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传动第三版_许福玲课后习题答案

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习题解 第一章 1— 3:解: p1 = r汞gh = 13600 ᄡᄡ9.81 1 = 133416Pa pA = p1 - r gZ A = 133416 - 900ᄡᄡ9.81 0.5 = 133416 - 4414.5 = 129001.5Pa 1— 4:解: Q p = pa - r gh \ p真 = pa - p = r gh = 1000ᄡᄡ9.81 0.5 = 4905Pa 1— 5:解: (x  h) rg = 4(F  mg) d 2 x = 4(F  mg) - h rgd 2 1— 6:解: v = 4q = 4 ᄡ16 ᄡ10-3 ᄏ 0.85m / s d2 60ᄡ  ᄡ 0.022 Re = vd = 0.85ᄡ 0.02 = 1545 < 2320 层流 a = 2 u 0.11ᄡ 10-4 或Dpz = r ghz = 63.88Pa 0.179m 或Dpl = r ghl = 1545.****a hz =z v2 = 0.2 0.852 0.0074m 2g ᄡᄏ2ᄡ 9.81 hl = l l v2 = 75 �0�.202� 0.852 �d�2g 1545 2ᄡ 9.81 列油箱液面与泵进口出的伯努利方程,以管子中心为基础: pa  a1v12  z1 = p2  a2 v22  z2  hw rg 2g rg 2 g 式中:v1 = 0 z1 = 0.7m z2 = 0 hw = hl  hz 则: p2 = pa  r gz1 - r g ���a22gv22  hl  hz � � � = 105  880ᄡᄡ9.81 0.7 - 880ᄡᄡ9.81 �2ᄡ 0.852  0.0074  0.179 � : ��2ᄡ 9.81 � � = 106042.98 - 8632.8ᄡ 0.26 = 106042.98 - 2244.53 = 103798.45Pa = 0.1MPa 1— 9:解: 方法一: Dp = 4F = 4ᄡ 3000 = 1528662Pa  D2  ᄡ 0.052 q = cd A0 2 Dp = 0.61ᄡᄡᄡᄡ4d 2 2 1528662 = 0.61ᄡᄡ ᄡ 0.012 58.28 r 900 4 = 0.61ᄡᄡ0.0000785 58.28 = 0.0028 m3 s v2 4q = 4ᄡ 0.0028 = 35.7 m s = d2  ᄡ 0.012 v1 = 4q = 4ᄡ 0.0028 = 1.4 m s  D2  ᄡ 0.052 由动量方程:设缸底对液体的作用力为 f,方向向左,取 β=1,则: F - f = rq ( v2 - v1 ) f = F - rq ( v2 - v1 ) = 3000 - 900ᄡᄡ0.0028 ( 35.7 -1.4) = 3000 - 2.52ᄡ 34.3 = 3000 - 86.4 = 2913.6N 则液体对缸底的作用力方向向右。 1—11:解: 列水箱液面(1—1 截面)与出口处(2—2 截面)伯努利方程,以出口(2—2 截面)为基准: p1  v12  z1 = p2  v22  z2 rg 2g rg 2g 式中:p1 = p2 = pa v1 = 0 z1 = 4m z2 = 0 则:v2 = 2gz1 = 2ᄡᄡ9.81 4 = 8.86 m s 列 2—2 截面与 3—3 截面的伯努利方程,以出口(2—2 截面)为基准: p3  v32  z3 = p2  v22  z2 rg 2g rg 2g 式中:p2 = pa v3 = v2 z3 = 1m z2 = 0 则:p3 = pa - r gz3 = 9.8ᄡ104 - 900ᄡᄡ9.81 1 = 89171Pa 1— 12:解: 控制表面上液体所受的总压力为:F1=p1A,F2= p2A,设弯管对控制 体的作用力 F´方向如图所示,它在 x、y 方向的分力分别为 Fx´、FY´, 则 x、y 方向的动量方程分别为: F1 - Fx - F2 cos = rq(v cos - v) - F2 sin  Fy = rqv sin - 0 Fx = F1 - F2 cos - rq(v