液压与气压传动课后答案文档格式.docx
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同时系统故障诊断困难。
气压传动的主要优点：
（1）以空气为传动介质，取之不尽，用之不竭；
用过的空气直接排到大气中，处理方便，不污染环境，符合“绿色制造”中清洁能源的要求。
（2）空气的粘度很小，因而流动时阻力损失小，便于集中供气、远距离传输和控制。
（3）工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中工作，比液压、电子、电气控制优越。
（4）维护简单，使用安全可靠，过载能自动保护。
气压传动的主要缺点：
（1）气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约340m/s）范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，不宜用于对信号传递速度要求十分高的场合中，但这个缺点不影响其在工业生产过程中应用。
（2）由于空气的可压缩性大，因而气压传动工作速度的稳定性较液压传动差，但采用气液联合可得到较满意的效果。
（3）系统输出力小，气缸的输出力一般不大于50KN；
且传动效率低。
（4）排气噪声较大，在高速排气时要加消声器。
二液压传动的基础知识2.1答：
由于绝大多数测量仪表中，大气压力并不能使仪表动作。
它们测得的是高于大气压的那部分压力，而不是压力的绝对值。
所以压力的测量有两种不同的基准。
（相对压力和绝对压力）22过去工程中常用的压力单位是公斤力/厘米（kgf/cm）,和工程大气压（单位较大）。
而在表示很低的压力或要精密测定压力值时常采用液柱高度作为压力单位（单位较小）。
2.2答：
压力能可以转换为其它形式的能量，但其总和对液体中的每一点都保持不变为恒值，反映了液体中的能量守恒关系。
2.3答：
是依据帕斯卡原理实现力的传递力。
2.4答：
因为流动状态由层流转变为紊流和由紊流转变为层流时雷诺数并不相同，后者值小。
雷诺数的物理意义是流动液体的惯性力与粘性力之比。
雷诺数小，表示粘性力占主导地位，由压力与粘性力之间的平衡决定了流动的规律，流体质点受粘性力制约只能按层沿轴线方向运动，因此流动为层流。
2.5答：
在密封管道内做稳定流动的理想液体具有三种形式的能量，即动力能、动能、和位能，它们之间可以互相转换，并且在管道内任意处和这三种能量总和是一定，因此也称为能量守恒。
（1）在波努利方程中，pV2、h和都是长度的量纲，一般分别称为压力头、位置头和速度ρg2g头，三者之和为一常数，用H表示。
在图1-7中各点的H值连线为一水平线，表示管道内任一处的三种能量之和是相等的。
（2）PVPV若管道水平放置（h1=h2）1+1=2+2，表明液体的流速越高，它的压力就越，ρg2gρg2g22低，即截面细的管道，流速较高，压力较低；
截面粗的管道，则流速较低，压力较高。
2.6答：
稳态液动力是由于位置变化所产生的力。
2.7答：
这样使tc减少而t增加，从而将完全冲击降为非完全冲击。
2.8答：
液压传动中的压力损失，绝大部分转变为热能，造成油温升高，泄露增多，使液压传动效率降低，因而影响液压系统的工作性能。
油液流动时，其流速对压力损失影响很大。
层流时的沿程压力损失?
p沿与油液的流动速度V一次方成正比，紊流时的沿程损失?
p沿与油液流动速度v1.75?
v2成正比；
流动油液的局部压力损失与其流速v2成正比。
可见降低流速对减少压力孙失是十分重要的，因此应限制液体在管道中的最高流速。
但是液体的流速太低又会使管路和阀类元件的结构尺寸变大。
K=?
2.9解：
压缩率1?
v1（）=V0?
pk?
V（49.9?
50）=?
700=1.4MPaV050?
p=?
K2.10解：
p=ρgh=800×
9.8×
0.175=1372PaQ?
pε=ε∴v=ρv2=222?
?
pεερ2×
1372=2.07m/s0.8×
8003.14×
（50?
30）2×
10=2.07×
4?
6q=vA=v×
2.11解：
πd4=0.00064998L/sh3πd（p?
pa）2.12解：
q==12?
lv=0.13×
π×
20×
（40?
0）π×
202/4=2.43×
10?
3mm3/s?
112×
0.784×
10×
70q2.43×
3==1.55×
4mm/s2Aπ×
20/4s0.001t===6.45sv1.55×
42.13解：
q=CdA2?
pp2×
0.2×
10610×
10=0.62?
