液压伺服控制课后题答案大全(王春行版)
第二章 液压放大元件 习题
1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3
108-?=，径向间隙m r c 6105-?=，供油压力Pa p s 51070?=，采用10号航空液压油在40C ?工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。s pa ??=-2104.1μ3/870m kg =ρ
解：对于全开口的阀，d W π=
由零开口四边滑阀零位系数
s m p w C K s d q /4.1870/107010814.362.02530=????=?=-ρ
()s p m r K a c c ??=???????=?=----/104.410
4.13210814.310514.3323
122
3620μπ m p K K r
p C K a c q c
s d
p /1018.332110
02
0?==
?=
πρ
μ
2. 已知一正开口量m U 3
1005.0-?=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070?=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。
解：正开口四边滑阀零位系数ρ
s
d q p w
c k 20= s
s
d co p p wu
c k ρ
=
ρ
s
d c p wu
c q 2=
s m q K c
q /67.11005.060/1052
3
30
=??==--ν s a s c c p m p q K ?--?=???==/1095.51070260/10523125
30 m p K K K a c q p /1081.2110
00?==
3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3
108-?=，供油压力Pa p s 510210?=，最大开口量m x m 30105.0-?=，求最大空载稳态液动力。 解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：
4.11310
5.010********.343.043.035300=???????=??=--?m s s x p W F
4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210?=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.22
0=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。计算时取流量系数62.0=d C ，油液密度3
/870m kg =ρ。 解：零开口四边滑阀的流量增益：
870
/1021014.362.0072.25
0????=??=d p W C K s d q ρ
故m d 3
1085.6-?=
全周开口滑阀不产生流量饱和条件
67max
>v X W
mm X om 32.0=
5. 已知一双喷嘴挡板阀，供油压力Pa p s 510210?=，零位泄漏流量
s m q c /105.736-?=，设计计算N D 、0f x 、0D ，并求出零位系数。计算时取8.00d =C ，64.0df =C ，3/870m kg =ρ。
解：由零位泄漏量
ρπs f N df c p X D C q 02???= 即16
0N
f D X =
得： m m p C q D s df c
N 438.0216=??=
ρ
π 则：
mm X f 027.00= 2
100)(
2f N do
df x D C C D =
若：
8.00
=d df C C ，16
10=
N
f D X 则mm D D N 193.044.00==
第三章 液压动力元件 习题
1. 有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为rad m D m /10636-?=，马达容积效率为95%，额定流量为s m q n /1066.634-?=，额定压力Pa p n 510140?=，高低压腔总容积
34103m V t -?=。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为22.0m kg J t ?=，阀的流量增益
s m K q /42=，流量-压力系数Pa s m K c ??=-/105.1316。液体等效体积弹性模量
Pa 8e 107?=β。试求出以阀芯位移V x 为输入，液压马达转角m θ为输出的传递函数。
解：解：由阀控液压马达的三个基本方程 由阀控液压马达的三个基本方程 q c L V L Q K X K P =-
t
m m tm e
s p s 4L L L V Q D C P θβ=++
2m t m s L P D J θ=
可得
()q
m
m
32
t c tm t t 22
e m m
s s s 4V
K D J K C X V J D D θβ=
+++
马达的容积效率 n v n
q q
q η-?=
且 t m n
q p C ?= 得 ()
n v 123tm n
q 1 2.3810m s a p C P η--=
=??
2. 阀控液压缸系统，液压缸面积2
4
p 10150m A -?=，活塞行程m L 6.0=，阀至液压缸
的连接管路长度m l 1=，管路截面积2
41077.1m a -?=，负载质量kg m t 2000=，阀的流
量-压力系数Pa s m K c ??=-/102.5312。求液压固有频率h ω和液压阻尼比h ξ。计算时，取Pa 8e 107?=β，3
/870m kg =ρ。 解：总压缩容积：
3334410354.9)21077.16.010150(2m m al L A V p t ---?=??+??=+= kg a
A al L A m m p
p t t 69.421922
2
=?
++=ρρ总
则液压固有频率：Hz Hz m V A t
t p
e h 3.12669
.42191018.9)10150(1074432
482
=??????=
=
--βω
由于p B 较小可忽略不计，则
3384121016.610
18.969.421910710150102.5----?=??????==t
t
e p
c
h V m A K βζ
3. 变量泵控制定量马达的惯性负载为22m kg J t ?=，高压侧油液总容积330102m V -?=，泵及马达的总泄漏系数Pa s m C t ??=-/108.0311，液体等效体积弹性模量
Pa 8e 107?=β，马达排量rad m D /101236m -?=，马达机械效率9.0m =η，泵转速
s rad /3.52p =ω。略去泵与马达间的沿程阻力损失，求此装置以马达转速m θ为输出，以
泵排量p D 为输入的传递函数。 解：变量泵的排量：γp p K D =
变量泵流量方程拉氏变换为：11P C D Q P C K q tp p p p tp p p p -=?-=ωγω 力矩平衡：m t m m m m m m t m m s J P D G s B s J P D θηθθθη2121=?++= 液压马达高压腔流量方程拉氏变换：
)1206.2929.5(103.52])2[(26
20
1
110
1++?=
=∴++=?+
+=?+
+=s s s D D s D D s J s V C D sP V s D P C Q sP V s D P C q p p p m p m
m
m m
m t e t p p e
m m t p e
m m tm p ωωθθθηβωβθβθ
4. 有一四边滑阀控制的双作用液压缸，直接拖动负载作简谐运动。已知：供油压力
Pa p 5s 10140?=，负载质量kg m 300t =，负载位移规律为t x x ωsin m p =，负载移动的
最大振幅m x 2
m 108-?=，角频率s rad /30=ω，试根据最佳负载匹配求液压缸面积和四
边阀的最大开面积Vm Wx 。计算时，取62.0d =C ，3
/870m kg =ρ。 解：有负载位移规律t x x m p ωsin =，得
负载速度：t x x v m p p ωωcos ==?
负载力：t mx x m F m p p ωωsin 2
-==?
?
则负载功率：t mx t t mx v F P m m p p ωωωωω2sin 2
1cos sin 3
23
2
==?= 当ωπ4=
t 时，3
2max 2
1ωm mx P = 若负载匹配最佳，则此时
S P m L p P A N N mx F F 3
23.15301083002222222==????==
=-*ω 液压缸活塞面积为2
325
31064.110
140103.152323m m p F A s L p -*?=???=?= s m s m x V m L /7.1/301082
2222=???==
-*ω 则最大空载流量s L s m A V q p L m /83.4/1064.17.133330=???==-*
最大开口面积m m p C q Wx s
d
m vn 55
301014.6870
1014062.01083.4--?=??
