【正文】 機(jī)制11級《液壓與氣動技術(shù)》課程復(fù)習(xí)提綱1．容積式液壓與氣壓傳動的工作原理是什么？液壓與氣壓傳動都是以密封容積中的受壓工作介質(zhì)來傳遞運動和動力的。它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能，然后通過各種元件組成的控制回路來實現(xiàn)能量的調(diào)控，最終再將壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)預(yù)定的功能，按照預(yù)定的程序完成相應(yīng)的動力與運動輸出。2．液壓傳動和氣動傳動各自的特點是什么？液壓裝置使用的油液為可壓縮性較小的流體，其理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)。在分析液壓傳動的過程時主要考慮的是力的平衡，以液體所表現(xiàn)出的宏觀力學(xué)特征為依據(jù)，分析液體在運動時的質(zhì)量、能量的遷移及轉(zhuǎn)換的力學(xué)平衡問題。氣動裝置所用的壓縮空氣是彈性流體，它的體積、壓強(qiáng)和溫度三個狀態(tài)參數(shù)之間有互為函數(shù)的關(guān)系，在氣壓傳動過程中，不僅要考慮力學(xué)平衡，而且要考慮熱力學(xué)的平衡。3．簡述液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的幾個主要組成部分。液壓與氣壓傳動系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：（1）動力裝置　把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體壓力能的裝置。（2）執(zhí)行裝置　把流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。（3）控制調(diào)節(jié)裝置　對液（氣）壓傳動系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置。通過控制和調(diào)節(jié)元件的不同組合組成了能完成不同功能的液（氣）壓系統(tǒng)。（4）輔助裝置　用于保證液（氣）壓系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地工作的除以上三種以外的其它裝置。（5）傳動介質(zhì)　傳遞能量的流體，即液壓油或壓縮空氣。4．簡述液壓與氣壓傳動中所指的傳動與控制的聯(lián)系與區(qū)別。傳動與控制有聯(lián)系也有區(qū)別，是實現(xiàn)有目的能量傳遞時不可分割的兩個部分。必須是在被控制狀態(tài)下，按預(yù)定的量值、程序與精確程度來傳遞力和運動。傳動側(cè)重于討論如何實現(xiàn)力與運動即能量的傳遞?？刂苽?cè)重于研究信號的傳遞和處理。工作介質(zhì)既是能量的載體也是信號的載體，但信號可以由其它途徑來傳遞。5．液體的粘性的物理意義是什么？有哪三種表示液體粘性的方法？液體在外力作用下流動（或有流動趨勢）時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力。這種阻礙液體分子之間相對運動的性質(zhì)叫做液體的粘性。粘性使流動液體內(nèi)部各處的速度不相等。液體只有在流動（或有流動趨勢）時才會呈現(xiàn)出粘性，靜止液體是不呈現(xiàn)粘性的。（1）動力粘度　液體粘性的大小用粘度來衡量。液體的粘度μ是指它在單位速度梯度下流動時單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。由于μ與力有關(guān)，所以μ又稱動力粘度，或絕對粘度。它的法定計量單位為Pas或 (Ns/m2)。（2）運動粘度　動力粘度μ與液體密度ρ的比值，稱為液體的運動粘度，以ν表示ν=μ/ρ。運動粘度沒有明確的物理意義。運動粘度的法定計量單位為m2/s。（3）相對粘度　相對粘度又稱條件粘度，它是按一定的測量條件制定的，然后再根據(jù)關(guān)系式換算出動力粘度或運動粘度。中國、德國等國采用恩氏粘度 (186。E)。6．溫度和壓力對液體粘性的影響是什么？液體的粘度隨液體的壓力和溫度而變。對液壓油液來說，壓力增大時，粘度增大。但在一般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，粘度增大的數(shù)值很小，可以忽略不計。液壓油液粘度對溫度的變化十分敏感，溫度升高，粘度迅速下降。7．簡述液體靜壓力和液體靜壓力的特性。作用于液體上的力有兩類：一種是質(zhì)量力，一種是表面力。前者作用于液體的所有質(zhì)點上；后者作用于液體的表面上，又有法向力和切向力之分。表面力可以是其它物體作用在液體上的力，也可以是一部分液體作用于另一部分液體上的力。