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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 气动伺服控制系统 2

1.2.1 气动伺服系统的种类和应用 2

1.2.2 气动伺服系统的构成和特点 5

1.2.3 气动伺服系统与液压伺服系统的比较 5

1.3 气动控制阀 7

1.3.1 分类和结构 7

1.3.2 气动伺服阀 9

1.4 经过气动控制阀的质量流量特性 10

1.4.1 气体的状态方程 11

1.4.2 经过节流孔的流动 11

1.4.3 经过节流孔的气体的质量流量计算式 13

1.4.4 经过可变节流孔的气体的质量流量特性 14

第2章 气动元件基础 17

2.1 气动控制阀 17

2.1.1 气动控制阀的形式和特点 17

2.1.2 圆柱滑阀 18

2.1.3 喷嘴挡板阀 37

2.1.4 气动伺服系统中喷嘴挡板机构的动态特性 56

2.1.5 射流管气动伺服阀 64

2.2 气动伺服阀 68

2.2.1 气动伺服阀的结构与原理 68

2.2.2 带有弱弹簧补偿的力反馈气动伺服阀 69

2.2.3 不带弹簧补偿的力反馈气动伺服阀 83

2.2.4 采用弹簧、容器双补偿的力反馈气动伺服阀 84

2.2.5 具有补偿特性的力反馈气动伺服阀静特性 93

2.2.6 具有补偿特性的力反馈气动伺服阀的稳定区域 95

2.2.7 气动伺服阀的响应特性 103

第3章 双边气动伺服阀 108

3.1 概述 108

3.2 双边对称气动伺服阀 108

3.2.1 具有不均等正开口量的双边滑阀式对称气动伺服阀结构 108

3.2.2 双边滑阀式对称气动伺服阀数学模型 109

3.2.3 双边滑阀式对称气动伺服阀基本特性 111

3.2.4 结论 114

3.3 双边非对称气动伺服阀 114

3.3.1 双边非对称气动伺服阀结构 114

3.3.2 双边非对称气动伺服阀数学模型 116

3.3.3 压力特性与泄漏量特性 118

3.3.4 试验装置及事例 120

3.3.5 结论 120

3.4 非对称液压阀 121

3.4.1 零开口阀控非对称缸的数学模型与压力特性 121

3.4.2 非对称阀控非对称缸液压系统速度增益特性 125

3.5 双边非对称气动伺服阀控气动压力控制系统 131

3.5.1 非对称气动伺服阀控缸力控制系统 131

3.5.2 非对称气动伺服阀基本特性 132

3.5.3 数学模型 133

3.5.4 气动压力控制系统基本特性 139

3.5.5 结论 139

第4章 负重合型气动伺服阀 143

4.1 对称均等负重合型气动伺服阀零位特性 143

4.1.1 数学模型 144

4.1.2 控制口压力特性与节流口流动状态 145

4.1.3 结论 147

4.2 对称负重合型气动伺服阀阀口可能的零位流动状态 148

4.2.1 对称负重合型四通气动阀控缸气动系统 148

4.2.2 数学模型 149

4.2.3 各阀口可能的流动状态 151

4.2.4 实验结果及其分析 155

4.2.5 结论 155

4.3 对称不均等负重合型气动伺服阀 156

4.3.1 数学模型 157

4.3.2 理论压力特性与泄漏量特性 158

4.3.3 应用实例 162

4.3.4 结论 162

第5章 气动伺服系统 165

5.1 阀控型气动伺服系统 165

5.1.1 开环阀控气马达系统 165

5.1.2 带平衡小容器阀控型气动伺服系统 172

5.2 活塞偏离中心点位置工作的气动伺服系统 178

5.3 气动伺服系统的参数对其工作特性的影响 181

5.3.1 黏性摩擦力对系统工作特性的影响 184

5.3.2 初始工作压力对系统特性的影响 188

5.3.3 负载质量的影响 188

5.4 计算例题 188

第6章 气动节流致冷和致热机理及气动温度控制 195

6.1 气动节流过程的致冷机理与致热机理 195

6.1.1 气体致冷、致热的气动控制机理 195

