導(dǎo)作用，（紊流）時慣性力起主導(dǎo)作用，液體的流動狀態(tài)可用（雷諾數(shù)）來判斷。答案解析：層流狀態(tài)下，液體質(zhì)點(diǎn)沿著平行于管軸的方向作分層流動，粘性力對液體的流動起主要作用；紊流狀態(tài)下，液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動雜亂無章，慣性力起主導(dǎo)作用。雷諾數(shù)是一個無量綱數(shù)，通過比較實際雷諾數(shù)與臨界雷諾數(shù)的大小，可以判斷液體的流動狀態(tài)。4.在研究流動液體時，把假設(shè)既（無粘性）又（不可壓縮）的液體稱為理想流體。答案解析：理想流體是一種理想化的模型，忽略了液體的粘性和可壓縮性，這樣可以簡化對液體流動問題的分析和研究。5.由于流體具有（粘性），液流在管道中流動需要損耗一部分能量，它由（沿程壓力）損失和（局部壓力）損失兩部分組成。答案解析：粘性是流體的固有屬性，它使得流體在流動過程中內(nèi)部各層之間存在摩擦力，從而導(dǎo)致能量損失。沿程壓力損失是由于流體在等徑直管中流動時與管壁的摩擦而產(chǎn)生的；局部壓力損失則是由于管道的截面突然變化、彎管等局部障礙引起的。二、選擇題1.流量連續(xù)性方程是（C）在流體力學(xué)中的表達(dá)形式。A.能量守恒定律B.動量定理C.質(zhì)量守恒定律D.其他答案解析：流量連續(xù)性方程的本質(zhì)是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的體現(xiàn)。它表明在不可壓縮流體的穩(wěn)定流動中，通過同一流管各截面的流量相等。2.伯努利方程是（A）在流體力學(xué)中的表達(dá)形式。A.能量守恒定律B.動量定理C.質(zhì)量守恒定律D.其他答案解析：伯努利方程描述了理想流體在重力場中作穩(wěn)定流動時，壓力能、動能和位能之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，是能量守恒定律在流體力學(xué)中的具體體現(xiàn)。3.液體流經(jīng)薄壁小孔的流量與孔口面積的（A）和小孔前后壓力差的（）成正比。A.一次方；二分之一次方B.一次方；一次方C.二分之一次方；二分之一次方D.二分之一次方；一次方答案解析：根據(jù)薄壁小孔流量公式，液體流經(jīng)薄壁小孔的流量與孔口面積的一次方和小孔前后壓力差的二分之一次方成正比。4.液壓泵單位時間內(nèi)排出油液的體積稱為泵的流量。泵在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下的輸出流量稱為（C）；在沒有泄漏的情況下，根據(jù)泵的幾何尺寸計算而得到的流量稱為（），它等于排量和轉(zhuǎn)速的乘積。A.實際流量B.理論流量C.額定流量答案解析：額定流量是指泵在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下的輸出流量；理論流量是在沒有泄漏的理想情況下，根據(jù)泵的幾何尺寸計算得到的流量。5.在下面幾種調(diào)速回路中，（B）中的溢流閥是安全閥，（）中的溢流閥是穩(wěn)壓閥。A.定量泵和調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路B.定量泵和旁通型調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路C.定量泵和節(jié)流閥的旁路節(jié)流調(diào)速回路D.定量泵和變量馬達(dá)的閉式調(diào)速回路答案解析：在定量泵和旁通型調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路中，溢流閥起安全閥的作用，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)定值時，溢流閥開啟，防止系統(tǒng)過載；在定量泵和調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中，溢流閥起穩(wěn)壓閥的作用，使泵的出口壓力保持恒定。三、判斷題1.液壓缸活塞運(yùn)動速度只取決于輸入流量的大小，與壓力無關(guān)。（√）答案解析：根據(jù)液壓缸的速度公式，活塞的運(yùn)動速度等于輸入流量除以活塞的有效作用面積，與壓力無關(guān)。只要輸入流量一定，活塞的運(yùn)動速度就保持不變。2.液體流動時，其流量連續(xù)性方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的一種表達(dá)形式。（×）答案解析：液體流動時的流量連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的表達(dá)形式，而不是能量守恒定律。3.理想流體伯努利方程的物理意義是：在管內(nèi)作穩(wěn)定流動的理想流體，在任一截面上的壓力能、勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)換，但其總和不變。（√）答案解析：這正是理想流體伯努利方程所表達(dá)的物理意義，它反映了理想流體在重力場中作穩(wěn)定流動時能量的守恒和轉(zhuǎn)換關(guān)系。4.雷諾數(shù)是判斷層流和紊流的依據(jù)。（√）答案解析：雷諾數(shù)是一個無量綱數(shù)，通過比較實際雷諾數(shù)與臨界雷諾數(shù)的大小，可以判斷液體的流動狀態(tài)是層流還是紊流。