?=
=
ρ
5. 变量泵控制定量马达拖动纯惯性负载作简谐运动。其运动规律为t ωθθsin max m m =，试中m θ为负载角位移，max m θ为负载角位移的振幅，ω为角频率。变量泵的额定工作压力为
s p ，转速为p n ，系统总泄漏系数为t C 。设低压腔压力为零。根据负载匹配求泵的排量p
D 和液压马达排量m D 。
解：wt w J wt wt w J P m t m m m t m 2sin 2
1cos sin 32max 3
2
max ?=
???=?=?
??
θθθθ 当2
2π
=
wt ，w
t 4π
=
时，功率最大 m m m m s n T Tw n D p ??==??π2
s m p T D π2=
功率最大时，22
2
w J J T t m t θθ=
?=?
? s
t m p w J D 2
2?=
θπ
对于泵控系统，马达在最大转速时，所需流量由泵提供。即：
s
t m m p p p c n D n D ?+=
p
s s
t t p s
t s t p
s
t m m p n p p c w J n p c p w J n p c n D D 2222/23232+=
+=
+?=θπθπ
第四章 机液伺服系统 习题
1. 如图4-15所示的机液位置伺服系统，供油压力Pa p 5s 1020?=，滑阀面积梯度
m W 2102-?=，液压缸面积24-p 1020m A ?=，液压固有频率s rad /320h =ω，阻尼比
2.0h =ξ。求增益裕量为dB 6时反馈杠杆比2
1
f l l K =
为多少？计算时，取62.0d =C ，3/870m kg =ρ。
图4-15 机液位置伺服系统
解：增益裕量是相位穿越频率g W 处的增益倒数。即
)
()(1
g g g j H j G K ωω=
以dB 表示时，()()h
h v
jw jw g w k H G B d K g g ?-=-=?ξ2lg
20lg 20
依题得：62lg
20=?-h
h v
w k ξ，2.0=h ξ，320=h w
计算得：151.64=v k 由式（4-3）得：()1 p
f q v A k k k ?=
由式（2-40）得：()()021
=-?=L L s d q p p p W
C k ρ
根据图4-15可得v x ，i x ，p x 动作示意图
由三角形性质可得
2
11l l l
x x x x v p v i +=--
整理得：()32
1221 p i v x l l
x l l l x ?-?+=
由（1）（2）（3）式联立并代入已知量。可得：
216.02
1
==
l l k f 2. 如图4-16所示机液伺服系统，阀的流量增益为q K ，流量-压力系数c K ，活塞p A ，活塞
杆与负载连接刚度s K ，负载质量L m ，总压缩容积t V ，油的体积弹性模量e β，阀的输入位移i x ，活塞输出位移p x ，求系统的稳定条件。
图4-16 考虑连接刚度的机液位置伺服系统
解：由式4-16知系统稳定条件()1112 ???
? ??-?
? n n h v w w w k ξ 由式4-3知 ()2 p f q v A k k k ?= 由图4-16知v x ，i x ，p x 的几何关系可知()32 11 l l l k f += 液压弹簧刚度()442 t p e n v A k ?= β 综合刚度 ()5111 s h n k k k += 综合谐振频率()6 L n n m k w = 由（4）（5）（6）三式可得 () ()7442 2 L p e s t s p e n m A k v k A w ??+???= ?ββ 综合阻尼比 ()822 n p L ce n w A m k ??= ξ 总流量压力系数：()9 tp c ce c k k += 忽略泄露影响由（8）（9）得()1022 n p L c n w A m k ??= ξ 连接结构的固有频率()11 L s s m k w = 将式（2）（3）（7）（10）（11）代入（1）整理得 t q p e c v k A k l l l ???< +β4211 第五章 电液伺服阀 习题 1. 已知电液伺服阀在线性区域内工作时，输入差动电流mA 10=?i ，负载压力Pa 10205L ?=p ， 负载流量L/min 60L =q 。求此电液伺服阀的流量增益及压力压力增益。 解：电液伺服阀的流量增益为 3q q m 0.1s i L K A ==?? 压力增益 8p p a 210i L P K A = =?? 2. 已知一电液伺服阀的压力增益为Pa/mA 1055 ?，伺服阀控制的液压缸面积为 24p m 1050-?=A 。要求液压缸输出力N 1054?=F ，伺服阀输入电流i ?为多少？ 解：负载压力：Pa A F p p L 74 4 10110 50105?=??==- 输入电流：mA K p i p L 2010 51015 7 =??==? 3. 力反馈两级伺服阀，其额定流量为L/min 15，额定压力为Pa 102105 ?，阀芯直径 m 105.02-?=d ，为全周开口，如果要求此伺服阀频宽Hz 100b >ω，前置级喷嘴挡板阀 的输出流量至少为多少？取流量系数2.60d =C ，油液密度3/870m kg =ρ。 解：阀的最大开口面积： 265300106.2870 /1021062.060/1015/m p C q W s d m m x --?=???= = ρ 阀芯直径：m d 2 105.0-?=，且为全周开口 4 00210 66.1/1057.1--?==∴?==∴W W x m d W m x m π 频宽：4 4707.02707.022 00d x q A x q m v v b πω? ?= ?= 则 m i n /109.61004 4707.0232 L d x q vm -?=????>π 4. 力反馈两级电液伺服阀，其额定流量为L/min 15，额定压力Pa 102105 ?，额定电流为 mA 10，功率滑阀全周开口，阀芯直径m 105.02-?=d ，喷嘴中心至弹簧管旋转中心距离 m 1087.02-?=r ，反馈杆小球中心至喷嘴中心距离m 1033.12-?=b ，反馈杆刚度 m /N 108.23f ?=K 。求力矩马达力矩系数t K 。计算时取2.60d =C ，3m /kg 870=ρ。 解：阀的最大开口面积： 265300106.2870 /1021062.060/1015/m p C q W s d m m x --?=???= = ρ 阀芯直径：m d 2 105.0-?=，且为全周开口 4 00210 66.1/1057.1--?==∴?==∴W W x m d W m x m π 力矩马达的力矩系数取： A m N I x K b r K m m t /023.110 101066.1108.2)1033.11087.0()(3 4 3220f ?=??????+?=?+=---- 5. 已知电液伺服阀额定流量为L/min 10，额定压力为Pa 102105 ?，额定电流mA 10，功率滑阀为零开口四边滑阀，其零位泄漏流量为额定流量的4%，伺服阀控制的双作用液压缸24p 1020m A -?=，当伺服阀输入电流为mA 1.0时，求液压缸最大输出速度和最大输出力。 解：流量增益 3 n q n q 1m s 60 K A I = =? 流量-压力系数 33c n c a n n q q 4% m 3.1710s p p p K ?= ==?? 压力增益 q 10p c Pa 5.2510K K A K = =? 负载流量为 3 6 q m q i 1.6710s L K -=??=? 则液压缸最大输出速度为 4max q m v 8.3310s L P A -= =? 最大输出力为N A p F p L 4 4 6 1005.110201025.5?=???=?=- 第六章 电液伺服系统 习题 1. 如图6-39所示电液位置伺服系统，已知：mA s /m 10203 6 -q ??=K ， rad /m 10536-m ?