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md3108，径向间隙mrc6105，供油压力Paps51070，采用10号航空液压油在40C工作，流量系数62.0dC，求阀的零位系数。spa2104.13/870mkg解：对于全开口的阀，dW由零开口四边滑阀零位系数2.已知一正开口量mU31005.0的四边滑阀，在供油压力Paps51070下测得零位泄漏流量min/5Lqc，求阀的三个零位系数。解：正开口四边滑阀零位系数sdqpwck20ssdcoppwucksdcpwucq23.一零开口全周通油的四边滑阀，其直径md3108，供油压力Paps510210，最大开口量mxm30105.0，求最大空载稳态液动力。解：全开口的阀dW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Paps510210，系统稳定性要求阀的流量增益smKq/072.220，试设计计算滑阀的直径d的最大开口量mx0。计算时取流量系数62.0dC，油液密度3/870mkg。解：零开口四边滑阀的流量增益：故md31085.6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Paps510210，零位泄漏流量smqc/105.736，设计计算ND、0fx、0D，并求出零位系数。计算时取8.00dC，64.0dfC，3/870mkg。解：由零位泄漏量sfNdfcpXDCq02即160NfDX得：mmpCqDsdfcN438.0216则：若：8.00ddfCC，1610NfDX则mmDDN193.044.00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radmDm/10636，马达容积效率为95%，额定流量为smqn/1066.634，额定压力Papn510140，高低压腔总容积34103mVt。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为22.0mkgJt，阀的流量增益smKq/42，流量-压力系数PasmKc/105.1316。液体等效体积弹性模量Pa8e107。试求出以阀芯位移Vx为输入，液压马达转角m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qmm32tctmtt22emmsss4VKDJKCXVJDD马达的容积效率nvnqqq且tmnqpC得nv123tmnq12.3810msapCP?2.阀控液压缸系统，液压缸面积24p10150mA，活塞行程mL6.0，阀至液压缸的连接管路长度ml1，管路截面积241077.1ma，负载质量kgmt2000，阀的流量-压力系数PasmKc/102.5312。求液压固有频率h和液压阻尼比h。计算时，取Pa8e107，3/870mkg。解：总压缩容积：则液压固有频率：HzHzmVAttpeh3.12669.42191018.9)10150(1074432482由于pB较小可忽略不计，则3.变量泵控制定量马达的惯性负载为22mkgJt，高压侧油液总容积330102mV，泵及马达的总泄漏系数PasmCt/108.0311，液体等效体积弹性模量Pa8e107，马达排量radmD/101236m，马达机械效率9.0m，泵转速srad/3.52p。略去泵与马达间的沿程阻力损失，求此装置以马达转速m为输出，以泵排量pD为输入的传递函数。解：变量泵的排量：ppKD变量泵流量方程拉氏变换为：11PCDQPCKqtpppptpppp力矩平衡：mtmmmmmmtmmsJPDGsBsJPD2121液压马达高压腔流量方程拉氏变换：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Pap5s10140，负载质量kgm300t，负载位移规律为txxsinmp，负载移动的最大振幅mx2m108，角频率srad/30，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VmWx。计算时，取62.0dC，3/870mkg。解：有负载位移规律txxmpsin，得负载速度：txxvmppcos负载力：tmxxmFmppsin2则负载功率：tmxttmxvFPmmpp2sin21cossin3232当4t时，32max21mmxP若负载匹配最佳，则此时液压缸活塞面积为232531064.110140103.152323mmpFAsLp则最大空载流量sLsmAVqpLm/83.4/1064.17.133330最大开口面积mmpCqWxsdmvn55301014.68701014062.01083.4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sinmaxmm，试中m为负载角位移，maxm为负载角位移的振幅，为角频率。变量泵的额定工作压力为sp，转速为pn，系统总泄漏系数为tC。设低压腔压力为零。根据负载匹配求泵的排量pD和液压马达排量mD。解：wtwJwtwtwJPmtmmmtm2sin21cossin32max32max当22wt，wt4时，功率最大功率最大时，222wJJTtmt对于泵控系统，马达在最大转速时，所需流量由泵提供。