(2025年)液壓與氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列液壓泵中，屬于變量泵的是（）。A.齒輪泵B.單作用葉片泵C.雙作用葉片泵D.軸向柱塞泵2.液壓系統(tǒng)中，工作壓力取決于（）。A.泵的額定壓力B.溢流閥調(diào)定壓力C.負(fù)載大小D.執(zhí)行元件速度3.三位四通換向閥的中位機(jī)能為M型時(shí)，液壓缸的狀態(tài)是（）。A.浮動B.鎖緊C.卸荷D.差動連接4.液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的主要原因是（）。A.油液溫度過高B.油液中混入空氣C.局部壓力低于油液飽和蒸汽壓D.系統(tǒng)泄漏5.蓄能器在液壓系統(tǒng)中不能實(shí)現(xiàn)的功能是（）。A.儲存能量B.吸收壓力沖擊C.補(bǔ)償泄漏D.提高泵的額定壓力6.氣動系統(tǒng)中，減壓閥的主要作用是（）。A.穩(wěn)定輸入壓力B.降低輸出壓力并保持穩(wěn)定C.調(diào)節(jié)氣流方向D.過濾壓縮空氣中的雜質(zhì)7.液壓缸的往返速度差較大時(shí)，通常采用（）。A.單活塞桿液壓缸B.雙活塞桿液壓缸C.柱塞缸D.擺動缸8.調(diào)速閥由（）串聯(lián)組成。A.溢流閥和節(jié)流閥B.減壓閥和節(jié)流閥C.順序閥和節(jié)流閥D.單向閥和節(jié)流閥9.氣壓傳動系統(tǒng)中，壓縮空氣的干燥處理主要是為了（）。A.提高空氣壓力B.防止元件腐蝕和堵塞C.增加空氣流量D.降低系統(tǒng)噪聲10.液壓系統(tǒng)中，當(dāng)執(zhí)行元件需要低速穩(wěn)定運(yùn)動時(shí)，優(yōu)先選用（）。A.節(jié)流調(diào)速回路B.容積調(diào)速回路C.容積節(jié)流調(diào)速回路D.卸荷回路二、填空題（每空1分，共20分）1.液壓傳動的兩個(gè)基本參數(shù)是（）和（），分別決定了傳動的（）和（）。2.液壓缸的推力計(jì)算公式為（），速度計(jì)算公式為（）（需注明符號含義）。3.溢流閥在液壓系統(tǒng)中主要有（）、（）和（）三種應(yīng)用場景。4.氣動三聯(lián)件是指（）、（）和（），其安裝順序?yàn)椋ǎ?.液壓泵的容積效率是（）與（）的比值，機(jī)械效率是（）與（）的比值。6.氣壓傳動中，空氣的可壓縮性導(dǎo)致系統(tǒng)（）較差，但（）能力較強(qiáng)。三、簡答題（每題6分，共30分）1.比較容積調(diào)速回路與節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)缺點(diǎn)。2.分析溢流閥在定量泵-節(jié)流閥調(diào)速回路中的作用，并說明其調(diào)定壓力的確定方法。3.氣壓系統(tǒng)中為何需要設(shè)置除水設(shè)備？常用的除水方法有哪些？4.繪制二級調(diào)壓回路的液壓原理圖（需標(biāo)注主要元件），并說明其工作原理。5.簡述液壓缸爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及解決措施。四、分析計(jì)算題（共30分）1.（10分）某雙桿活塞液壓缸，缸筒內(nèi)徑D=80mm，活塞桿直徑d=40mm，輸入流量q=25L/min，工作壓力p=5MPa。求：（1）液壓缸的往返速度v1、v2；（2）液壓缸的推力F（不計(jì)泄漏和摩擦）。2.（10分）某液壓泵的額定壓力為6.3MPa，額定流量為25L/min，泵的總效率η=0.85，機(jī)械效率ηm=0.9。求：（1）泵的輸出功率；（2）泵的輸入功率；（3）泵的容積效率ηv。3.（10分）如圖1所示氣動回路（示意圖：空氣壓縮機(jī)→后冷卻器→儲氣罐→干燥器→減壓閥→換向閥→氣缸），系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)氣缸動作遲緩且排氣帶水。試分析可能的故障原因及排查步驟。五、設(shè)計(jì)題（共20分）設(shè)計(jì)一個(gè)液壓系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止”的動作循環(huán)（工進(jìn)速度可調(diào)，快進(jìn)和快退速度相等）。需滿足以下要求：（1）采用雙聯(lián)葉片泵供油（小流量泵用于工進(jìn)，大流量泵用于快進(jìn)）；（2）工進(jìn)時(shí)通過調(diào)速閥調(diào)節(jié)速度；（3）快退時(shí)液壓缸差動連接；（4）系統(tǒng)需設(shè)置過載保護(hù)。要求：繪制液壓系統(tǒng)原理圖（標(biāo)注所有元件），并說明各階段的油路走向。答案一、選擇題1.B2.C3.B4.C5.D6.B7.A8.B9.B10.C二、填空題1.壓力；流量；力（或轉(zhuǎn)矩）；速度（或轉(zhuǎn)速）2.F=pA（F為推力，p為工作壓力，A為有效作用面積）；v=q/A（v為速度，q為輸入流量）3.