=D ，rad m n /1003.02-?=，m /V 50f =K ，s /rad 100h =ω， 225.0h =ζ。求 （1）系统临界稳定状态时的放大器增益a K 为多少？ （2）幅值裕量为6dB 时的a K 为多少？ （3）系统做s m /1022 -?等速运动时的位置误差为多少？伺服阀零漂.6mA 0d =?I 时引起的静差为多少？ 图6-39 电液位置伺服系统 解：解：1）系统的开环传递函数为 q a f m 2 h 2h h n (s)s 2s s s+1K K K D G H ζ ωω??+ ??? （）（）= 则系统的开环增益 q v a f m n K K K K D =（） 由系统的稳定条件 v h h 2K ωζ< 得系统的零界状态时 q a f h h m n 2K K K D ωζ=（） 求得 a 750m K A V = 2）幅值裕量g d d K （B ）=6B 即 v h h h h lg (j )j 20lg 62K G H ωωωζ=-=-20（） 即 v h h 1 22 K ωζ= 求得 v 22.5rad s K = a 375m K A V = （3）位置误差：v r r K e θ= ∞)( 5.22/f v ==m q a D K K nK K s m e r /1095 .22102)(42--?=?=∞∴ 零漂：.6mA 0d =?I 静差：5d p f a x 3.210m I K K -??= =? 2. 有一稳定的电液位置伺服系统，其速度放大系数l/s 20=v K ，为了保证稳态精度的要求需将速度放大系数提高到l/s 100，求滞后校正网络的传递函数。 解：5K /l/s 20K l/s 1001 /1 /)(v v ====++= vc vc rc rc K K s s s G αωαω，，， s rad /20/K vc c ==αω 取c ωω4 1rc = 5rc =∴ω 1 s 1 0.2s G(s)++= ∴ 3. 有一振动台，其方块图如图6-40所示。已知系统参数为：s rad /140h =ω，2.0h =ξ， A s m K sv ??=-/10432，V A K s /1012-?=，m /V 10.212f ?=K ，23-p m 101?=A 。 求 （1）不加加速度反馈校正时的系统增益裕量g K 和闭环频宽b ω。 （2）将系统开环阻尼比提高到.30h =ζ时的加速度反馈fa K 和系统增益裕量g K 及闭环频宽b ω。 图6-40 液压振动台方块图 解：（1）系统的开环传递函数为：) 12(/)()(22f ++ ??= s s s A K K K s H s G h h h p sv a ωζω 未校正时系统的增益裕量： 17.1102.110410101402.0222 223 f g =???????==---K K K A K v a p h h ωζ 闭环频宽：s rad A K K K K p sv a v b /9.67707 .0/707.0f =??== ω （2）校正后系统的开环传递函数为：) 12(/)()(2 2++ = s s s K K K s H s G h h h f v fa ωζω 3.02.203.02fa '=+=+ =p h sv a h v h h A K K K K ω ωζζ即 s rad K dB K dB K K K K A s H s G K m V s K v b g g sv a p h h g fa /1002.2707 .089.4lg 20755 .12)()(1 /1057.33f '23--?== =====??=∴ωωζ 4. 有一速度控制系统，其原理方块图如图6-41所示。已知系统参数为：电液伺服阀固有频率s rad /340sv =ω，阻尼比.70sv =ζ，流量增益A s m K sv ??=-/10 5.332，液压固有频率s rad /183h =ω，阻尼比2.0h =ξ，测速机增益rad /s V 19.0fv ?=K 液压马达排量 rad /m 103.6136-m ?=D 。求稳定裕量6dB g =K ，?=87γ时积分放大器增益为多少？ 图6-41 速度控制系统方块原理图 解：系统开环传递函数：) 12)(12(/)()(22 22fv ++++??= s s s s s D K K K s H s G h h h h h h m sv a ωζωωζω ?-=----=Φ180) (12arctan )(12arctan )(2 2sv g sv g h sv g sv g sv g ωωωωξωωωωζω 得s rad g /125=ω V A K d B j G j H K dB K a g g g g /1073.06)()(20lg 204 -?==-==ωω 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，说明图示各种工况 下液压泵出口处的工作压力值。 解：a)0p = b)0p = c)p p =? d)F p A = e)2m m T p V π= 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 P y ，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P y ，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P y 值。 2-3试分析影响液压泵容积效率v η的因素。 答：容积效率表征容积容积损失的大小。 由1v t t q q q q η?= =- 可知：泄露量q ?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 111v t n k k p q v η= =- 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η m ＝0.9。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： ①泵的容积效率； ②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？ ③上述两种转速下泵的驱动功率。 解：①通常将零压力下泵的流量作为理想流量，则q t ＝106 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 η v ＝100.7 /106=0.95=95% ②q t =106×500/1450 L/min =36.55 L/min,因压力仍然是额定压力，故此时泵流量为36.55×0.95 L/min=34.72 L/min。 ③当n=1450r/min时, P=pq/(η v η m )=2.5×106×100.7×10-3/（60×0.95×0.9）w=4.91kw 当n=500r/min时, P=pq/(η v η m )=2.5×106×34.7×10-3/（60×0.95×0.9）w=1.69kw 2-5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)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：① q t ＝V p n=168×950 L/min =159.6 L/min ②η v =q/q t =150/159.6=94% ③η m =η/ηv =0.87/0.9398=92.5% ④ P=p q/η =29.5×106×150×10-3/（60×0.87）w=84.77kw ⑤因为η=p q/T ω 第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答： 理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是 q =p =x =0L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益q q = x L V K ??