液體靜壓力就是作用在單位面積上的力，在物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，在工程實際應(yīng)用中常稱為壓力。壓力的法定單位是Pa（帕）或MPa（兆帕），1Pa=1n/m2，1MPa=106Pa。液體靜壓力的特性（即保證液體靜止的條件）：（1）液體的靜壓力垂直于其作用平面，其方向和該面的內(nèi)法線方向一致。（2）靜止液體內(nèi)任意點處所受到的靜壓力各個方向上都相等。8．簡述液體靜壓力基本方程的物理意義。常數(shù)上式為靜壓力基本方程的一種表達(dá)形式。它直觀地表明了靜壓力基本方程的物理意義：靜止液體中單位重量的液體其壓力能和勢能的總和為常數(shù)。壓力能與勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，但各點的總能量保持不變，即能量守恒。9．簡述壓力的表示方法。液體的壓力有絕對壓力和相對壓力兩種。以絕對真空為基準(zhǔn)測量的壓力叫做絕對壓力。絕對壓力＝相對壓力＋大氣壓力。以大氣壓力為基準(zhǔn)測量的壓力叫做相對壓力。相對壓力由測壓儀表測得又稱表壓力。液體中某點處的絕對壓力小于大氣壓力的那部分壓力值稱為真空度。真空度＝大氣壓力－絕對壓力工程計算時，取一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于101325Pa。10．簡述帕斯卡原理（即靜壓傳遞原理）及其應(yīng)用。在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓力發(fā)生變化時，只要液體仍保持其原來的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任一點的壓力將發(fā)生同樣大小的變化。這就是說，施加于靜止液體上的壓力將以等值傳到液體各點。根據(jù)帕斯卡原理，液壓缸內(nèi)壓力到處相等，所以，液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于外界負(fù)載。11．怎樣判別液體的流動狀態(tài)？液體的流動具有層流和紊流是兩種基本形態(tài)。由層流過渡到紊流液體的速度叫上臨界速度；由紊流過渡到層流液體的速度叫下臨界速度，兩者是不同值。在上、下臨界速度之間，液流處于過渡狀態(tài)，或稱變流，變流是一種不穩(wěn)定的流態(tài)，一般按紊流處理。層流與紊流是兩種性質(zhì)不同的流動狀態(tài)。層流時，液體流速較低，粘性力起主導(dǎo)作用，慣性力與粘性力相比不大，液體質(zhì)點受粘性的制約，不能隨意運動；但在紊流時，慣性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點在高速流動時，粘性不能再約束它。流體流動時究竟是層流還是紊流，須用雷諾數(shù)來判別。12．不可壓縮液體作穩(wěn)定流動時的連續(xù)性方程的物理意義是什么？不可壓縮液體作穩(wěn)定流動時的連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式。其物理意義是：在穩(wěn)定流動情況下，當(dāng)不考慮液體可壓縮性時，流過管道各個截面的流量相等，因而平均流速與通流截面的面積成反比。當(dāng)流量一定時，管子細(xì)的地方流速大；當(dāng)通流截面的面積一定時，流量越大流速也越大。連續(xù)性方程式適用于任何不可壓縮液體作穩(wěn)定流動的場合，與液體的粘度無關(guān)。13．簡述理想液體伯努利方程的物理意義。伯努利方程是能量守恒定律在流動液體中的具體體現(xiàn)，它揭示了液體流動過程中的能量變化規(guī)律。當(dāng)理想液體作穩(wěn)定流動時，同一管道內(nèi)任意截面上的總能量相等。有===常數(shù)方程中各項分別代表單位重量液體的勢能、壓力能和動能，或稱比勢能、比壓能和比動能，由于它們都具有長度量綱，故又分別稱為位置水頭、壓力水頭和速度水頭。理想液體伯努利方程的物理意義是：在密閉的管道內(nèi)，既無粘性又不可壓縮的理想液體作穩(wěn)定流動時，具有勢能、壓力能和動能三種形式的能量，三種能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，但各個通流截面上三種能量之和為定值，保持不變。14．簡述管路中的壓力損失。在密封管道中流動的液體存在兩種損失：一種是液體在等直徑圓形直管中流動時因粘性產(chǎn)生的沿程壓力損失，是由于液體流動時的內(nèi)、外摩擦力所引起；另一種是由于油液流經(jīng)局部障礙如管道截面突然變化的管道、彎管、管接頭以及控制閥閥口等處，使液流速度大小和方向突然改變，在局部形成旋渦引起油液質(zhì)點間，以及質(zhì)點與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而引起的局部壓力損失。