山东省（春季高考）机电技术类 《液压与气压传动》项目十任务三 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《液压与气压传动》 项目十：典型气压传动系统 任务三：工件夹紧气压传动系统 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 工件夹紧气压传动系统中，换向阀处于中位时，若气缸活塞杆保持不动，该中位机能属于（ ） A. 泄压型 B. 保压型 C. 浮动型 D. 进气型 2. 在工件夹紧气压传动系统中，将压缩空气的能量转化为直线运动的元件是（ ） A. 气缸 B. 过滤器 C. 换向阀 D. 消声器 3. 某气动夹具需要控制活塞杆伸出夹紧工件、缩回松开工件，应选用的控制元件是（ ） A. 减压阀 B. 换向阀 C. 油雾器 D. 单向阀 4. 使用气动夹具时，操作人员发现夹紧力不足，需要在气源处理装置中调节供气压力，应操作的元件是（ ） A. 过滤器 B. 减压阀 C. 油雾器 D. 消声器 5. 工件夹紧气压传动系统中，当工件被夹紧后，系统通常处于______状态。（ ） A. 升压 B. 卸压 C. 保压 D. 无压 6. 工件夹紧气压传动系统中，气源处理装置的主要作用是（ ） A. 提高压缩空气洁净程度 B. 增大气缸输出推力 C. 改变执行元件运动方向 D. 控制气缸运动速度 7. 在工件夹紧气压系统中，双作用气缸的主要作用是（ ） A. 将空气压力能转化为往复直线运动 B. 将空气压力能转化为连续回转运动 C. 将空气压力能转化为稳定供气流量 D. 将空气压力能转化为洁净干燥气源 8. 某气动夹具要求定位气缸完全伸出并接触工件后，夹紧气缸才能开始动作。为实现该动作顺序，宜在夹紧支路设置（ ） A. 减压阀稳定夹紧支路的工作压力 B. 顺序阀控制夹紧支路的通气时机 C. 单向阀防止夹紧支路气流倒流 D. 节流阀调节夹紧气缸的运动速度 9. 某夹具的气缸活塞杆伸出速度过快，需要进行调节时，应优先调节（ ） A. 减压阀的设定压力 B. 节流阀的通流面积 C. 压力表的测量范围 D. 消声器的排气阻力 10. 气源处理组件中，负责调节夹紧支路工作压力的元件是（ ） A. 空气过滤器 B. 减压阀 C. 油雾器 D. 自动排水器 11. 在工件夹紧装置中，双作用气缸适用于（ ） A. 伸出和缩回均需输出力 B. 伸出和缩回均靠弹簧力 C. 伸出和缩回均靠重力作用 D. 伸出和缩回均靠手动力 12. 为使双作用夹紧气缸实现伸出和退回换向，控制回路通常采用（ ） A. 二位二通截止阀 B. 二位三通换向阀 C. 二位五通换向阀 D. 单向节流调速阀 13. 气压传动系统中，用于控制压缩空气流动方向的元件是（ ） A. 压力继电器 B. 单向阀 C. 换向阀 D. 节流阀 14. 某夹具气缸活塞直径为32 mm，工作压力为0.5 MPa，机械效率为80%。该气缸的实际推力约为（ ） A. 约201 N B. 约402 N C. 约503 N D. 约322 N 15. 夹紧气缸的活塞杆在夹紧工件后，应保持稳定的夹紧力，通常需要（ ） A. 减小气缸内径尺寸 B. 增大排气口面积 C. 保持供气压力稳定 D. 缩短气管连接长度 16. 某夹具采用直径40 mm的双作用气缸，夹紧机构传力效率为75%，工件所需最小夹紧力为350 N。夹紧后，减压阀出口压力稳定为0.35 MPa，忽略管路压力损失。此时最合理的判断是（ ） A. 夹紧力约330 N，应调高减压阀出口压力 B. 夹紧力约440 N，应调小排气节流开度 C. 夹紧力约660 N，应更换大通径换向阀 D. 夹紧力约880 N，应增大气缸缓冲行程 17. 某夹具气路中的压力表指针明显低于规定工作压力，可能直接导致（ ） A. 气缸缸径自动减小 B. 气缸运动行程增大 C. 气缸夹紧力不足 D. 换向阀通口自动增多 18. 在夹紧气路中安装单向阀，其主要作用是（ ） A. 