5.薄壁小孔因其通流量與油液的粘度無關(guān)，即對油溫的變化不敏感，因此，常用作調(diào)節(jié)流量的節(jié)流器。（√）答案解析：薄壁小孔的流量公式中不包含油液粘度這一參數(shù)，所以其通流量與油液的粘度無關(guān)，對油溫變化不敏感，適合用作調(diào)節(jié)流量的節(jié)流器。四、簡答題1.簡述液壓傳動的工作原理。答：液壓傳動的工作原理是基于帕斯卡原理。以一個簡單的液壓千斤頂為例，它主要由大、小兩個液壓缸和連接它們的油管組成，里面充滿了液壓油。當(dāng)在小液壓缸的活塞上施加一個外力時，小液壓缸內(nèi)的油液受到壓力作用。根據(jù)帕斯卡原理，在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到液體各點(diǎn)，所以這個壓力會通過油管傳遞到大液壓缸內(nèi)。由于大液壓缸的活塞面積比小液壓缸的活塞面積大，根據(jù)壓力等于力除以面積的公式，在大活塞上就會產(chǎn)生一個比施加在小活塞上的外力大得多的力，從而可以頂起較重的物體。當(dāng)外力去除后，通過控制相應(yīng)的閥門，使油液流回小液壓缸，大活塞就會下降?？傊?，液壓傳動是利用液體的壓力能來傳遞動力和運(yùn)動的，通過液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，再通過執(zhí)行元件（如液壓缸、液壓馬達(dá)）將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，同時利用各種控制調(diào)節(jié)元件來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量和方向。2.什么是液體的粘性？粘性的物理本質(zhì)是什么？答：液體的粘性是指液體在流動過程中，內(nèi)部各層之間存在阻礙相對運(yùn)動的能力。粘性的物理本質(zhì)是液體分子間的內(nèi)聚力和分子的熱運(yùn)動。當(dāng)液體流動時，分子間的內(nèi)聚力使得分子之間相互吸引，阻礙了各層液體之間的相對滑動；同時，分子的熱運(yùn)動使得分子在不同層之間進(jìn)行交換，也會產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動的作用。液體的粘性大小通常用粘度來衡量，粘度越大，液體的粘性越強(qiáng)。溫度對液體的粘性有顯著影響，一般來說，溫度升高，液體的粘度降低，因為溫度升高會使分子的熱運(yùn)動加劇，內(nèi)聚力減小；反之，溫度降低，液體的粘度增大。3.簡述齒輪泵的工作原理。答：齒輪泵主要由泵體、一對相互嚙合的齒輪、端蓋等組成。其工作原理基于齒輪的嚙合運(yùn)動。當(dāng)齒輪泵工作時，電動機(jī)帶動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪又帶動從動齒輪作反向旋轉(zhuǎn)。在吸油腔一側(cè)，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，輪齒逐漸脫開嚙合，使吸油腔的容積逐漸增大，形成局部真空。在大氣壓力的作用下，油箱中的油液通過吸油管進(jìn)入吸油腔，填滿輪齒之間的齒槽。然后，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，齒槽中的油液被帶到壓油腔一側(cè)。在壓油腔一側(cè)，輪齒逐漸進(jìn)入嚙合，使壓油腔的容積逐漸減小，油液受到擠壓，壓力升高，被排出泵外，通過壓油管輸送到液壓系統(tǒng)中。齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、自吸性能好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在流量和壓力脈動較大、噪聲較高、容積效率較低等缺點(diǎn)。4.簡述溢流閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用。答：溢流閥在液壓系統(tǒng)中有多種應(yīng)用：（1）穩(wěn)壓作用：在定量泵和調(diào)速閥組成的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中，溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)。泵輸出的流量一部分進(jìn)入液壓缸，另一部分通過溢流閥流回油箱。溢流閥的作用是保持泵的出口壓力恒定，使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在溢流閥的調(diào)定壓力值上。（2）安全保護(hù)作用：在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)的壓力超過正常工作壓力時，溢流閥會自動開啟，將多余的油液排回油箱，防止系統(tǒng)壓力過高而損壞液壓元件和設(shè)備。例如，在一些液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)中，溢流閥作為安全閥，確保系統(tǒng)壓力不超過允許值。（3）作背壓閥使用：在回油路上安裝溢流閥，可以使執(zhí)行元件的回油腔保持一定的壓力，增加運(yùn)動的平穩(wěn)性。