溢流穩(wěn)壓；安全保護(hù)；遠(yuǎn)程調(diào)壓（或卸荷）4.空氣過濾器；減壓閥；油霧器；過濾器→減壓閥→油霧器5.實(shí)際流量；理論流量；理論轉(zhuǎn)矩；輸入轉(zhuǎn)矩6.運(yùn)動平穩(wěn)性；過載保護(hù)三、簡答題1.容積調(diào)速回路優(yōu)點(diǎn)：效率高、發(fā)熱少、適用于大功率系統(tǒng)；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、調(diào)速范圍較小。節(jié)流調(diào)速回路優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速方便、成本低；缺點(diǎn)：能量損失大、發(fā)熱嚴(yán)重、適用于小功率系統(tǒng)。2.作用：溢流閥在此回路中作為定壓閥，保持泵出口壓力恒定，多余流量經(jīng)溢流閥回油箱。調(diào)定壓力需大于液壓缸最大工作壓力（考慮管路損失），一般為液壓缸工作壓力的1.1~1.3倍，確保調(diào)速閥前后壓差穩(wěn)定。3.原因：壓縮空氣中的水分會導(dǎo)致氣動元件腐蝕、潤滑失效、管路堵塞，影響系統(tǒng)可靠性。常用除水方法：后冷卻器降溫析水、氣水分離器分離、干燥器（吸附式或冷凍式）深度干燥。4.二級調(diào)壓回路原理圖：定量泵→溢流閥1（主閥，調(diào)定壓力p1）→溢流閥2（遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，調(diào)定壓力p2<p1）→換向閥（控制溢流閥2是否接入）。工作原理：換向閥斷電時(shí)，系統(tǒng)壓力由溢流閥1調(diào)定（p1）；換向閥通電時(shí)，溢流閥1的遙控口與溢流閥2接通，系統(tǒng)壓力由溢流閥2調(diào)定（p2），實(shí)現(xiàn)兩級壓力調(diào)節(jié)。5.爬行原因：液壓缸或?qū)к墲櫥涣肌⒖諝饣烊胂到y(tǒng)、密封件摩擦力過大、液壓泵流量脈動或壓力不穩(wěn)定。解決措施：排除系統(tǒng)空氣、改善潤滑、選用低摩擦密封件、增加蓄能器穩(wěn)定流量、檢查泵和閥的工作狀態(tài)。四、分析計(jì)算題1.（1）無桿腔面積A1=πD2/4=π×0.082/4=0.005024m2；有桿腔面積A2=π(D2-d2)/4=π×(0.082-0.042)/4=0.003768m2；v1=q/(A1×60)=25×10?3/(0.005024×60)≈0.083m/s；v2=q/(A2×60)=25×10?3/(0.003768×60)≈0.111m/s；（2）推力F=p×A1=5×10?×0.005024=25120N（或25.12kN）。2.（1）輸出功率P出=p×q/60=6.3×10?×25×10?3/60=2625W≈2.63kW；（2）輸入功率P入=P出/η=2625/0.85≈3088W≈3.09kW；（3）容積效率ηv=η/ηm=0.85/0.9≈0.944（或94.4%）。3.故障原因分析：（1）后冷卻器失效，壓縮空氣未充分降溫析水；（2）干燥器吸附劑飽和或冷凍式干燥器制冷不足，除水不徹底；（3）儲氣罐未定期排水，冷凝水進(jìn)入下游管路；（4）減壓閥調(diào)節(jié)壓力過低，導(dǎo)致空氣膨脹降溫析水；（5）氣缸密封磨損，泄漏導(dǎo)致速度降低。排查步驟：①檢查后冷卻器進(jìn)出口溫度，確認(rèn)冷卻效果；②檢查干燥器工作狀態(tài)（吸附式看再生周期，冷凍式看冷凝水排出量）；③打開儲氣罐排水閥，觀察是否有大量積水；④測量減壓閥出口壓力，調(diào)整至額定值（0.4~0.7MPa）；⑤斷開氣缸進(jìn)氣口，觀察排氣是否帶水，判斷故障點(diǎn)在上游還是氣缸本身。五、設(shè)計(jì)題液壓系統(tǒng)原理圖（關(guān)鍵元件標(biāo)注）：雙聯(lián)葉片泵（大泵P1，小泵P2）、溢流閥1（保護(hù)大泵，調(diào)定壓力p1）、溢流閥2（保護(hù)小泵，調(diào)定壓力p2>p1）、電磁換向閥（三位四通，中位O型）、調(diào)速閥、單向閥1（大泵卸載）、單向閥2（差動連接）、液壓缸。各階段油路走向：（1）快進(jìn)：電磁鐵1YA+、2YA-，換向閥左位接入。大泵P1（大流量）經(jīng)單向閥2→液壓缸無桿腔；小泵P2經(jīng)調(diào)速閥→無桿腔（因快進(jìn)時(shí)調(diào)速閥阻力大，油液優(yōu)先走單向閥2）；有桿腔油液經(jīng)換向閥左位→單向閥2→無桿腔（差動連接），實(shí)現(xiàn)快速前進(jìn)。（2）工進(jìn)：1YA+、2YA-，負(fù)載增大，大泵P1壓力升高至溢流閥1調(diào)定壓力，大泵經(jīng)溢流閥1卸荷；小泵P2經(jīng)調(diào)速閥→無桿腔（流量由調(diào)速閥控制），有桿腔油液經(jīng)換向閥左位→油箱，實(shí)現(xiàn)低速穩(wěn)定工進(jìn)。（3）快退：1YA-、2YA+，換向閥