，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数c q =- p L L K ??，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益p p = x L V K ??，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏 流量2c c0r = 32W K πμ ，p0c K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 8、理想零开口阀具有线性流量增益，性能比较好，应用最广泛，但加工困难；因为实际阀总存在径向间隙和工作边圆角的影响。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3 d=810m ?，径向间隙-6c r =510m ?，供油压力5s p =7010a P ?，采用10号航空液压油在40C 。 工作，流量系数d C =0.62，求阀的零位 系数。 解：零开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W K πμ = 零位压力增益 p0c K = 将数据代入得 2q0 1.4m s K = 123c0 4.410m s a K P -=?? 11p0 3.1710a m K P =? 2、已知一正开口量-3 =0.0510m U ?的四边滑阀，在供油压力5s p =7010a P ?下测得零位泄 露流量c q =5min L ，求阀的三个零位系数。 解：正开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 c q0q K U = 零位流量-压力系数 c c0s q 2p K = 第一章 1-1 某液压油在大气压下的体积是335010m -?，当压力升高后，其体积减少到 3349.910m -?，取油压的体积模量为700.0K Mpa =，求压力升高值。 解： ''3343049.9105010110V V V m ---?=-=?-?=-? 64 3 070010110 1.45010 k V p Mpa V --?????=-==? 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=40N ?cm,试求其油液的动力粘度。 解：外筒内壁液体粘度： ()()0 2 4222/2 /2 408 3.140.1 2.512/2224010410/0.1 3.140.2/2/24100.050.0490.0512.512 p f D d a n D m s T T N m A DA D l d dy d dy dy d D d P S u F μπτπμτμτμμτμμ τμμ-==??=??= ====???=?===-?-∴===?? ? 1-4图示一液压缸，其缸筒内径D ＝12厘米，活塞直径d ＝11.96厘米，活塞长 度L ＝14厘米，若油的粘度μ＝0.065Pa.s ，活塞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： F 力受到液体粘性的影响，根据液体的粘性有 F=F f ＝μA(du /dy) 其中， A 为活塞表面积，A ＝л d L 又du /dy=v/h=v/{(D-d)/2} 所以 F ＝μA(du /dy)= μ×лdL × v/{(D-d)/2}=0.065×3.14×11.96× 0.01 第一章 1、什么是商业银行？它有哪些功能？ 概念： 商业银行是追求最大利润为目标，以多种金融负债筹集资金，以多种金融资产为经营对象，能利用负债进行信用创造，并向客户提供多功能、综合性服务的金融企业。 功能： 信用中介 支付中介 信用创造 信息中介 金融服务 2、简述商业银行在国民经济活动中的地位？ 1、是国民经济活动的中枢 2、对社会的货币供给具有重要影响 3、是社会经济活动的信息中心 4、是实施宏观经济政策的重要途径和基础 5、是社会资本运动的中心 3、简述商业银行内部组织结构 1、决策系统：股东大会、董事会 2、执行系统：总经理（行长）、副总经理（副行长）及各业务职能部门 3、监督系统：监事会与稽核部门 4、管理系统：全面管理、财务管理、人事管理、经营管理、市场营销管理 4、建立商业银行体系的基本原则有哪些？为什么要确立这些原则？ 1、有利于银行竞争原则，竞争是商品经济和市场经济的基本原则之一。 2、稳健原则，保护银行体系的安全 3、适度规模原则，当银行规模合理时，根据“规模经济”理论，其单位资金的管理费 用和其他成本最低，其服务也容易达到最优，有利于银行资金效率，有利于经济发展。 5、20世纪90年代以来国际银行业为什么会发生大规模合并？其意义何在？ 为什么： 进入20世纪90年代，随着金融自由化、金融全球化趋势的加强，对商业银行经营提出了许多新的难题：如何应对其他金融机构的竞争与挑战？如何在资本充足率的管制下拓展银行业务？如何在扩大银行业务的同时更有效地防范风险？这是商业银行面临的最急于从理论和时间上加以解决的问题。此时流行“大而不倒”一说，意激荡银行规模足够大时，可以避免倒闭之忧。于是在商业银行体系结构上，也相应地出现追求以超大银行为主体的趋势。 意义： 带来两个变化： 1、各国国内商业银行的数量在大幅度减少，但单个银行规模在扩大。 2.1 要提高齿轮泵的压力需解决哪些关键问题?通常都采用哪些措施? 解答：（1）困油现象。采取措施：在两端盖板上开卸荷 槽。（2）径向不平衡力：采取措施：缩小压油口直径；增大扫膛处的径向间隙；过渡区连通；支撑上采用滚针轴承或滑动轴承。（3）齿轮泵的泄 漏：采取措施：采用断面间隙自动补偿装置。 ? 2.2 叶片泵能否实现反转?请说出理由并进行分析。解答：叶片泵不允许反转，因为叶片在转子中有安放角，为了提高密封性叶片本身也有方向性。? 2.3 简述齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的优缺点及应用场合。 ?解答：（1）齿轮泵: 优点：结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠；主要缺点：流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。应用：齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。（2）叶片泵：优点：排油均匀，工作平稳，噪声小。缺点：结构较复杂，对油液的污染比较敏感。应用：在精密仪器控制方面应用广泛。（3）柱塞泵：优点：性能较完善，特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。缺点：结构复杂，造价高。应用：在凿岩、冶金机械等领域获得广泛应用。? 2.4 齿轮泵的模数m=4 mm，齿数z=9，齿宽B=18mm，在额定压力下，转速n=2000 r／min时，泵的实际输出流量Q=30 L／min，求泵的容积效率。 ?解答： ηv=q/qt=q/(6.6~7)zm2bn =30/(6.6×9 ×42×18×2000 ×10-6)=0.87 ? ? 2.5 YB63型叶片泵的最高压力pmax=6.3MPa，叶片宽度B=24mm，叶片厚度δ=2.25mm，叶片数z =12，叶片倾角θ=13°,定子曲线长 径R=49mm，短径r=43mm，泵的容积效率ηv=0.90，机械效率ηm=0.90，泵轴转速n=960r／min，试求：(1) 叶片泵的实际流量是多少?(2)叶片泵的输出 功率是多少?解答： ? 2.6 斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角β=20°，柱塞直径d=22mm，柱塞分布圆直径D=68mm，柱塞数z=7，机械效率ηm=0.90，容积效率ηV=0.97，泵转速n=1450r／min，泵输出压力p=28MPa，试计算：(1)平均理论流量；(2)实际输出的平均流量；(3)泵的输入功率。 ?解答：（1） qt=πd2zDntanβ/4 = π ×0.0222×7×0.068tan20°/4=0.0016 (m3/s) ?（2） q= qt ×ηV=0.0016 ×0.97=0.00155(m3/s) ?（3）N入=N出/ (ηm ηV)=pq/(ηm ηV)?=28 ×106×0. 00155/(0.9 ×0.97) 第三章 3.18 液压泵的额定流量为100 L/min ，液压泵的额定压力为2.5 MPa ，当转速为1 450 r/min 时，机械效率为ηm =0.9。由实验测得，当液压泵的出口压力为零时，流量为106 L/min ；压力为2.5 MPa 时，流量为100.7 L/min ，试求：（1）液压泵的容积效率ηV 是多少？（2）如果液压泵的转速下降到500 r/min ，在额定压力下工作时，估算液压泵的流量是多少？（3）计算在上述两种转速下液压泵的驱动功率是多少？ 解：（1）ηv t q q = ==1007106 095.. （2）=??= = =95.01061450 500111v t v q n n Vn q ηη 34.7L/min （3）在第一种情况下： 3 3 6 0109.460 9.010 106105.2?=????= == -m t m t i pq P P ηηW 在第二种情况下： 3 3 6 1 1 011069.195 .0609.010 7.34105.2?=?????= == -m t m t i pq P P ηηW 答：液压泵的容积效率ηV 为0.95，在液压泵转速为500r/min 时，估算其流量为34.7L/min ，液压泵在第一种情况下的驱动功率为4.9?103W ，在第二种情况下的驱动功率为1.69?103 W 。 3.20 某组合机床用双联叶片泵YB 4/16×63，快速进、退时双泵供油，系统压力p = 1 MPa 。工作进给时，大泵卸荷（设其压力为0），只有小泵供油，这时系统压力p = 3 MPa ，液压泵效率η = 0.8。试求：（1）所需电动机功率是多少？（2）如果采用一个q = 20 L/min 的定量泵，所需的电动机功率又是多少？ 解：（1）快速时液压泵的输出功率为： 6 3 0111110(1663)10 1316.760 P p q -??+?== = W 工进时液压泵的输出功率为： 6 3 022******** 80060 P p q -???== = W 电动机的功率为： 16468 .07.131601 === η P P 电 W 信与系统课后习题答案 汇总 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 第一章习题参考解答 绘出下列函数波形草图。 (1) | |3)(t e t x -= (2) ()? ???<≥=02021)(n n n x n n (3) )(2sin )(t t t x επ= (5) )]4()([4cos )(--=-t t t e t x t εεπ (7) t t t t x 2 cos )]2()([)(π δδ--= (9) )2()1(2)()(-+--=t t t t x εεε )5- (11) )]1()1([)(--+=t t dt d t x εε (12) )()5()(n n n x --+-=εε (13) ?∞--= t d t x ττδ)1()( (14) )()(n n n x --=ε 确定下列信号的能量和功率，并指出是能量信号还是功率信号，或两者均不是。 (1) | |3)(t e t x -= 解 能量有限信号。信号能量为： (2) ()?????<≥=0 2 021)(n n n x n n 解 能量有限信号。信号能量为： (3) t t x π2sin )(= 解 功率有限信号。周期信号在(∞-∞,)区间上的平均功率等于在一个周期内的平均功率，t π2sin 的周期为1。 (4) n n x 4 sin )(π = 解 功率有限信号。n 4 sin π 是周期序列，周期为8。 (5) )(2sin )(t t t x επ= 解 功率有限信号。由题(3)知，在),(∞-∞区间上t π2sin 的功率为1/2，因此)(2sin t t επ在),(∞-∞区间上的功率为1/4。如果考察)(2sin t t επ在),0(∞区间上的功率，其功率为1/2。 (6) )(4 sin )(n n n x επ = 解 功率有限信号。由题(4)知，在),(∞-∞区间上n 4 sin π 的功率为1/2，因此)(4 sin n n επ 在),(∞-∞区间上的功率为1/4。如果 考察)(4 sin n n επ 在),0(∞区间上的功率，其功率为1/2。 (7) t e t x -=3)( 解 非功率、非能量信号。考虑其功率： 上式分子分母对T 求导后取极限得∞→P 。 (8) )(3)(t e t x t ε-= 解 能量信号。信号能量为： 已知)(t x 的波形如题图所示，试画出下列函数的波形。 (1) )2(-t x (2) )2(+t x 1 -1 0 1 2 第2章习题 1-1液压缸直径D=150mm ，活塞直径d=100mm ，负载F=5 104N 。若不计液压油自重及活塞及缸体质量，求如下图a,图b 两种情况下的液压缸内压力。 （a ）：设液压缸压力为p 根据流体静力学原理，活塞处于静力平衡状态，有： F=p ·πd 2 /4 p=4F/πd 2=20 104/3.14 0.12 p=6.37 106 pa （b ）：设液压缸压力为p 根据流体静力学原理，活塞处于静力平衡状态，有： F=p ·πD 2 /4 p=4F/πD 2=20 104/3.14 0.152 p=2.83 106 pa 此题做法有待于考虑 F=p ·Πd 2 /4 p=4F/Πd 2=20 104/3.14 0.12 p=6.37 106 pa 1-2如图所示 的开式水箱（水箱液面与大气相通）。其侧壁开一小孔，水箱液面与小孔中心距离为h 。水箱足够大，h 基本不变（即小孔流出水时，水箱液面下降速度近似等于0）。不计损失，求水从小孔流出的速度（动能修正系数设为1）。（提示，应用伯努利方程求解） 解：取水箱液面为1-1过流断面，小孔的外部截面为2-2过流断面，设大气压为p 1 根据伯努力方程： 1-3判定管内流态：(1)圆管直径d=160mm ，管内液压油速度u=3m/s ；液压油运动黏度 =114mm 2/s ； (2)圆管直径d=10cm ，管内水的流速u=100cm/s 。假定水温为20 C （相应运动粘度为1.308mm 2/s 。 解：管内流态根据雷诺数判断. 雷诺数计算公式： (1)： 管内液流状态为：湍流状态 （2）232076452101.30810.1Re 6 - =??= 管内液流状态为：湍流状态 1-4 如图，液压泵从油箱吸油，吸油管直径 d=10cm ，泵的流量为 Q=180L/min, 油液的运动粘度υ=20 x10-6 m 2/s ，密度ρ=900kg/m 3，当泵入口处的真空度 p =0.9x105pa 时，求泵最大允许吸油的高度 h 。 （提示：运用伯努利方程与压力损失理论） 解：取油箱液面为1-1过流断面，油泵进油口为2-2过流断面，设大气压为p 0 由伯努力方程得： 判断油管的流动状态： 油管的流态为层流：动能修正系数为：22=α 局部压力损失----沿程压力损失： 层流状态：e /64R =λ 2 382.09001.0e 642 ?=?h R p f =21.99h 带入伯努力方程得： 第二章 液压放大元件 习题 1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-?=，径向间隙 m r c 6105-?=，供油压力Pa p s 51070?=，采用10号航空液压油在40C ?工作，流 量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。s pa ??