限制气流单方向通过 B. 调节气缸运动速度 C. 测量气路工作压力 D. 降低压缩空气温度 19. 某气缸缩回时排气不畅、回程速度较慢，可在排气口附近采用（ ） A. 储气罐 B. 减压阀 C. 压力继电器 D. 快速排气阀 20. 某夹紧气缸缸径为40 mm，工作压力为0.50 MPa，忽略摩擦损失。若夹具要求理论夹紧力不低于600 N，该气缸的夹紧力情况是（ ） A. 理论夹紧力约为628 N，满足要求 B. 理论夹紧力约为314 N，不满足要求 C. 理论夹紧力约为785 N，满足要求 D. 理论夹紧力约为1256 N，满足要求 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某工件夹紧装置采用单作用气缸，气缸内径为40 mm，供气压力为0.50 MPa，气缸机械效率为0.90。求气缸的实际输出推力。 22. 某夹具要求气缸实际夹紧力不小于1800 N，供气压力为0.60 MPa，气缸机械效率为0.85。现有标准气缸内径为50 mm、63 mm、80 mm三种规格，求理论所需最小气缸内径，并选择合适的标准气缸。 23. 某双作用夹紧气缸的缸径为50 mm，活塞杆直径为20 mm，行程为100 mm，每分钟完成12个往复循环。系统工作表压力为0.60 MPa，大气压力按0.10 MPa计，忽略管路容积和泄漏损失。求该气缸每分钟的自由空气消耗量。 24. 某工件夹紧机构采用缸径63 mm的双作用气缸，供气压力为0.55 MPa，气缸机械效率为0.90。气缸推力经斜楔机构传递后，力的放大倍数为1.5，夹具传力效率为0.80。求工件实际获得的夹紧力，并判断是否满足1800 N的夹紧力要求。 25. 某自动夹具使用4个相同的双作用气缸同时夹紧工件。每个气缸缸径为40 mm，活塞杆直径为16 mm，行程为80 mm，系统工作表压力为0.50 MPa，气缸机械效率为0.88。夹具每分钟完成6次夹紧和松开循环，管路泄漏及控制元件耗气量按理论耗气量的20%计，大气压力按0.10 MPa计。要求夹具总夹紧力不低于2100 N。（1）计算4个气缸同时夹紧时的总实际夹紧力。（2）计算该夹具每分钟的理论自由空气消耗量。（3）计算考虑泄漏损失后的压缩机最小供气量，并说明额定排气量为40 L/min的压缩机是否适用。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某数控铣床采用单作用气缸夹紧工件，气源工作压力为0.60 MPa，气缸缸径为50 mm，夹紧机构传力效率为0.85。工件加工时所需最小夹紧力为800 N，要求夹紧力安全系数不小于1.2。（1）计算该气缸实际能够提供的夹紧力。（2）判断该夹紧系统是否满足工件加工要求。（3）若加工中发现工件有轻微松动现象，说明应重点检查和改进的内容。 27.（5分）某加工中心气动夹具采用双作用气缸夹紧工件。气缸缸径为80 mm，工作压力为0.60 MPa，机械效率为0.85。夹紧机构运动阻力为500 N，工艺要求工件实际夹紧力不小于4500 N。（1）计算该气缸伸出时的有效输出力。（2）判断该气缸能否满足夹紧要求。（3）若保持工作压力和机械效率不变，计算气缸缸径的最小理论值，并提出选型建议。 28.（5分）某自动装配线采用双作用气缸推动夹具完成工件夹紧。气缸缸径为40 mm，活塞行程为120 mm。压缩空气在气缸工作压力下的供气流量为12 L/min，忽略气体压缩性影响。设备要求气缸伸出夹紧时间不超过0.30 s。（1）计算气缸伸出一次所需的压缩空气体积和理论伸出时间。（2）判断现有供气流量能否满足夹紧时间要求，并计算满足要求的最小供气流量。（3）提出两项缩短夹紧响应时间的措施。 29.（5分）某自动化夹具使用缸径63 mm、活塞杆直径20 mm、行程250 mm的双作用气缸夹紧工件。系统工作压力为0.50 MPa，气缸要求在0.40 s内完成伸出夹紧动作。