6.1.2 常温下氮气致冷、氢气致热的机理 198

6.1.3 实例分析 201

6.1.4 结论 202

6.2 气动温度控制原理 202

6.2.1 氢能源汽车输氢系统 203

6.2.2 气动绝热节流的温度控制模型 203

6.2.3 气体节流过程的制冷与制热特性 205

6.2.4 结论 207

第7章 超高压气动减压阀 209

7.1 超高压气动减压阀结构与原理 209

7.1.1 功能 209

7.1.2 结构和工作原理 210

7.1.3 气动减压阀主要零件 210

7.2 基本特性及工作点 211

7.2.1 静态特性 211

7.2.2 动态特性 213

7.2.3 设计方法 214

7.2.4 小结 215

7.3 结构参数及其对静动态特性的影响 215

7.3.1 结构参数 215

7.3.2 结构参数对基本特性的影响 216

7.3.3 小结 221

7.4 35～0.16MPa超高压气动减压阀流场分布规律 221

7.4.1 车载两级高压气动减压阀 221

7.4.2 流场分析模型 222

7.4.3 流场分布规律 223

7.4.4 小结 225

7.5 70～0.16MPa超高压气动减压阀流场分布规律 225

7.5.1 流场分析数学模型 226

7.5.2 流场分布规律 228

7.5.3 小结 230

第8章 气动执行元件、驱动元件与辅件 232

8.1 气缸和液压缸 232

8.1.1 气缸和液压缸的分类 232

8.1.2 气缸的固有频率 233

8.1.3 液压缸的固有频率 236

8.1.4 气动气缸系统和液压油缸系统比较 238

8.1.5 结论 238

8.2 执行元件结构与特性 239

8.2.1 气缸 239

8.2.2 气动马达 252

8.3 极端温度环境下的飞行器液压蓄能器与气瓶 253

8.3.1 极端温度环境 253

8.3.2 真实气体的范德瓦耳斯方程 254

8.3.3 高压气瓶充气质量 255

8.3.4 高压气瓶和气腔的气体压力服役特性 256

8.3.5 蓄能器服役特性 257

8.3.6 结论 258

第9章 飞行器高温高速燃气涡轮泵电液能源系统 260

9.1 飞行器燃气涡轮泵电液伺服控制技术 260

9.1.1 电液控制技术概要 260

9.1.2 弹性O型圈密封技术 264

9.1.3 飞行器电气液伺服技术特点 267

9.1.4 防空导弹控制执行系统设计方法 274

9.1.5 防空导弹辅助能源 286

9.1.6 飞行器燃气涡轮泵液压能源应用技术 294

9.2 舵机系统功率匹配设计 297

9.2.1 舵机系统负载模型 297

9.2.2 伺服机构输出特性与负载轨迹最佳匹配 299

9.2.3 实际舵机系统能源需求状况 300

9.2.4 工作压力变化因素与系统频率特性 301

9.3 燃气发生器设计原理 301

9.3.1 理论推导 302

9.3.2 应用讨论 305

9.4 导弹用小型燃气涡轮机设计原理 309

9.4.1 导弹用小型燃气涡轮喷嘴中的热力学过程 309

9.4.2 导弹液压系统小型燃气涡轮效率 311

9.4.3 导弹用小型燃气涡轮盘应力的图解分析方法 314

9.5 电液能源组合起动特性 318

9.5.1 EHPU起动特性描述 318

9.5.2 EHPU理论建模 318

9.5.3 液压系统的起动特性 320

9.5.4 电源系统的起动特性 320

第10章 气动技术在飞行器姿态控制中的应用 324

10.1 飞行器气动姿态控制原理与姿态控制方法 324

10.1.1 飞行器姿态控制新方法与原理 324

10.1.2 姿态控制侧向力分析 325

10.1.3 实验与分析 330

10.1.4 结论 331

10.2 飞行器姿态控制用拉瓦尔喷管 332

10.2.1 拉瓦尔喷管流场分析 332

10.2.2 制造工艺技术 338

10.3 利用燃气发生器及喷嘴横向力发生改变导弹运动方向的装置 338

10.4 燃气舵机的工艺技术 339