例如，在一些機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，為了使工作臺的運(yùn)動更加平穩(wěn)，在回油路上設(shè)置溢流閥作為背壓閥。（4）實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓：通過遠(yuǎn)程調(diào)壓閥與溢流閥的遙控口相連，可以在遠(yuǎn)離溢流閥的地方對系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在大型液壓設(shè)備中，操作人員可以在控制室內(nèi)通過遠(yuǎn)程調(diào)壓閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力。5.簡述液壓缸的緩沖原理。答：液壓缸在運(yùn)動過程中，當(dāng)活塞接近行程終點(diǎn)時，如果不采取緩沖措施，活塞會與缸蓋發(fā)生劇烈碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲，影響液壓缸的使用壽命和系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。液壓缸的緩沖原理是通過在活塞接近行程終點(diǎn)時，增大回油阻力，使活塞的運(yùn)動速度逐漸降低，從而實現(xiàn)緩沖。常見的緩沖方法有節(jié)流緩沖和間隙緩沖。節(jié)流緩沖是在液壓缸的端部設(shè)置節(jié)流裝置，如節(jié)流閥或可變節(jié)流槽。當(dāng)活塞接近行程終點(diǎn)時，回油需要通過節(jié)流裝置，增加了回油的阻力，使活塞的運(yùn)動速度減慢。間隙緩沖是在活塞的端部設(shè)置圓柱形或圓錐形的凸臺，當(dāng)活塞接近行程終點(diǎn)時，凸臺進(jìn)入缸蓋的相應(yīng)凹槽中，使回油只能通過凸臺與凹槽之間的微小間隙流出，從而增大回油阻力，實現(xiàn)緩沖。五、計算題1.已知某液壓泵的轉(zhuǎn)速為950r/min，排量為V=168mL/r，在額定壓力29.5MPa和同樣轉(zhuǎn)速下，測得的實際流量為150L/min，額定工況下的總效率為0.87，求：（1）泵的理論流量qt；（2）泵的容積效率ηv；（3）泵的機(jī)械效率ηm；（4）泵在額定工況下，所需電動機(jī)驅(qū)動功率Pi；（5）驅(qū)動泵的轉(zhuǎn)矩Ti。解：（1）根據(jù)泵的理論流量公式\(q_t=Vn\)（其中\(zhòng)(V\)為排量，\(n\)為轉(zhuǎn)速），將\(V=168mL/r=0.168L/r\)，\(n=950r/min\)代入可得：\(q_t=0.168×950=159.6L/min\)。（2）泵的容積效率\(\eta_v=\frac{q}{q_t}\)（其中\(zhòng)(q\)為實際流量），已知\(q=150L/min\)，\(q_t=159.6L/min\)，則：\(\eta_v=\frac{150}{159.6}\approx0.94\)。（3）因為總效率\(\eta=\eta_v\eta_m\)，已知\(\eta=0.87\)，\(\eta_v=0.94\)，所以機(jī)械效率\(\eta_m=\frac{\eta}{\eta_v}=\frac{0.87}{0.94}\approx0.926\)。（4）泵在額定工況下所需電動機(jī)驅(qū)動功率\(P_i=\frac{pq}{\eta}\)（其中\(zhòng)(p\)為額定壓力），將\(p=29.5MPa=29.5×10^6Pa\)，\(q=150L/min=\frac{150}{60}×10^{-3}m^3/s\)，\(\eta=0.87\)代入可得：\(P_i=\frac{29.5×10^6×\frac{150}{60}×10^{-3}}{0.87}\approx84.77×10^3W=84.77kW\)。（5）根據(jù)\(P_i=2\pinT_i/60\)，可得驅(qū)動泵的轉(zhuǎn)矩\(T_i=\frac{60P_i}{2\pin}\)，將\(P_i=84.77×10^3W\)，\(n=950r/min\)代入可得：\(T_i=\frac{60×84.77×10^3}{2\pi×950}\approx852.4N·m\)。2.如圖所示的液壓系統(tǒng)，已知泵的流量\(q_p=10L/min\)，液壓缸無桿腔面積\(A_1=50cm^2\)，有桿腔面積\(A_2=25cm^2\)，溢流閥的調(diào)定壓力\(p_y=2MPa\)，負(fù)載\(F=10000N\)。節(jié)流閥的開口面積\(A_T=0.05cm^2\)，節(jié)流閥的流量系數(shù)\(C_d=0.62\)，油液密度\(\rho=900kg/m^3\)。試求：（1）活塞的運(yùn)動速度\(v\)；（2）溢流閥的溢流量\(q_y\)。解：（1）首先求液壓缸進(jìn)油腔的壓力\(p_1\)，根據(jù)力平衡方程\(F=p_1A_1\)，可得\(p_1=\frac{F}{A_1}=\frac{10000}{50×10^{-4}}=2×10^6Pa=2MPa\)，剛好等于溢流閥的調(diào)定壓力。通過節(jié)流閥的流量\(q_T\)根據(jù)節(jié)流閥流量公式\(q_T=C_dA_T\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}\)，此時\(\Deltap=p_y-p_1=0\)（因為\(p_1=p_y\)），所以\(q_T=0\)?；钊倪\(yùn)動速度\(v=\frac{q_p}{A_1}\)