当地大气压按0.10 MPa计算，压缩机额定供气量为650 L/min，均按自由空气状态计。（1）计算气缸完成一次伸出动作时的压缩空气体积和自由空气消耗量。（2）计算气缸在规定时间内完成伸出动作所需的最小供气流量。（3）判断该压缩机能否直接满足快速夹紧要求，并说明改进措施。 30.（10分）某焊接夹具使用两个单作用气缸同时夹紧工件。每个气缸缸径为32 mm，工作行程为50 mm，系统工作压力为0.50 MPa表压。夹具每分钟完成20个工作循环，气缸回程由弹簧复位。按标准大气压0.10 MPa计算自由空气消耗量，管路泄漏附加系数取1.15，气源余量系数取1.20。（1）计算两个气缸每分钟的理论自由空气消耗量。（2）计算空气压缩机的最小自由空气供给量。若现有压缩机自由空气供给量为12 L/min，判断其是否满足要求。（3）说明为降低该夹具系统耗气量，应采取的两项措施。 31.（10分）某钻削夹具采用两只气缸同时夹紧工件，定位气缸动作完成后才允许夹紧气缸伸出。气源压力为0.55 MPa，经阀组和管路后，夹紧气缸入口压力损失0.05 MPa。每只夹紧气缸要求提供不小于1300 N的实际夹紧力，机械效率为0.80。现有夹紧气缸缸径为50 mm。（1）计算满足单只气缸夹紧要求的最小理论缸径。（2）计算现有缸径50 mm气缸的实际输出力，判断其是否满足要求；若改用缸径65 mm气缸，计算其实际输出力。（3）说明该夹具实现“先定位、后夹紧”并保证加工安全的控制措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）机电技术类《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《液压与气压传动》 项目十：典型气压传动系统 任务三：工件夹紧气压传动系统 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 工件夹紧气压传动系统中，换向阀处于中位时，若气缸活塞杆保持不动，该中位机能属于（ ） A. 泄压型 B. 保压型 C. 浮动型 D. 进气型 【答案】B 【解析】保压型中位机能在换向阀中位时，气缸两腔封闭，能保持活塞杆位置不动；泄压型会使两腔通大气，活塞杆可移动；浮动型两腔互通。 2. 在工件夹紧气压传动系统中，将压缩空气的能量转化为直线运动的元件是（ ） A. 气缸 B. 过滤器 C. 换向阀 D. 消声器 【答案】A 【解析】气缸属于气动执行元件，压缩空气进入气缸后推动活塞及活塞杆作直线运动，从而带动夹具夹紧或松开工件。 3. 某气动夹具需要控制活塞杆伸出夹紧工件、缩回松开工件，应选用的控制元件是（ ） A. 减压阀 B. 换向阀 C. 油雾器 D. 单向阀 【答案】B 【解析】换向阀用于改变压缩空气的流动方向，可使双作用气缸的活塞杆伸出或缩回，实现工件的夹紧和松开。 4. 使用气动夹具时，操作人员发现夹紧力不足，需要在气源处理装置中调节供气压力，应操作的元件是（ ） A. 过滤器 B. 减压阀 C. 油雾器 D. 消声器 【答案】B 【解析】减压阀能够调节并稳定输出空气压力。适当提高其输出压力，可在额定范围内增大气缸的输出力，从而提高工件夹紧力。 5. 工件夹紧气压传动系统中，当工件被夹紧后，系统通常处于______状态。（ ） A. 升压 B. 卸压 C. 保压 D. 无压 【答案】C 【解析】工件夹紧后，为保持夹紧状态，系统通常需要保压，防止压力下降导致工件松动；卸压是松开工件时的状态，升压是夹紧过程中的状态。 6. 工件夹紧气压传动系统中，气源处理装置的主要作用是（ ） A. 提高压缩空气洁净程度 B. 增大气缸输出推力 C. 改变执行元件运动方向 D. 控制气缸运动速度 【答案】A 【解析】气源处理装置可对压缩空气进行过滤、调压和润滑，提高进入系统空气的质量。 7. 在工件夹紧气压系统中，双作用气缸的主要作用是（ ） A. 将空气压力能转化为往复直线运动 B. 