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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