A9003A=765.07mm22.14解：
τ=5.217V27385×
103273=5.217×
=10279.6skATS1.4×
3015+273t=（1.285?
T2=P10.02）τ=（1.285?
）×
10279.6=12915.6sPS0.7k?
TS=1.4×
（273+15）=397.44°
0.02273+151+（1.4×
1）0.6273+151+p1T（k×
S?
1）p2T1T2=397.44?
273=124.4°
2.15解：
ρ=m16.1=894kg/m3=?
3V18×
102.16解：
1830mm2.17解：
在0.1s内，液压泵输入液压缸压力腔的油液体积?
V=Q?
T=10×
1×
0.1=0.01666L60?
P=?
2.18解：
01?
V1?
=?
XV06×
（?
0.01666）=13.89MPa2E=t1153==3t2516.316.31=7.31×
3?
=19.83m2/s0Et3V=7.310E?
=V?
ρ=19.83×
10?
6×
850m2/s?
kg/m3QN=kg?
m/s2∴?
=1.69×
2Pa?
s2.19解：
轴外径的最大切应力为i=?
式中：
v－轴周围速度，v=πdn切向摩擦力为摩擦消耗功率为duv=?
dzδFf=2πdb=?
πdnπ2d2bn?
πdb=?
δδPf=F3×
10f?
V=?
5π2d2bnδ3?
πdn5002）60=×
900×
3.14×
0.1530.25×
30.1×
10Qkg=∴PfNs2m=490N?
m/s=490w2.20解：
PA+ρgZA=P0+ρ汞ghρ已知水汞=103kg/m水33ρ=13.6ρ=13.6×
10kg/m3大气压P0=101325Pa∴Pa绝=P0+ρ汞gh?
ρgZA=101325+13600×
9.8×
1?
0.99×
103×
0.5=229755PaPa相=Pa绝?
P0=229755?
101325=128430Pa2.21解：
设P绝为容器内的绝对压力p绝+ρgh=ρ0真空度P真=P0?
P绝=ρgh=1000×
1=9800Pa2.22解：
Pa绝+ρg（h1+h2）=P0Pa真=P0?
Pa绝=ρg（h1+h2）=1000×
（0.5+2）=24500Pa过B点取等压面O-O与U形管交于C点PB=PCPC绝+ρgh1=P0PB真=PC真=P0-Pc绝=ρgh1=1000×
0.5=4900Pa2.23解：
D0.33.14×
0.32?
A=800×
×
=83N224D0.33.14×
0.32
（2）F=ρg?
（+h）?
（+0.6）×
=416N224
（1）F=ρg?
2.24解：
柱塞底面上的液体相对压力为ρg（x+h）柱塞的力平衡方程式为=F+G44（F+G）∴x=?
hπd2ρg2.25解：
ρg（x+h）πd2
（1）设小活塞杆的推理为F'
F'
π4=2Gd2π4D2dGD2ld2l10225'
F=F?
=2?
G?
=2×
50000×
=156NLDL405004G4×
50000
（2）p===398×
105Pa22πD3.14×
（0.04）F'
=（3）S小S大=2.26解：
πd242=S大πD2d?
S小D24102=2×
20=1.25mm40设弹簧的预压缩量为x0p×
π4（D2?
d2）=x0ksp×
π（D2?
d2）5×
106×
3.14（0.0222?
0.022）=4ks4×
103x0==3.3×
2m=33mm2.27解：
对截面Ⅰ、Ⅱ列出连续性方程和伯努利方程A1V1=A2V2V1=A2V2A122P1V1pV+=2+2ρg2gρg2gP1p122=2+（V2?
V1）ρgρg2gAρ2P1=P2+[1?
（2）2]V22A1∵A2<
1A1Aρ∴[1?
（2）2V22A12>
1故p1>
p2。
同理可论p2>
p32.28解：
（1）对截面Ⅰ、Ⅱ列伯努利方程，以油管水平中心线为基准水平面p1=0，V1≈0,Z2=0PVH=2+2ρg2g2V2=2g（H?
P20.045?
106?
=17.5M/S）2?
9.8?
20?
ρg918?
9.8?
Q=AV2=
（2）Vt=4*10000*10?
3=1856S=31min23.140.02）*17.15（t=Vπ4d2?
V22.29解：
对截面ⅠⅡ列伯努利方程，设通过中心线的水平面为基准p1=?