=-2104.1μ3/870m kg =ρ 解：对于全开口的阀，d W π= 由零开口四边滑阀零位系数 2. 已知一正开口量m U 31005.0-?=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070?=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。 解：正开口四边滑阀零位系数ρ s d q p w c k 20= s s d co p p wu c k ρ = ρ s d c p wu c q 2= 3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-?=，供油压力 Pa p s 510210?=，最大开口量m x m 30105.0-?=，求最大空载稳态液动力。 解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力： 4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210?=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量 m x 0。计算时取流量系数62.0=d C ，油液密度3/870m kg =ρ。 解：零开口四边滑阀的流量增益： 故m d 31085.6-?= 全周开口滑阀不产生流量饱和条件 5. 已知一双喷嘴挡板阀，供油压力Pa p s 510210?=，零位泄漏流量 s m q c /105.736-?=，设计计算N D 、0f x 、0D ，并求出零位系数。计算时取8.00d =C ， 64.0df =C ，3/870m kg =ρ。 解：由零位泄漏量 ρπs f N df c p X D C q 02???= 即16 0N f D X = 得： mm p C q D s df c N 438.0216=??= ρ π 则： 若： 8.00 =d df C C ， 16 10= N f D X 则mm D D N 193.044.00== 第三章 液压动力元件 习题 1. 有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为rad m D m /10636-?=，马达容积效率为95%，额定流量为s m q n /1066.634-?=，额定压力Pa p n 510140?=，高低压腔总容积34103m V t -?=。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为2 2.0m kg J t ?=，阀的流量增益s m K q /42=，流量-压力系数Pa s m K c ??=-/105.1316。液体等效体积弹性模量Pa 8e 107?=β。试求出以阀芯位移V x 为输入，液压马达转角m θ为输出的传递函数。 解：解：由阀控液压马达的三个基本方程 由阀控液压马达的三个基本方程 可得 ()q m m 32 t c tm t t 22 e m m s s s 4V K D J K C X V J D D θβ= +++ 2-6 伯努利方程的意义是什么？该方程的理论式和实际式有什么区别？ 伯努利方程的物理意义：在密闭管道内做恒定运动的理想液体，具有三种形式的能量，即压力能 动能 位能，他们之间可以相互转化，但在管道内任意位置，单位质量的液体包含的这三种能的总和是一定的。 理论式；g h u p g h u p 22 212 11 2 2++=++ρρ 实际式; g h g h a g h p w ++2 = ++ 22 211 11 2 υυαρ 区别：实际液体在管道内流动时，由于液体存在粘性，产生摩擦力，消耗能量，同时管道局部产生形状和尺寸产生变化，所以需要加入修正系数α和能量损失w h 。 2-13,如图所示， d1=20mm.d2=40mm,D1=75mm,D2=125mm,q=25L/min,求v1,v2,q1,q2. s m A q 094.0106010004256=?75????== -21πυ s m A q 034.010 6010004256=?125????==-22πυ 左侧活塞杆运动由两部分产生， 所以q Q d =+4 1 112π υ 得：min 22.23121L d q Q =4 -=1 π υ 同理得；44.222=Q 2-29如图所示，柱塞受F=100N,的固定力作用而下落，缸中油液经缝隙泻出。设缝隙厚度 δ=0.05mm,缝隙长度l=80mm,柱塞直径d=20mm,油的动力粘度μ=50?310-Pa s ?.求柱塞和 缸孔同心时，下落0.1所需要的时间是多少。 02 1u d p l d q δπμδπ-12=3 1 A u q 0= 2 2 4d F A F p π= = 3 联立123得 s m u 401065.1-?= s u l t 2.606== 液压传动第三章3-12 3-16 3-18答案。 3-12.当泵的额定压力和额定流量为已知时，试说明下列各工况下压力表的读数（管道压力损失除图c 为外均忽略不计）。 a:p=0 b:p=F/A c:p= d:p=0 e:p=Pm 3-16.要求设计输出转矩TM=52.5N M,转速nM=30r/min 的液压马达。设液压马达的排量VM=105cm 3/r,求所需要的流量和压力各为多少？（液压马达的机械效率、容积效率均为0.9） 解：（1）q t =V M n M =105×10-3 ×30=3.15L/min 第一章. +习题 1.1用降幂法和除法将下列十进制数转换为二进制数和十六进制数： (1) 369 (2) 10000 (3) 4095 (4) 32767 答：(1) 369=1 0111 0001B=171H (2) 10000=10 0111 0001 0000B=2710H (3) 4095=1111 1111 1111B=FFFH (4) 32767=111 1111 1111 1111B=7FFFH 1.2将下列二进制数转换为十六进制数和十进制数： (1) 10 1101 (2) 1000 0000 (3) 1111 1111 1111 1111 (4) 1111 1111 答：(1) 10 1101B=2DH=45 (2) 1000 0000B=80H=128 (3) 1111 1111 1111 1111B=FFFFH=65535 (4) 1111 1111B=FFH=255 1.3将下列十六进制数转换为二进制数和十进制数： (1) FA (2) 5B (3) FFFE (4) 1234 答：(1) FAH=1111 1010B=250 (2) 5BH=101 1011B=91 (3) FFFEH=1111 1111 1111 1110B=65534 (4) 1234H=1 0010 0011 0100B=4660 1.4完成下列十六进制数的运算，并转换为十进制数进行校核： (1) 3A+B7 (2) 1234+AF (3) ABCD-FE (4) 7AB×6F 答：(1) 3A+B7H=F1H=241 (2) 1234+AFH=12E3H=4835 (3) ABCD-FEH=AACFH=43727 (4) 7AB×6FH=35325H=217893 1.5下列各数均为十进制数，请用8位二进制补码计算下列各题，并用十六进制数表示其运算结果。 (1) (-85)+76 (2) 85+(-76) (3) 85-76 (4) 85-(-76) (5) (-85)-76 (6) -85-(-76) 答：(1) (-85)+76=1010 1011B+0100 1100B=1111 0111B=0F7H；CF=0；OF=0 (2) 85+(-76)=0101 0101B+1011 0100B=0000 1001B=09H；CF=1；OF=0 (3) 85-76=0101 0101B-0100 1100B=0101 0101B+1011 0100B=0000 1001B=09H；CF=0；OF=0 0；OF=1 (5) (-85)-76=1010 1011B-0100 1100B=1010 1011B+1011 0100B=0101 1111B=5FH；CF=0；OF=1 0；OF=0 1.6下列各数为十六进制表示的8位二进制数，请说明当它们分别被看作是用补码表示的带符号数或无 符号数时，它们所表示的十进制数是什么？ (1) D8 (2) FF 答：(1) D8H表示的带符号数为-40，D8H表示的无符号数为216； (2) FFH表示的带符号数为-1，FFH表示的无符号数为255。 1.7下列各数均为用十六进制表示的8位二进制数，请说明当它们分别被看作是用补码表示的数或字符 的ASCII码时，它们所表示的十进制数及字符是什么？ (1) 4F (2) 2B (3) 73 (4) 59 答：(1) 4FH表示的十进制数为79，4FH表示的字符为O； (2) 2BH表示的十进制数为43，2BH表示的字符为+； (3) 73H表示的十进制数为115，73H表示的字符为s； (4) 59H表示的十进制数为89，59H表示的字符为Y。 1.8请写出下列字符串的ASCII码值。 For example, This is a number 3692. 答：46H 6FH 72H 20H 65H 78H 61H 6DH 70H 6CH 65H 2CH 0AH 0DH 54H 68H 69H 73H 20H 69H 73H 20H 61H 20H 6EH 75H 6DH 62H 65H 72H 20H 33H 36H 39H 32H 2EH 0AH 0DH ` 第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀什么是实际滑阀 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点零位工作点的条件是什么 | 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时， 阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是q=p=x=0 L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数为什么 答：流量增益 q q = x L V K ? ? ，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数 c q =- p L L K ? ? ，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益 p p = x L V K ? ? ，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 ， 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性 答：理想零开口滑阀 c0=0 K， p0= K∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏 流量2c c0r = 32W K πμ ，p0c K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 9、什么是稳态液动力什么是瞬态液动力 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 > 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3 d=810m ?，径向间隙-6c r =510m ?，供油压力5s p =7010a P ?，采用10号航空液压油在40C 。 工作，流量系数d C =0.62，求阀的零位 系数。 解：零开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W K πμ = 零位压力增益 p0c K = 将数据代入得 2q0 1.4m s K = ！ 123c0 4.410m s a K P -=?? 11p0 3.1710a m K P =? 2、已知一正开口量-3 =0.0510m U ?的四边滑阀，在供油压力5s p =7010a P ?下测得零位泄 露流量c q =5min L ，求阀的三个零位系数。 解：正开口四边滑阀的零位系数为： 第1章习题答案 1. 判断题：在问题的后面括号中打√或×。 （1）当模拟电路的输入有微小的变化时必然输出端也会有变化。（√） （2）当模拟电路的输出有微小的变化时必然输入端也会有变化。（×） （3）线性电路一定是模拟电路。（√） （4）模拟电路一定是线性电路。（×） （5）放大器一定是线性电路。（√） （6）线性电路一定是放大器。（×） （7）放大器是有源的线性网络。（√） （8）放大器的增益有可能有不同的量纲。（√） （9）放大器的零点是指放大器输出为0。（×） （10）放大器的增益一定是大于1的。（×） 2 填空题： （1）放大器输入为10mV电压信号，输出为100mA电流信号，增益是10S。 （2）放大器输入为10mA电流信号，输出为10V电压信号，增益是1KΩ。 （3）放大器输入为10V电压信号，输出为100mV电压信号，增益是0.01 。 （4）在输入信号为电压源的情况下，放大器的输入阻抗越大越好。 （5）在负载要求为恒压输出的情况下，放大器的输出阻抗越大越好。 （6）在输入信号为电流源的情况下，放大器的输入阻抗越小越好。 （7）在负载要求为恒流输出的情况下，放大器的输出阻抗越小越好。 （8）某放大器的零点是1V，零漂是+20PPM，当温度升高10℃时，零点是 1.0002V 。（9）某放大器可输出的标准正弦波有效值是10V，其最大不失真正电压输出+U OM是14V，最大不失真负电压输出-U OM是-14V 。 （10）某放大器在输入频率0~200KHZ的范围内，增益是100V/V，在频率增加到250KHZ时增益变成约70V/V，该放大器的下限截止频率f L是0HZ，上限截止频率f H是250KHZ，通频带 f BW是250KHZ。 3. 现有：电压信号源1个，电压型放大器1个，1K电阻1个，万用表1个。如通过实验法求信号源的 内阻、放大器的输入阻抗及输出阻抗，请写出实验步骤。 解:提示：按照输入阻抗、输出阻抗定义完成，电流通过测电阻压降得到。 4. 现有：宽频信号发生器1个，示波器1个，互导型放大器1个，1K电阻1个。如通过实验法求放大 器的通频带增益、上限截止频率及下限截止频率，请写出实验步骤。 解: 提示：放大器输入接信号源，输出接电阻，从0HZ开始不断加大频率，由示波器观测输入信号和输出信号的幅值并做纪录，绘出通频带各点图形。 第2章习题答案 一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。画出原理图并加以说明。 该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。 图1 电液比例阀控制的速度控制回路 液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。 二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。 液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。 三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？ 在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。 四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？ 在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。同时，电气系统增益较液压增益也易于调节，同时成本低。 五、结合实际应用设计应用电液私服控制的位置控制系统。画原理图并加以说明。 