15．何謂液壓沖擊？在液壓系統(tǒng)中，由于某一元件工作狀態(tài)的突然改變（停止運動或換向），而導(dǎo)致動能向壓力能的瞬間轉(zhuǎn)變，引起液體壓力在瞬間突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值，出現(xiàn)壓力波的傳遞過程，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。16．簡述氣穴的生成和氣蝕現(xiàn)象。在液流中，由于壓力降低到一定程度，氣泡形成的現(xiàn)象的統(tǒng)稱為氣穴（也稱空穴）現(xiàn)象。當(dāng)壓力降到一定值，液體中形成一定體積的氣泡，它是以微細(xì)氣泡為核，體積膨脹并相互聚合，這種氣穴稱為輕微氣穴。（在一定的溫度下，如壓力降低到某一值時，過飽和的空氣將從油液中分離出來形成氣泡，這一壓力值稱為該溫度下的空氣分離壓。要使液壓油不產(chǎn)生大量氣泡，它的壓力最低不得低于液壓油所在溫度下的空氣分離壓。）壓力降低到空氣分離壓時，除有輕微氣穴現(xiàn)象外，原來溶解于油液中的空氣分離出來，產(chǎn)生大量氣泡，這種現(xiàn)象稱為嚴(yán)重氣穴。（當(dāng)液壓油在某一溫度下的壓力低于某一數(shù)值時，油液本身迅速汽化，產(chǎn)生大量蒸氣氣泡，這時的壓力稱為液壓油在該溫度下的飽和蒸氣壓（液體汽化壓力）。）壓力繼續(xù)降低到相應(yīng)溫度下的液體汽化壓力時，上述現(xiàn)象不但要繼續(xù)加重，而且油液將會汽化、沸騰，產(chǎn)生大量氣泡，使得油液變成混有許多氣泡的不連續(xù)狀態(tài)，稱為強(qiáng)烈氣穴。根據(jù)伯努利方程，當(dāng)液流流經(jīng)節(jié)流口的喉部位置時，該處的壓力要降低。只要低于液壓油所在溫度的空氣分離壓，就會產(chǎn)生空穴現(xiàn)象。當(dāng)這些空穴氣泡隨著液流流到下游壓力較高的部位時，會因承受不了高壓而破滅，產(chǎn)生局部的液壓沖擊，發(fā)出噪聲并引起振動，當(dāng)附著在金屬表面上的氣泡破滅時，它所產(chǎn)生的局部高溫和高壓會使金屬剝落，使表面粗糙，或出現(xiàn)海綿狀的小洞穴的腐蝕現(xiàn)象被稱為氣蝕現(xiàn)象。節(jié)流口下游部位?？砂l(fā)現(xiàn)這種腐蝕痕跡。17．簡述容積式液壓泵的特點。（1）必須具有若干個密封且可周期性變化的空間。液壓泵的理論輸出流量與此空間的容積變化量及單位時間內(nèi)變化數(shù)量（轉(zhuǎn)速）成正比，和其它因素（如壓力）無關(guān)。（2）油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力，為了能正確吸油，油箱必須與大氣相通或采用充氣油箱。（3）必須有合適的配流裝置，目的是將吸油和壓油腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地、連續(xù)地吸、排油。液壓泵結(jié)構(gòu)原理不同，其配流裝置也不同。18．簡述液壓泵的壓力和吸入性能。液壓泵的工作壓力是指實際工作時的輸出壓力。其大小取決于外負(fù)載及管路的壓力損失，并隨負(fù)載變化而變化，而與液壓泵的流量無關(guān)，用p表示。在液壓泵生產(chǎn)與使用中規(guī)定了兩種參數(shù)：額定壓力和最高允許壓力。額定壓力是指液壓泵在正常工作條件下，按實驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，用pn表示，實際工作時壓力均應(yīng)小于此值。最高允許壓力指按實驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許短時間超過額定壓力運行所能達(dá)到的最大壓力，用pmax表示。液壓泵進(jìn)口處的壓力稱為吸入壓力，一般情況下，泵均能借助大氣壓自行吸取工作液體且能正常工作的現(xiàn)象稱為自吸。為保證正常工作而不產(chǎn)生氣穴，應(yīng)限制液壓泵的吸油高度，即最低吸入壓力必須大于相應(yīng)的空氣分離壓。19．簡述外嚙合齒輪泵的工作原理在泵體內(nèi)有一對外嚙合齒輪，它們的齒數(shù)和寬度相同。兩端有端蓋罩住，殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成許多密封工作腔，又被嚙合齒輪的嚙合線和齒頂分隔成左右兩個密封腔，即吸油腔和壓油腔。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，對應(yīng)吸油腔位置的齒輪逐漸退出嚙合，吸油腔容積逐漸增大，形成局部真空，在大氣壓力作用下，油箱里的油液經(jīng)管道進(jìn)入吸油腔，并進(jìn)入齒槽隨轉(zhuǎn)動輪齒帶到對面壓油容腔內(nèi)。