cos - v) Fy = F2 sin  rqv sin F  = Fx2  Fy2 液体对弯管的作用力:F=-F´ 方向相反 1— 16:解: q = V =  dd 3 Dp -  dd u t 12m ᅲl 2 式中:V = d2 ᄡ 0.1 =  ᄡ 0.022 ᄡ 0.1 = 3.14 ᄡ10-5 m3 4 4 u = 0.1 Dp 4F = 4 ᄡ150 = 477707Pa t = d2  ᄡ 0.022 ( ) 3.14ᄡ10-5 3 t  ᄡ 0.02ᄡ 0.05ᄡ10-3 ᄡ 477707 -  ᄡ 0.02 ᄡ 0.05 ᄡ 10-3 ᄡ 0.1 = 12ᄡ 50ᄡ10-3 ᄡ 0.07 2 t 3.14 ᄡ10-5  0.0157 ᄡ10-5 = 8.9 ᄡ10-8 t t = 3.1557 ᄡ10-5 = 354.6s 8.9 ᄡ10-8 第三章 二、作业题 3-1 某一减速机要求液压马达的实际输出转矩 T=52.5N.m,转速 n=30r/min。设液压马达排量 V=12.5cm3/r,容积效率 ηMv=0.9,机械效率 ηMm=0.9,求所需要的流量和压力各为多少? 解:Tt = pV 2  Mm = TM Tt p = TM 2 = 52.5 * 2 * =29.3MPa  MmV 0.9 *12.5 *10-6 qM = Vn / Mv = 12.5 *10-6 * 30 = 6.9 * 10 -6 m3 / s 0.9 * 60 3-2 某液压马达排量 V=70cm3/r,供油压力 p=10MPa,输入流量 q=100L/min, 容积效率 ηMv=0.92,机械效率 ηMm=0.94,液压马达回油腔背压 0.2MPa,求马达的输出转矩与转速。 解:TM = Tt *Mm = (10 - 0.2) *106 * 70 *10-6 * 0.94 = 102.68N.m 2 n= qt = qM Mv 100 *10-3 * 0.92 = 21.8r/s=1314r/min V V = 60 * 70 *10-6 3-3 某液压马达排量 V=40cm3/r,当马达在 p=6.3MPa 和转速 n=1450r/min 时,马达的实际 流量 q=63L/min,马达的实际输出转矩为 37.5N.m,求马达的容积效率、机械效率和总效率。 解: Mm = TM = TM = 6.3 *10 6 37.5 / 2 = 0.93 Tt pV / 2 * 40 *10-6  Mv = qt Vn 40 *10-6 *1450 qM = qM = 37.5 *10-3 = 0.92 3-4 如图所示两个结构相同相互串联的液压缸,无杆腔的**** A1=50*10-4m2,有杆腔的**** A2=20*10-4m2,输入流量 q=3L/min,负载 F1=5000N,F2=4000N,不计损失与泄漏,求 (1)两缸工作压力 p1,p2 两缸的运动速度 v1,v2 解:对两缸进行受力**** p1 A1 = p2 A2  F1 D 得出 p2=2MPa,p1=3MPa p2 A1 = F2 速度:v1=q/A1=0.1m/s v1 A2 = v2 A1 V2=0.25 m/s 3-5 若要求差动液压缸快进速度 v1 是快退速度 v2 的 3 倍,试确定活塞**** A1 与活塞杆面 积 A2 之比 3-6 如图所示,液压缸活塞直径 D=100mm,活塞杆直径 d=70mm,进入液压缸的流量 q=25L/min,压力 p1=2MPa,回油背压 p2=0.2MPa,试计算三种情况下运动速度与方向及 最大推力(实际计算其中一种。其余用公式表示) d D d D d D p2 q p1 p1 q p2 q 解 : 设 作 用 面 积 , 无 杆 腔 A1=7.85*10-3m2 , 有 杆 腔 A2=4*10-3m2 , 活 塞 杆 面 积 A=3.84*10-3m2 (1)方向向左 v = q = 0.05m/s F = p1 A1 - p2 A2 = 14.9kN A1 (2)方向向左 v = q = 0.104m/s F = p1 A2 - p2 A1 = 6.4kN A2 (3)方向向右 v= q = 0.108m/s F = p1 A1 - p1 A2 = 7.69 kN A 第四章 4-2 思考: 能否用两个两位三通阀替代一个两位四通换向阀使用?绘图说明。 