将空气压力能转化为连续回转运动 C. 将空气压力能转化为稳定供气流量 D. 将空气压力能转化为洁净干燥气源 【答案】A 【解析】双作用气缸利用压缩空气推动活塞往复运动，将空气压力能转化为直线机械能。 8. 某气动夹具要求定位气缸完全伸出并接触工件后，夹紧气缸才能开始动作。为实现该动作顺序，宜在夹紧支路设置（ ） A. 减压阀稳定夹紧支路的工作压力 B. 顺序阀控制夹紧支路的通气时机 C. 单向阀防止夹紧支路气流倒流 D. 节流阀调节夹紧气缸的运动速度 【答案】B 【解析】顺序阀在定位气缸到位、管路压力升高到设定值后开启，使夹紧气缸按预定顺序动作。 9. 某夹具的气缸活塞杆伸出速度过快，需要进行调节时，应优先调节（ ） A. 减压阀的设定压力 B. 节流阀的通流面积 C. 压力表的测量范围 D. 消声器的排气阻力 【答案】B 【解析】节流阀通过改变压缩空气流量，控制气缸活塞杆的运动速度。 10. 气源处理组件中，负责调节夹紧支路工作压力的元件是（ ） A. 空气过滤器 B. 减压阀 C. 油雾器 D. 自动排水器 【答案】B 【解析】减压阀用于将气源压力调节并稳定在夹紧执行元件所需的工作压力范围内。 11. 在工件夹紧装置中，双作用气缸适用于（ ） A. 伸出和缩回均需输出力 B. 伸出和缩回均靠弹簧力 C. 伸出和缩回均靠重力作用 D. 伸出和缩回均靠手动力 【答案】A 【解析】双作用气缸利用压缩空气推动活塞两个方向运动，伸出和缩回均可输出作用力。 12. 为使双作用夹紧气缸实现伸出和退回换向，控制回路通常采用（ ） A. 二位二通截止阀 B. 二位三通换向阀 C. 二位五通换向阀 D. 单向节流调速阀 【答案】C 【解析】二位五通换向阀具有两个工作位置和五个通口，适用于控制双作用气缸的换向动作。 13. 气压传动系统中，用于控制压缩空气流动方向的元件是（ ） A. 压力继电器 B. 单向阀 C. 换向阀 D. 节流阀 【答案】C 【解析】换向阀通过改变气路连接关系，实现气缸伸出、缩回或停止等动作控制。 14. 某夹具气缸活塞直径为32 mm，工作压力为0.5 MPa，机械效率为80%。该气缸的实际推力约为（ ） A. 约201 N B. 约402 N C. 约503 N D. 约322 N 【答案】D 【解析】气缸理论推力约为402 N，考虑80%的机械效率后，实际推力约为322 N。 15. 夹紧气缸的活塞杆在夹紧工件后，应保持稳定的夹紧力，通常需要（ ） A. 减小气缸内径尺寸 B. 增大排气口面积 C. 保持供气压力稳定 D. 缩短气管连接长度 【答案】C 【解析】气缸的输出力与有效工作压力成正比。夹紧工件后，应保持夹紧侧供气压力稳定，才能使气缸持续输出稳定的夹紧力，因此选C。 16. 某夹具采用直径40 mm的双作用气缸，夹紧机构传力效率为75%，工件所需最小夹紧力为350 N。夹紧后，减压阀出口压力稳定为0.35 MPa，忽略管路压力损失。此时最合理的判断是（ ） A. 夹紧力约330 N，应调高减压阀出口压力 B. 夹紧力约440 N，应调小排气节流开度 C. 夹紧力约660 N，应更换大通径换向阀 D. 夹紧力约880 N，应增大气缸缓冲行程 【答案】A 【解析】气缸推力约为440 N，乘以75%的传力效率后约为330 N，低于要求值，应提高减压阀出口压力。 17. 某夹具气路中的压力表指针明显低于规定工作压力，可能直接导致（ ） A. 气缸缸径自动减小 B. 气缸运动行程增大 C. 气缸夹紧力不足 D. 换向阀通口自动增多 【答案】C 【解析】气缸输出力与工作压力成正比，供气压力降低会使夹紧力减小。 18. 在夹紧气路中安装单向阀，其主要作用是（ ） A. 限制气流单方向通过 B. 调节气缸运动速度 C. 测量气路工作压力 D. 降低压缩空气温度 【答案】A 【解析】单向阀允许压缩空气按规定方向流动，可防止气流反向流动。 19. 某气缸缩回时排气不畅、回程速度较慢，可在排气口附近采用（ ） A. 储气罐 B. 