ρgh,P2=0，Z1=Z2=0Q=A1V1=A2V2V1=A2V2=4V2A12?
ρgh（4V2）2V2+=ρg2g2g12（16?
1）V2=h2g2gh2V2=152gh1*9.8*1V2===1.143m/s1515Q=A2V2=4A1V2=4*3.2*1.143*100=1463cm3/s2.30解：
阀门关闭时，压力表处液体的能量为E1=P1ρg阀门打开时，压力表处液压的能量为E2=理想液体流动时无能量损失，因此P2V2+ρg2gE1=E2P1pV2=2+ρgρg2gV=2（P1?
P2）Q=AV==2.2L/Sρπ=2（0.25?
0.06）*106=19.49m/s10003.14（0.012）2*19.49=2.2*10?
3m3/s44d*V=2.31解：
（1）雷诺数Re=v?
dvv=20mm2/s=20*10?
2cm2/sv=Qπ4=d24?
100?
103=530cm/s3.14?
22?
60∵Re=530?
12=5300>
2320紊流20?
24Q?
d24Q临界雷诺数：
Recr=πd=πdvv
（2）4Q4*100*103Qd===4.6cmπvRecr3.14*20*10?
2*2320*602.32解：
πd4?
PQ==128ul128Vρlπd4?
Pπd4?
p3.14（1*10?
3）*1*106*60l===0.273M128vρQ128*20*10?
6*900*0.3*10?
34=27.3cm2.33解：
4Q4*18*103v1===382cm/sπd123.14*12*60v2=4Q4*18*103==1062cm/s2（πd023.14*0.6）*60判断流态：
Re1=v1d382*1==1910<
2320层流v0.2vd1062*0.6=3186>
2320紊流Re0=0=v0.2阻力系数：
λ1=7575==0.0393Re119101λ0=0.3164Re?
4=0.3164ξ=0.35压力损失：
1=0.042131860.25?
pλ1=λ1?
pλ0=λ0lρv13900（3.82）2=0.0393=77420Pad120.0122lρv03900（10.62）2=0.0421=1.06835MPad020.006222lρv1900（3.82）2?
pξ=ξ=0.035=2298Pad122总压力损失：
p总=?
pλ1+?
pλ0+?
pξ=77420*10?
6+1.06835+2298*10?
6=1.148Mpa对进出口端面列伯努利方程，取过中心线的水平面为基准面z1=z2=0,hw=?
p总/ρg,p2=0v1=3.82m/s,v2=v0=10.62m/s2p1α1v1αv?
p+=22+总2g2gρgρg层流α1=2，紊流α2=1?
v22?
2v12?
p总?
p1=ρg?
+?
2gρg?
9001*（10.62）?
2?
（3.82）=+1.1482=37620*10-6+1.148=1.186Mpa22[]2.34解：
（1）设油液从P2对截面ⅠⅡ列伯努利方程z1=0,v1=v2,α1=α2,z2=hαvp1α1v1p++z1=2+22+z2+hwρgρg2g2g22∵hw=p1?
p24.5*105?
2.5*105?
h=?
15=7.676m900?
9.8ρg因hw为正值，故假设正确，
（2）设液流为层流压力损失：
p=ρghw=900?
7.676=0.677*105palρv2?
p=λ?
d2757575vλ===Re（vd）vdv75vlρv275vlρv?
=vdd22d22d2?
P2?
12?
4?
0.677?
105V===0.223m/s75Vρl75?
45?
6?
900?
203.14?
12?
0.223Q=AV=v==0.175?
10-4m3/s=17.51cm?
3/s44判断流态：
Re=πd2vd0.223?
102?
1==50<
2320层v45?
2因此阻力系数λ的计算正确πd42.35解：
通过细长管流量Q=?
p128?
l式中?
p=ρghQ=?
AdhπD2=?
dt44πD2πdρgh=?
128?
l4dhdtdhdh4d4gπd4?
=dtρg2dt=dth128?
l32vlD2πDdhd4gt=∫0dth32vlD2d4gl?
h1?
l?
h2=?
6032vlD220?
60?
d4g20?
（0.2）4?
980v===0.848cm2/s=84.8mm2/sh5032?
52?
32lD2l?
125h2∫h1?
h22.36解：
（1）对截面ⅠⅡ列伯努利方程，以油箱液面为基准面p1α1v1pαv++z1=2+21+z2+hwρgρg2g2g22p1=0,v1≈0,z
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