4-3 解:电液换向阀采用内控,且中位机能卸载,此时其主阀芯换向压力太小不能正常换向, 系统一直处于卸载状态,从而,液压缸无动作。 改进:在泵的出口增加预压阀;在换向阀与油箱之间增加背压阀;电液换向阀中位机能 改为不卸载机能:o 型。 4-4 若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞,溢流阀会出现什么样的故障?为什么? 解:若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞,溢流阀主阀芯常开,不能正常调压。 若先导型溢流阀主阀芯上的阻尼孔被污物堵塞,主阀芯上腔无压力补充,只需要推动主阀 芯上腔的弹簧就可以推动主阀芯,而主阀芯上腔的弹簧为弱弹簧,此时主阀芯相当于常开。 4-5 为什么溢流阀在调压弹簧的预压缩量一定时,进口压力会随着流量的变化而有所波动? 解:溢流阀出口接油箱,则其进出口压差为其进口压力,由孔口流量方程 q = Cd At 2p r 可知,在****不变,即弹簧压缩量不变时,流量增大,其进口压力会增加。 4-6 减压阀的出口压力取决于什么?其出口压力为定值的条件是什么? 解: 减压阀出口压力取决于负载压力的大小:负载压力小于其调定压力时,出口压力为负载 压力;负载压力大于其调定压力时,出口压力为其调定值。 出口压力为定值的条件为负载压力大于其调定压力 4-8 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 (略) 第六章 6-1 试用一个先导型溢流阀、两个远程调压阀和两个二位电磁阀组成一个三级调压且能卸载 的回路 Pc2 Pc3 Pc1 2DT 1DT 1)电磁铁 1、2 都得电时,系统卸载 2)电磁铁 1 得电,2 失电时,系统最高压力由 pc3 确定; 3)电磁铁 2 得电,1 失电时,系统最高压力由 pc2 确定; 4)电磁铁 1、2 都失电时,系统最高压力由 pc2 与 pc3 之和确定(或者由 pc1 确定,这时 pc2 与 pc3 之和大于 pc1) 6-2 解: (图略) 1) 换向阀处于中位,因为是 0 型机能,所以负载无穷大,此时溢流阀工作,阀口打开,则 A 点压力为 5MPa,减压阀处于工作状态,C 点 2MPa。顺序阀开启,负载压力大于调定压力, 阀口全开,进出口压力相等,其压力不能超过溢流阀调定压力,则 B 点 5MPa pA = 5MPa; pB = 5MPa pc = 3MPa 2)工进时负载压力为 2.5MPa 小于减压阀调定压力,减压阀不起作用,则 A、C 两点压力相 pA = 2.5MPa; 等,都由负载决定,则溢流阀与顺序阀都处于关闭状态, pB = 0MPa ;碰到挡铁时, pc = 2.5MPa pA = 5MPa; 负载足够大,各阀状态同 1), pB = 5MPa pc = 3MPa 3)缸 1 运动时,负载压力为 3.5MPa,负载压力小于顺序阀开启压力,则进口压力由其调 pA = 4MPa; 定压力决定,出口压力为负载压力,减压阀出口压力维持原状: pB = 3.5MPa ;失去负 pc = 3MPa pA = 4MPa; 载时,负载压力为 0,则顺序阀出口压力为 0.其余维持原状 pB = 0MPa pc = 3MPa 6-3 A B C F pA = 0MPa; 1)空载时,溢流阀关闭,减压阀完全开启, pB = 0MPa pc = 0MPa pA = 5MPa; 2)夹紧后,负载足够大,溢流阀开启,减压阀关闭,则 pB = 2.5MPa pc = 2.5MPa pA = 1.5MPa; 3)单向阀有保压作用 pB = 1.5MPa pc = 2.5MPa 6-4 1)阀 4 为外控内泄的顺序阀使泵 1 卸载;阀 5 为内控外泄的顺序阀使电液换向阀在中位时 顺利换向;阀为溢流阀 6 作为系统安全阀,阀 9 为背压阀起平衡作用,使液压缸匀速下降 2)阀 4 调定压力活塞杆使接触到工件时,使泵 1 卸载,所以大于阀 5 调定压力,调定压力 也应<=泵 1 最大工作压力为 p1;阀 5 使液动换向阀换向,不能太大;阀 6 安全阀,调定压 力最大,但<=p2;阀 9 起平衡作用,由受力****得出。 3)双泵供油快速运动回路;换向回路;卸载回路;平衡回路;调压回路。 6-7 已知泵的流量 q=10L/min,液压缸无杆腔**** A1=50cm2,有杆腔**** A2=25cm2 溢流阀 调 定 压 力 为 2.4MPa , 计 算 活 塞 的 运 动 速 度 和 液 压 泵 的 工 作 压 力 。 