减压阀 C. 压力继电器 D. 快速排气阀 【答案】D 【解析】快速排气阀可使气缸内压缩空气直接迅速排出，提高气缸回程速度。 20. 某夹紧气缸缸径为40 mm，工作压力为0.50 MPa，忽略摩擦损失。若夹具要求理论夹紧力不低于600 N，该气缸的夹紧力情况是（ ） A. 理论夹紧力约为628 N，满足要求 B. 理论夹紧力约为314 N，不满足要求 C. 理论夹紧力约为785 N，满足要求 D. 理论夹紧力约为1256 N，满足要求 【答案】A 【解析】活塞面积为：。工作压力，理论夹紧力为：。628 N大于600 N，满足要求，因此选A。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某工件夹紧装置采用单作用气缸，气缸内径为40 mm，供气压力为0.50 MPa，气缸机械效率为0.90。求气缸的实际输出推力。 【答案】（1）气缸有效作用面积：实际输出推力：气缸实际输出推力约为565 N。 【解析】气缸有效作用面积为：。由于，实际输出推力为：。因此，气缸实际输出推力约为565 N。 22. 某夹具要求气缸实际夹紧力不小于1800 N，供气压力为0.60 MPa，气缸机械效率为0.85。现有标准气缸内径为50 mm、63 mm、80 mm三种规格，求理论所需最小气缸内径，并选择合适的标准气缸。 【答案】（1）所需有效作用面积：理论最小内径：（2）气缸内径应大于67.0 mm，因此应选用内径为80 mm的标准气缸。 【解析】实际夹紧力满足，所需有效作用面积为：。由得理论最小内径：。50 mm和63 mm气缸内径均小于67.0 mm，80 mm气缸内径大于计算值，因此应选用内径为80 mm的标准气缸。 23. 某双作用夹紧气缸的缸径为50 mm，活塞杆直径为20 mm，行程为100 mm，每分钟完成12个往复循环。系统工作表压力为0.60 MPa，大气压力按0.10 MPa计，忽略管路容积和泄漏损失。求该气缸每分钟的自由空气消耗量。 【答案】（1）气缸伸出时的耗气容积： 气缸缩回时的耗气容积： （2）每个往复循环的工作状态耗气量：每分钟自由空气消耗量：该气缸每分钟自由空气消耗量约为30.3 L/min。 【解析】伸出时，气缸无杆腔容积为： 。缩回时，有杆腔容积为： 。每个往复循环的工作状态耗气量为：。系统绝对压力为，自由空气压力为，压力比为。因此每分钟自由空气消耗量为：。 24. 某工件夹紧机构采用缸径63 mm的双作用气缸，供气压力为0.55 MPa，气缸机械效率为0.90。气缸推力经斜楔机构传递后，力的放大倍数为1.5，夹具传力效率为0.80。求工件实际获得的夹紧力，并判断是否满足1800 N的夹紧力要求。 【答案】（1）气缸有效作用面积：气缸实际输出推力：（2）工件实际夹紧力：实际夹紧力为1851.5 N，大于1800 N，满足夹紧力要求。 【解析】气缸活塞有效面积为：。供气压力，考虑气缸机械效率后，气缸实际输出推力为：。斜楔机构将力放大1.5倍，夹具传力效率为0.80，因此工件实际夹紧力为：。，故满足夹紧力要求。 25. 某自动夹具使用4个相同的双作用气缸同时夹紧工件。每个气缸缸径为40 mm，活塞杆直径为16 mm，行程为80 mm，系统工作表压力为0.50 MPa，气缸机械效率为0.88。夹具每分钟完成6次夹紧和松开循环，管路泄漏及控制元件耗气量按理论耗气量的20%计，大气压力按0.10 MPa计。要求夹具总夹紧力不低于2100 N。（1）计算4个气缸同时夹紧时的总实际夹紧力。（2）计算该夹具每分钟的理论自由空气消耗量。（3）计算考虑泄漏损失后的压缩机最小供气量，并说明额定排气量为40 L/min的压缩机是否适用。 【答案】（1）单个气缸有效作用面积：单个气缸实际夹紧力：4个气缸总夹紧力：总夹紧力为2210.4 N，满足不低于2100 N的要求。（2）单个气缸伸出腔容积： 单个气缸缩回腔容积： 每分钟理论自由空气消耗量： （3）考虑泄漏后的最小供气量：压缩机额定排气量为40 L/min，大于31.9 L/min，因此可以满足该夹具的供气要求。 