輪齒又很快進(jìn)入嚙合，壓油腔密封容積逐漸減小，壓油腔壓力增大，齒槽內(nèi)的油被強(qiáng)行擠出，油從壓油口輸入系統(tǒng)。工作中輪齒不斷地旋轉(zhuǎn)，吸壓油過程便連續(xù)進(jìn)行。嚙合線點處的齒面接線是分隔高、低壓兩腔的分界線。因此，此類泵不需要專門配流裝置。這也是齒輪泵與其它類型容積式液壓泵的區(qū)別。20．何謂齒輪泵的困油現(xiàn)象？消除困油現(xiàn)象影響的措施是什么？液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性主要取決于齒輪泵的供油平穩(wěn)性，為此，齒輪嚙合的重疊系數(shù)必須大于1，即前一對輪齒脫開前，后一對輪齒開始嚙合。此時出現(xiàn)了兩對輪齒同時嚙合的情況，這兩對輪齒間形成一個封閉的空間，此封閉空間稱為閉死容積。隨著嚙合輪齒的旋轉(zhuǎn)，閉死容積大小是不斷變化的。開始時閉死容積逐漸減少，直至兩個嚙合點處于節(jié)點兩側(cè)位置時達(dá)到最小，由于油液的可壓縮性很小，被困油受到擠壓，壓力急劇升高，使油從可泄漏的縫隙中強(qiáng)行擠出，齒輪和軸承受到很大的徑向力。當(dāng)齒輪再旋轉(zhuǎn)，容積又逐漸增大，造成局部真空，由于無油補(bǔ)充，使油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，引起振動和噪聲，這就是困油現(xiàn)象。困油危害極大，消除困油現(xiàn)象的方法通常是在齒輪泵的前后端蓋上各銑兩個卸荷槽。當(dāng)閉死容積減少時，使其通過卸荷槽與壓油腔相通；容積逐漸增大時，使其與吸油腔相通。21．簡述雙作用葉片泵的工作原理。雙作用式葉片泵由泵體、定子、轉(zhuǎn)子、葉片、（左右）兩個配油盤和傳動軸組成。定子與轉(zhuǎn)子中心重合。定子與泵體固定在一起，其內(nèi)表面是由與轉(zhuǎn)子同心的四段圓弧組成，即兩段半徑為R的大圓弧和兩段半徑為r的小圓弧及四段過渡曲線組成。定子兩側(cè)左右配流盤開有四個對稱布置的腰形孔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，腰形孔配置在四段過渡曲線處，兩個對稱于原點的腰形孔是相通的，分別組成兩個吸油窗口和壓油窗口，吸油窗口通過管道與油箱相通吸油，壓油窗口給系統(tǒng)供油。葉片可自由伸縮，并與轉(zhuǎn)子、定子及配流盤若干個密封容積。吸、壓油是由四段圓弧隔開成為封油區(qū)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片在離心力及底部油壓（底部通過配流盤油槽通入壓力油）作用下，向外伸出并緊貼在定子內(nèi)表面上。當(dāng)葉片由小半徑處向大半徑處移動時，兩葉片間密封容腔容積逐漸增大，由于產(chǎn)生局部真空，使油液在大氣壓作用下通過吸油窗口從油箱吸入泵內(nèi)，而當(dāng)從大半徑向小半徑移動時，葉片后縮，容積逐漸減小，油壓上升，將油從壓油窗口壓出。當(dāng)泵軸連續(xù)轉(zhuǎn)動，能夠重復(fù)吸油、壓油過程而連續(xù)供油。雙作用式葉片泵有兩個吸油腔和壓油腔，各自的中心夾角是對稱的，作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個工作空間要完成兩次吸油和壓油。排量不可調(diào)。22．簡述雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點。雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點：①葉片泵也存在困油現(xiàn)象，為此在左、右配流盤腰形孔端部開有卸荷三角槽，以消除困油現(xiàn)象。②葉片不是沿徑向安裝，而是傾斜一個角度，將葉片前傾一個θ角，使壓力角減小，葉片在槽內(nèi)運動時摩擦力降低，磨損減少，消除葉片卡住或折斷的現(xiàn)象，因此轉(zhuǎn)子決不允許反向轉(zhuǎn)動。但近年研究表明，葉片前傾并非完全必要。③定子內(nèi)表面連接四段圓弧的過渡曲線應(yīng)保證葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)作往復(fù)運動時，不允許有脫空現(xiàn)象，沖擊要小，往復(fù)運動速度要均勻。常用的曲線有阿基米德螺線、等加速等減速曲線及正弦和余弦曲線。23．簡述單作用葉片泵的工作原理及結(jié)構(gòu)單作用式葉片泵也是由泵體、定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤和傳動軸組成。定子內(nèi)表面為圓形其圓心與轉(zhuǎn)子中心不重合，有一偏心距（e）。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片在離心力及油壓作用下緊貼在定子