即：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Pap5s1020，滑阀面积梯度mW2102，液压缸面积24-p1020mA，液压固有频率srad/320h，阻尼比2.0h。求增益裕量为dB6时反馈杠杆比21fllK为多少？计算时，取62.0dC，3/870mkg。图4-15机液位置伺服系统解：增益裕量是相位穿越频率gW处的增益倒数。即以dB表示时，hhvjwjwgwkHGBdKgg2lg20lg20依题得：62lg20hhvwk，2.0h，320hw计算得：151.64vk由式（4-3）得：1pfqvAkkk由式（2-40）得：021LLsdqpppWCk根据图4-15可得vx，ix，px动作示意图由三角形性质可得211lllxxxxvpvi整理得：321221pivxllxlllx由（1）（2）（3）式联立并代入已知量。可得：2.如图4-16所示机液伺服系统，阀的流量增益为qK，流量-压力系数cK，活塞pA，活塞杆与负载连接刚度sK，负载质量Lm，总压缩容积tV，油的体积弹性模量e，阀的输入位移ix，活塞输出位移px，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snnhv由式4-3知2pfqvAkkk由图4-16知vx，ix，px的几何关系可知3211lllkf液压弹簧刚度442tpenvAk综合刚度5111shnkkk综合谐振频率6Lnnmkw由（4）（5）（6）三式可得综合阻尼比822npLcenwAmk总流量压力系数：9tpcceckk忽略泄露影响由（8）（9）得1022npLcnwAmk连接结构的固有频率11Lssmkw将式（2）（3）（7）（10）（11）代入（1）整理得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mA10i，负载压力Pa10205Lp，负载流量L/min60L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3qqm0.1siLKA压力增益8ppa210iLPKA2.已知一电液伺服阀的压力增益为Pa/mA1055，伺服阀控制的液压缸面积为24pm1050A。要求液压缸输出力N1054F，伺服阀输入电流i为多少？解：负载压力：PaAFppL7441011050105输入电流：mAKpipL20105101573.力反馈两级伺服阀，其额定流量为L/min15，额定压力为Pa102105，阀芯直径m105.02d，为全周开口，如果要求此伺服阀频宽Hz100b，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3/870mkg。解：阀的最大开口面积：阀芯直径：md2105.0，且为全周开口频宽：44707.02707.02200dxqAxqmvvb则min/109.610044707.0232Ldxqvm4.力反馈两级电液伺服阀，其额定流量为L/min15，额定压力Pa102105，额定电流为mA10，功率滑阀全周开口，阀芯直径m105.02d，喷嘴中心至弹簧管旋转中心距离m1087.02r，反馈杆小球中心至喷嘴中心距离m1033.12b，反馈杆刚度m/N108.23fK。求力矩马达力矩系数tK。计算时取2.60dC，3m/kg870。解：阀的最大开口面积：阀芯直径：md2105.0，且为全周开口力矩马达的力矩系数取：AmNIxKbrKmmt/023.110101066.1108.2)1033.11087.0()(343220f5.已知电液伺服阀额定流量为L/min10，额定压力为Pa102105，额定电流mA10，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24p1020mA，当伺服阀输入电流为mA1.0时，求液压缸最大输出速度和最大输出力。解：流量增益3nqnq1ms60KAI流量-压力系数33cncannqq4%m3.1710spppK压力增益q10pcPa5.2510KKAK负载流量为36qmqi1.6710sLK则液压缸最大输出速度为4maxqmv8.3310sLPA最大输出力为NApFpL4461005.110201025.5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：mAs/m102036-qK，rad/m10536-mD，radmn/1003.02，m/V50fK，s/rad100h，225.0h。求（1）系统临界稳定状态时的放大器增益aK为多少？（2）幅值裕量为6dB时的aK为多少？（3）系统做sm/1022等速运动时的位置误差为多少？伺服阀零漂.6mA0d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qafm2h2hhn(s)s2sss+1KKKDGH（）（）=则系统的开环增益qvafmnKKKKD（）由系统的稳定条件vhh2K得系统的零界状态时qafhhmn2KKKD（）求得a750mKAV2）幅值裕量gddK（B）=6B即vhhhhlg(j)j20lg62KGH-20（）即vhh122K求得v22.5radsKa375mKAV（3）位置误差：vrrKe)(5.22/fvmqaDKKnKK零漂：.6mA0dI静差：5dpfax3.210mIKK2.有一稳定的电液位置伺服系统，其速度放大系数l/s20vK，为了保证稳态精度的要求需将速度放大系数提高到l/s100，