【解析】（1）单个气缸伸出时的有效面积为：。单缸实际夹紧力为：。4个气缸同时夹紧时，总夹紧力为：，大于，满足要求。（2）伸出腔容积为：。缩回腔容积为： 。工作压力为表压，绝对压力比为：。每分钟6次伸缩循环时，理论自由空气消耗量为： 。（3）计入20%的管路泄漏和控制元件耗气量后，最小供气量为：。压缩机额定排气量，因此适用。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某数控铣床采用单作用气缸夹紧工件，气源工作压力为0.60 MPa，气缸缸径为50 mm，夹紧机构传力效率为0.85。工件加工时所需最小夹紧力为800 N，要求夹紧力安全系数不小于1.2。（1）计算该气缸实际能够提供的夹紧力。（2）判断该夹紧系统是否满足工件加工要求。（3）若加工中发现工件有轻微松动现象，说明应重点检查和改进的内容。 【答案】（1）气缸活塞面积为 。夹紧力为 。（2）所需最小夹紧力为 。实际夹紧力为1001 N，大于960 N，满足加工要求。（3）应检查气源压力是否稳定、管路及接头是否漏气、气缸密封件是否磨损，并检查夹具传力机构是否卡滞或松动。 【解析】气缸活塞面积为：。由于，考虑夹紧机构传力效率后，实际夹紧力为：。工艺所需最小夹紧力为，按安全系数1.2计算，要求的夹紧力为：。，故该夹紧系统满足加工要求。若加工中工件轻微松动，应重点检查气源压力是否稳定、管路和接头是否漏气、气缸密封件是否磨损，以及夹具传力机构是否卡滞、松动或传力效率下降。 27.（5分）某加工中心气动夹具采用双作用气缸夹紧工件。气缸缸径为80 mm，工作压力为0.60 MPa，机械效率为0.85。夹紧机构运动阻力为500 N，工艺要求工件实际夹紧力不小于4500 N。（1）计算该气缸伸出时的有效输出力。（2）判断该气缸能否满足夹紧要求。（3）若保持工作压力和机械效率不变，计算气缸缸径的最小理论值，并提出选型建议。 【答案】（1）气缸活塞面积为。有效输出力为。（2）实际夹紧力为。实际夹紧力小于4500 N，不能满足夹紧要求。（3）气缸有效输出力应不小于。最小缸径为 。宜选用缸径125 mm的标准气缸。 【解析】气缸伸出时采用无杆腔活塞面积：。气缸考虑机械效率后的有效输出力为：。扣除夹紧机构运动阻力后，工件实际夹紧力为：。，故现有80 mm缸径气缸不能满足夹紧要求。为满足要求，气缸有效输出力至少应为：。由得： 。标准气缸缸径应不小于理论值，宜选用125 mm缸径的标准气缸。 28.（5分）某自动装配线采用双作用气缸推动夹具完成工件夹紧。气缸缸径为40 mm，活塞行程为120 mm。压缩空气在气缸工作压力下的供气流量为12 L/min，忽略气体压缩性影响。设备要求气缸伸出夹紧时间不超过0.30 s。（1）计算气缸伸出一次所需的压缩空气体积和理论伸出时间。（2）判断现有供气流量能否满足夹紧时间要求，并计算满足要求的最小供气流量。（3）提出两项缩短夹紧响应时间的措施。 【答案】（1）活塞面积为 。伸出腔容积为 。理论伸出时间为 。（2）理论伸出时间为0.754 s，大于0.30 s，不能满足要求。最小供气流量为 。（3）可增大供气管路通径并缩短管路长度；可选用流量更大的控制阀或在气缸附近设置储气罐。 【解析】活塞面积为：。气缸伸出一次时，伸出腔所需压缩空气体积为：。供气流量为，因此理论伸出时间为：。，现有供气流量不能满足要求。要在内完成伸出，最小供气流量为：。因此供气流量应不低于。可通过增大供气管路通径并缩短管路长度、选用流量更大的控制阀或在气缸附近设置储气罐等措施缩短夹紧响应时间。 29.（5分）某自动化夹具使用缸径63 mm、活塞杆直径20 mm、行程250 mm的双作用气缸夹紧工件。系统工作压力为0.50 MPa，气缸要求在0.40 s内完成伸出夹紧动作。当地大气压按0.10 MPa计算，压缩机额定供气量为650 L/min，均按自由空气状态计。