10.4.1 结构与工作原理 340

10.4.2 多余物控制 340

10.4.3 配合间隙控制 341

10.4.4 壳体组件质量 342

10.4.5 反应时间对称性问题技术攻关试验 342

第11章 气动潜孔锤 344

11.1 概述 344

11.2 气动潜孔锤原理与分类 346

11.2.1 气动潜孔锤分类 346

11.2.2 阀式气动潜孔锤原理 347

11.2.3 无阀式气动潜孔锤 347

11.2.4 大直径气动潜孔锤 348

11.3 大直径气动潜孔锤冲击器原理与参数设计 351

11.3.1 设计要求 351

11.3.2 总体结构 351

11.3.3 工作参数选择 352

11.3.4 性能参数的计算方法 353

11.3.5 关键零件设计 357

11.4 大直径气动潜孔锤动力学过程与理论模型 360

11.4.1 大直径气动潜孔锤动力学过程 360

11.4.2 大直径气动潜孔锤理论模型 363

11.4.3 大直径气动潜孔锤数值计算 365

11.4.4 小结 370

11.5 大直径潜孔锤钻头设计与球齿布局 370

11.5.1 冲击破岩过程 370

11.5.2 大直径气动潜孔锤钻头边齿的力学模型 372

11.5.3 大直径气动潜孔锤钻头布局原则 378

11.6 典型工程案例 382

11.6.1 工程地块 382

11.6.2 气动潜孔锤型号与参数 382

11.6.3 施工工艺流程 384

11.6.4 钻头使用情况与现象分析 385

第12章 气动液压打桩锤 389

12.1 气动液压复合打桩锤 389

12.1.1 典型液压打桩锤液压系统 390

12.1.2 打击频率与打击能量 392

12.1.3 主要特点与参数 392

12.1.4 结论 393

12.2 高速气动液压复合锤 393

12.2.1 气动液压打桩锤液压系统 394

12.2.2 打击能量 397

12.2.3 气动液压打桩锤特性 398

12.2.4 结论 399

12.3 高速气动液压复合锤数学模型 400

12.3.1 概述 400

12.3.2 数学模型 401

12.3.3 气动液压复合打桩锤特性与实例 403

12.3.4 结论 405

12.4 高速气动液压复合锤快速打桩过程 405

12.4.1 快速打桩原理 405

12.4.2 快速打桩下降阶段数学模型 406

12.4.3 快速打桩影响因素 408

12.4.4 结论 410

12.5 桩与土壤接触模型 410

12.5.1 桩和土的有限元分析模型 410

12.5.2 桩和土有限元求解结果 412

12.5.3 结论 415

第13章 气动技术在燃料电池汽车中的应用 418

13.1 气动系统与燃料电池输氢系统 418

13.1.1 概述 418

13.1.2 航天氢能源技术及其应用 418

13.1.3 燃料电池汽车碳纤维缠绕气瓶 421

13.1.4 燃料电池汽车输氢系统 422

13.2 车载高压输氢系统气瓶输氢加氢特性 423

13.2.1 车载输氢储氢系统特性 423

13.2.2 车载气瓶输氢压力特性 427

13.2.3 车载气瓶加氢压力特性 428

13.2.4 试验结果 430

13.2.5 结论 431

第14章 振荡水柱式波浪发电气动原理与装置 434

14.1 概述 434

14.2 基本结构与气动原理 434

14.3 振荡水柱数学模型 436

14.3.1 空气室气动模型 437

14.3.2 Mighty Whale型能量转换器频率响应 439

14.3.3 Mighty Whale型能量转换器数值计算举例 441

14.3.4 浮动型振荡水柱式波浪能量转换器特点 442

14.4 振荡水柱式波浪能量转换器试验技术 443

14.4.1 试验模型 443

14.4.2 数值分析 444

14.5 振荡水柱式电站应用实例 447

14.5.1 国内振荡水柱式波浪发电实例 447

14.5.2 国外振荡水柱式波浪发电实例 450

14.6 振荡水柱式波浪发电装置关键技术 455