设计送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图如图2所示。 图2 送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图 1—液压缸；2、3—液控单向阀；4、13、18—电磁换向阀；5—电液伺服 阀； 6、15—压力继电器； 该回路设计具有以下几个特点： （1）伺服泵站由交流电机、轴向柱塞泵、溢流阀、单向阀、过滤器、蓄能器，压力继电器、压力表、加热器以及冷却回路等组成。泵站同时具备温度、液位等信号的监测、报警功能，自动化程度较高。液压系统的启动、停止、溢流阀的动作、报警、紧急情况处理等由计算机及 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 3、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ， 阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。零位工作点的条件是 q=p=x=0 L L V 。 4、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益 q q = x L V K ? ? ，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。流量-压力系 数 c q =- p L L K ? ? ，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。压力增益 p p = x L V K ? ? ，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力，当各系 数增大时对系统的影响如下表所示。 稳定性响应特 性稳态误差 q K c K p K 5、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 6、什么叫液压动力元件？有哪些控制方式？有几种基本组成类型？ 答：液压动力元件（或称为液压动力机构）是由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成的。控制方式可以是液压控制阀，也可以是伺服变量泵。有四种基本形式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸和泵控液压马达。 7、何谓液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？ 答：液压弹簧刚度 2 e p h t 4A K V β =，它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所 1顺序阀和溢流阀是否可以互换使用？ 答：顺序阀可代替溢流阀，反之不行。 2试比较溢流阀、减压阀、顺序阀（内控外泄式）三者之间的异同点 答：相同点：都是利用控制压力与弹簧力相平衡的原理，改变滑阀移动的开口量，通过开口量的大小来控制系统的压力。结构大体相同，只是泻油路不同。 不同点：溢流阀是通过调定弹簧的压力，控制进油路的压力，保证进口压力恒定。出 油口与油箱相连。泄漏形式是内泄式，常闭，进出油口相通，进油口压力为调整压力， 在系统中的联结方式是并联。起限压、保压、稳压的作用。 减压阀是通过调定弹簧的压力，控制出油路的压力，保证出口压力恒定。出油口与减压回路相连。泄漏形式为外泄式。常开，出口压力低于进口压力，出口压力稳定在调定 值上。在系统中的联结方式为串联，起减压、稳压作用。 顺序阀是通过调定弹簧的压力控制进油路的压力，而液控式顺序阀由单独油路控制压力。出油口与工作油路相接。泄漏形式为外泄式。常闭，进出油口相通，进油口压力允 许继续升高。实现顺序动作时串联，作卸荷阀用时并联。不控制系统的压力，只利用系统的 压力变化控制油路的通断 3 如图所示溢流阀的调定压力为4MPa ，若阀芯阻尼小孔造成的损失 不计，试判断下列情况下压力表读数各为多少？ （1） Y断电，负载为无限大时； （2） Y断电，负载压力为2MPa时； (3 )Y通电，负载压力为2MPa 时 答：（ 1） 4；（ 2） 2；（ 3） 0 4 如图所示的回路中，溢流阀的调整压力为5.0 MPa ，减压阀的调整压 力为 2.5 MPa ，试分析下列情况，并说明减压阀阀口处于什么状态？ （ 1）当泵压力等于溢流阀调整压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A、 C 《液压与气压传动》习题解答 第1章液压传动概述 １、何谓液压传动？液压传动有哪两个工作特性？ 答：液压传动是以液体为工作介质，把原动机的机械能转化为液体的压力能，通过控制元件将具有压力能的液体送到执行机构，由执行机构驱动负载实现所需的运动和动力，把液体的压力能再转变为工作机构所需的机械能，也就是说利用受压液体来传递运动和动力。液压传动的工作特性是液压系统的工作压力取决于负载，液压缸的运动速度取决于流量。 ２、液压传动系统有哪些主要组成部分？各部分的功用是什么？ 答：⑴动力装置：泵，将机械能转换成液体压力能的装置。⑵执行装置：缸或马达，将液体压力能转换成机械能的装置。⑶控制装置：阀，对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。⑷辅助装置：对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置。⑸传动介质：液压油，传递能量。 ３、液压传动与机械传动、电气传动相比有哪些优缺点？ 答：液压传动的优点：⑴输出力大,定位精度高、传动平稳，使用寿命长。 ⑵容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。⑶容易实现过载保护和自动控制。 ⑷机构简化和操作简单。 液压传动的缺点：⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。⑵出现故障不易诊断。⑶液压元件制造精度高，⑷油液易泄漏。 第２章液压传动的基础知识 1、选用液压油有哪些基本要求？为保证液压系统正常运行，选用液压油要考虑哪些方面？ 答：选用液压油的基本要求：⑴粘温特性好，压缩性要小。⑵润滑性能好，防锈、耐腐蚀性能好。⑶抗泡沫、抗乳化性好。⑷抗燃性能好。选用液压油时考虑以下几个方面，⑴按工作机的类型选用。⑵按液压泵的类型选用。⑶按液压系统工作压力选用。⑷考虑液压系统的环境温度。⑸考虑液压系统的运动速度。 ⑹选择合适的液压油品种。 2、油液污染有何危害？应采取哪些措施防止油液污染？ 答：液压系统中污染物主要有固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂物。其中固体颗粒性污垢是引起污染危害的主要原因。1)固体颗粒会使滑动部分磨损加剧、卡死和堵塞，缩短元件的使用寿命；产生振动和噪声。2)水的侵入加速了液压油的氧化，并且和添加剂一起作用，产生粘性胶质，使滤芯堵塞。3) 空气的混入能降低油液的体积弹性模量，引起气蚀，降低其润滑性能。4)微生物的生成使油液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。 污染控制贯穿于液压系统的设计、制造、安装、使用、维修等各个环节。在实际工作中污染控制主要有以下措施：1)油液使用前保持清洁。2)合理选用液压元件和密封元件，减少污染物侵入的途径。3)液压系统在装配后、运行前保持清洁。4)注意液压油在工作中保持清洁。5)系统中使用的液压油应定期检查、补充、更换。6)控制液压油的工作温度，防止过高油温造成油液氧化变质。 3、什么是液压油的粘性和粘温特性？为什么在选择液压油时，应将油液的粘度作为主要的性能指标？ 答：液体流动时分子间相互牵制的力称为液体的内摩擦力或粘滞力，而液体液压课后习题
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