cd = 0.62 r = 870kg / m3 解 1) 设泵的出口压力为 ps,回油腔压力为 p2 则对活塞进行受力****得 ps A1 = F1  A2 p2 ,将 负载=****N 带入,且 p2=0,得出 ps=2MPa,小于溢流阀调定压力,则溢流阀关闭。泵的 工作压力由负载决定为 2MPa;速度为 v = q =0.033m/s A1 2)设泵的出口压力为 ps,回油腔压力为 p2,则对活塞进行受力****得 ps A1 = F1  A2 p2 , 负载为 15000N 时,且 p2=0,得出 ps=3MPa,则溢流阀开启。此时负载压力大于溢流阀调定 压力,则液压缸处于静止状态,液压泵的油液经溢流阀回油箱。系统速度为零。 3) 设 溢 流 阀 开 启 泵 的 出 口 压 力 为 ps , 回 油 腔 压 力 为 p2 , 对 活 塞 进 行 受 力 分 析 得 ps A1 = F1  A2 p2 ,将负载=****N 带入,得 p2=0.8MPa 通过节流阀的流量为 q2 = Cd At 2P2 =2.66*10-5m3/s=1.595L/min<液压泵的流量,则假设 r 成立,溢流阀开启。泵的工作压力为溢流阀调定压力 2.4MPa,速度= v = q2 =0.0106m/s A2 如果泵的流量为 0.167*10-6m3/s,时,则 q2 = Cd At 2P2 =2.66*10-5m3/s=1.595L/min> r 液压泵的流量 0.167*10-6m3/s,则假设不成立,溢流阀不开启。速度= v = qp =3.34*10-5m/s; A1 泵 的 工 作 压 力 为 : q2=v*A1=8.35*10-8 m3/s , 根 据 q2 = Cd At 2P2 r 求出回油腔的压力 p2=7.89Pa,带入活塞受力平衡方程得出,泵的工作压力为 ps=2MPa。 5) 设溢流阀开启,泵的出口压力为 ps,无杆腔工作压力为 p1 回油腔压力为 p2 =0.3MPa,对 活塞进行受力****得 p1 A1 = F1  A2 p2 ,将负载=****N 带入,得 p1=2.15MPa,通过节 流阀的流量为 q1 = Cd At ps - p1 =1.19*10-4m3/s=7.13L/min 小于泵所提供流量,所以溢 r 流阀打开,假设成立,泵的出口压力为溢流阀调定值 2.4MPa,液压缸无杆腔工作压力为 2.15MPa,运行速度为 v = q1 =0.0237m/s; A1 如果泵的流量为 0.167*10-6m3/s,时,则 q1 = Cd At ps - p1 =1.19*10-4m3/s=7.13L/min r >液压泵的流量 0.167*10-6m3/s,则假设不成立,溢流阀不开启。速度= v = qp =3.34*10-5m/s; A1 泵的工作压力:利用活塞受力平衡方程得出,无杆腔工作压力为 p1=2.15 MPa,根据 q1 = Cd At ps - p1 得出泵的工作压力为 ps=2.15MPa。 r 6-8 在变量泵-定量马达回路中,已知变量泵转速为 1500r/min,最大排量为 8mL/r,定量马达 排量为 10mL/r,安全阀调定压力 4MPa,设泵和马达的容积效率和机械效率都为 0.95,求 1)马达转速为 1000r/min 时泵的排量; 2)马达负载转矩为 8N*m 时马达的转速 3)泵的最大输出功率 解: 1) nM = qM MV = qB MV = VP nP PV MV 得出VP = VM nM 1 =7.387mL/r VM VM VM nP PV  MV 2) 马达转矩 TM = DPVM  Mm 得出马达工作压力为 5.288MPa 大于溢流阀调定压力,此时 2 负载压力大于系统所能提供的最高压力,系统超载,则马达处于静止状态,速度为零 3)泵的最大输出功率即为工作压力为溢流阀调定压力,排量最大时的功率 P = p * q p = pVP nP PV =760W 6-13 1)动作压力为溢流阀调定压力 2)流量阀进口,应加电路,使流量阀进口压力为零时继电器动作。 3) 动作名称 电器元件 1YA 2YA 3YA 快进 + —— 工进 + —+ 快退 + ——
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