（1）计算气缸完成一次伸出动作时的压缩空气体积和自由空气消耗量。（2）计算气缸在规定时间内完成伸出动作所需的最小供气流量。（3）判断该压缩机能否直接满足快速夹紧要求，并说明改进措施。 【答案】（1）活塞面积为。伸出腔压缩空气体积为。自由空气消耗量为。（2）最小供气流量为。换算为分钟流量为。（3）压缩机额定供气量650 L/min，小于快速夹紧瞬时所需的701.1 L/min，不能直接满足要求。可在夹具附近增设储气罐，增大供气管径，并选用额定供气量大于701.1 L/min的压缩机。 【解析】伸出时取无杆腔容积：A=π，V=AL=0.779 L。按绝对压力比(0.50+0.10)/0.10=6，自由空气量 L。所需流量为4.674/0.40×60=701.1 L/min，大于650 L/min，需增设储气罐、优化管路或选大流量压缩机。 30.（10分）某焊接夹具使用两个单作用气缸同时夹紧工件。每个气缸缸径为32 mm，工作行程为50 mm，系统工作压力为0.50 MPa表压。夹具每分钟完成20个工作循环，气缸回程由弹簧复位。按标准大气压0.10 MPa计算自由空气消耗量，管路泄漏附加系数取1.15，气源余量系数取1.20。（1）计算两个气缸每分钟的理论自由空气消耗量。（2）计算空气压缩机的最小自由空气供给量。若现有压缩机自由空气供给量为12 L/min，判断其是否满足要求。（3）说明为降低该夹具系统耗气量，应采取的两项措施。 【答案】（1）单个气缸容积为 。工作压力下的空气换算为自由空气的倍数为 。理论自由空气消耗量为 。（2）压缩机最小供气量为 。现有压缩机供气量为12 L/min，小于13.32 L/min，不能满足要求。（3）应及时修复管路、接头和阀件的泄漏点；应在满足夹紧力要求的前提下合理降低工作压力或减小气缸有效容积。 【解析】单作用缸每循环仅计算伸出耗气。单缸容积V=0.040192 L，自由空气换算倍数为(0.50+0.10)/0.10=6，故×2×20×6=9.65 L/min。计入泄漏和余量后Q=9.65×1.15×1.20=13.32 L/min，12 L/min不足。应修复泄漏，并合理降低压力或减小有效容积。 31.（10分）某钻削夹具采用两只气缸同时夹紧工件，定位气缸动作完成后才允许夹紧气缸伸出。气源压力为0.55 MPa，经阀组和管路后，夹紧气缸入口压力损失0.05 MPa。每只夹紧气缸要求提供不小于1300 N的实际夹紧力，机械效率为0.80。现有夹紧气缸缸径为50 mm。（1）计算满足单只气缸夹紧要求的最小理论缸径。（2）计算现有缸径50 mm气缸的实际输出力，判断其是否满足要求；若改用缸径65 mm气缸，计算其实际输出力。（3）说明该夹具实现“先定位、后夹紧”并保证加工安全的控制措施。 【答案】（1）夹紧气缸实际工作压力为。满足单只气缸夹紧要求的最小理论缸径为： 。（2）缸径50 mm气缸的活塞面积为。实际输出力为，不能满足要求。缸径65 mm气缸的活塞面积为。实际输出力为，能够满足要求。（3）定位气缸应先动作，并采用行程开关、磁性开关或到位阀检测定位气缸到位；仅当定位到位信号发出后，控制回路才允许夹紧气缸伸出。夹紧支路应设置调速元件，使两只夹紧气缸动作平稳；夹紧回路应设置压力开关，夹紧压力达到设定值后输出夹紧确认信号，作为钻削主轴启动的联锁条件。加工过程中压力下降或夹紧确认信号消失时，应禁止主轴启动或发出报警。 【解析】夹紧气缸入口压力应扣除阀组和管路压降：。每只气缸要求的实际夹紧力为，考虑机械效率，由反算最小理论缸径： 。现有50 mm气缸的实际输出力为：，小于，不能满足要求。65 mm气缸的实际输出力为：，大于，能够满足要求。控制上应以定位气缸的到位检测信号作为夹紧气缸动作的前提，并以夹紧压力开关的确认信号作为主轴启动条件，从而实现先定位、后夹紧并避免未夹紧加工。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $