山大《气动与液压技术》教学大纲

1、气动与液压技术教学大纲气动与液压技术是一门实践性很强的专业技术基础课，广泛应用于各种技术领域和各行各业，是机械设计制造及自动化专业学生的必修课程。研究对象是以有压流体（压力油或压缩空气）为能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制，利用各种元件组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行能量的传递、转换与控制。本课程主要培养学生正确分析、设计和应用流体动力系统的初步能力,掌握流体动力系统的基本知识,液压气动元件的结构原理选用,液压气动系统的设计以及使用维护方法。 学习本门课程前应先修“普通物理”(包括流体力学部分)、“理论力学”、“材料力学”、“机械原理”、

2、“机械零件”、“机械控制工程基础”及“金属工艺学”(含实习)等。 授课地点：授课时间：一、气动与液压技术课程说明1、课程代码：161600012、课程英文名称：Pneumatic-hydraulic Technology3、开课对象：机械设计制造及自动化本科专业4、课程性质：气动与液压技术是一门实践性很强的专业技术基础课，广泛应用于各种技术领域和各行各业，是机械设计制造及自动化专业学生的必修课程。研究对象是以有压流体（压力油或压缩空气）为能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制，利用各种元件组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行能量的传递、转换与控制

3、。本课程主要培养学生正确分析、设计和应用流体动力系统的初步能力,掌握流体动力系统的基本知识,液压气动元件的结构原理选用,液压气动系统的设计以及使用维护方法。学习本门课程前应先修“普通物理”(包括流体力学部分)、“理论力学”、“材料力学”、“机械原理”、“机械零件”、“机械控制工程基础”及“金属工艺学”(含实习)等。5、教学目的：通过本课程的学习，使学生熟悉液压与气压传动的基础知识及各类液压基本回路的功能，组成和应用。掌握各种液压元件结构原理、特点，熟悉其应用。能看懂典型的液压系统图，独立分析典型的液压系统，并了解液压伺服系统及液压新技术。为达到以上目的，从高等教育特点出发，在讲授过程中，突出该

4、课程的概念性、实践性都很强的特点，注意课堂讲授和实验密切结合。在教学过程中，注意激发学生学习兴趣，提倡学生主动思考问题，培养学生分析和解决问题的能力。6、教学内容：本课程主要教学内容包括理论教学、实践教学、前言报告和基地实践，其中理论教学内容包括：流体力学基础、液压泵、液压缸、液压马达、液压控制元件及回路、典型液压系统的设计、计算及分析，气压传动，另外一般作业、扩展作业、实验及前沿报告，典型行业（汽车、飞机、工程机械、机床）的液压系统的专题分析讨论及机电液气一体化创新性科技实践活动，也是本课程教学的重要内容。7、教学时数：总学时数：44学时，其中授课36学时，实验8学时；学分数：2学分。学时具

5、体分配如表1所示。表1 教学学时分配表课程内容讲课（含讨论）实验课后作业备注习题报告绪论102流体力学基础462液压泵及液压马达5（含1次讨论）224液压缸2（含1次讨论）24液压控制元件6（含1次讨论）84液压辅助元件02自学前沿讲座20液压基本回路420典型液压系统2（含1次讨论）8液压系统的设计计算4（含1次讨论）8气压传动6246现场教学22科技实践20合 计36822608、教学方式：由于本课程具有较强的实践性，因此在教学中除课堂讲授外，还应该采用多种灵活的学习方式加以补充。1、 课堂主要讲授重点、难点，对每章的学习内容及要求进行细化分析。2、 理论联系实际。在理论教学的过程中，穿插

6、一些液压元件或液压系统的实际应用、常见故障以及故障排除方法，不仅能增强学生对理论知识的理解，还能增加学生解决实际问题的能力。由于液压技术发展较快，在理论教学过程中，也会相应介绍一些液压前沿知识，扩宽学生的知识面。3、 自学内容。由于学时有限，对于一些简单内容，提出学习要求，安排学生自学，自学内容也是考试内容。同时安排2-3次讨论课，由学生组织讲自学内容，教师评述。4、 课外扩展学习。除了课堂学习内容外，鼓励学生进行课外自主学习，学生可根据自己的兴趣爱好选择课外学习的内容，或由老师推荐国内外的参考书、论文、手册等。学生获得的新知识可以在讨论课中与同学分享，有什么疑问也可以进行讨论。5、实验室实验

7、。配合教学内容，通过液压元件拆装实验帮助学生了解基本的液压元件的结构，原理和基本组成。通过综合实验来帮助学生验证课堂所学知识，培养学生学习兴趣、团队合作能力和动手能力。6、基地实践。结合该课程的教学内容，依托山东拓普液压气动有限公司创新基地，开展学生课程实践活动，让学生很快认识并熟悉课程中所讲解的各种液压气动元件的原理、结构、特点、以及由这些元件组成的各种实用系统，使学生充分认识到所学知识可以直接转化为生产力，并进一步激发了学生的学习热情。7、科技创新实践组织了许多大学生课外科技活动小组，依托教学创新基地，结合教师的实际科研课题，让学生参与实际工程项目的设计过程，并通过科技创新实践活动，深化教

8、学内容，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。9、考核方式和成绩记载说明：考核方式为闭卷考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量时，取消考试资格。平时成绩包括作业、论文、学习报告、学习小组活动、实验等内容，综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占30%，期末成绩占70%。二、讲授大纲与各章的基本要求1、理论教学内容安排本课程的理论教学内容根据课程安排分别分为四大模块，分别为液压与气压传动的力学基础、元件介绍、典型回路、典型系统分析与设计计算；1）力学基础介绍液压系统工作介质液压油粘性的物理意义，度量单位以及影响粘性的主要因素，以及选用液压传动用油的品种和牌号的重要意义。同时介

9、绍流体力学对研究液体平衡和运动的某些规律，重点为静力学基本方程，连续方程，波努利方程和这些方程的应用，压力损失的计算以及通过薄壁小孔的流量计算。2）元件介绍按照元件在液压系统中的不同功能分开介绍，主要分为能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置。能源装置：介绍几种典型的液压泵（齿轮式、叶片式和柱塞式）的工作原理和结构特点，以及不同液压泵的优缺点和选用原则。液压马达和液压泵的结构类似，所以放在一起介绍。执行装置：介绍液压缸的类型和工作原理，以及液压缸的典型结构特点、密封要求及液压缸的设计计算。控制调节装置（液压控制阀与气动控制阀）：液压控制阀和气动控制阀功能相似，都是主要用于控制工作介质的压力

10、、流量和流动方向。压力控制阀主要介绍溢流阀、减压阀、顺序阀的工作原理和性能；流量控制阀主要介绍节流阀、调速阀的结构和特征；换向阀主要介绍换向原理、图形符号、结构、形式、滑阀机能及操作方式等。气动控制阀中还介绍了是门、或门、与门、非门和双稳等气动逻辑元件。辅助元件：介绍蓄能器、滤油器、换热器、管件、油箱等辅助元件，包括这些元件的类型、工作原理、选用原则和一些必要的计算。3）典型回路介绍包括压力控制、速度控制、方向控制和多缸动作控制回路，内容涵盖了各种回路的组成、工作原理、工作特性以及回路的使用场合，是分析和设计系统基础，其中调速回路和调压回路是重点。4）典型系统分析与设计计算以组合机床动力滑台液

11、压系统典型实例，分析和阅读典型液压系统的工作原理图，分析和评价系统在调速、调压、换向等方面的特点，从而对系统采取正确的控制和调节策略，从而读懂中等复杂程度的液压传动系统的。讲解系统设计的一般步骤，设计系统原理图，选择基本回路，拟合回路和优化回路性能，系统参数的原则与计算，液压元件的选择，系统参数的校核与验算，设计文献的编写和非标准元件的设计。第1章 绪论教学要点：通过对本章的学习，要求掌握液压传动的工作原理及其组成，了解液压传动的主要优缺点，了解液压传动在机械工业中的应用。1液压传动发展概况2液压传动的工作原理及其组成部分（一）液压传动的工作原理（二）液压传动的组成（三）液压传动图的图形符号3

12、液压传动的优缺点4液压传动在机械工业中的应用课外自学要求：以学习小组为单位，搜集、查阅、整理国内外新型液压和气压传动的设备及系统，收集机电液气一体化的装备，目前液压和气压技术的最新成果，最新技术动态，形成报告；教学时数：1学时.第2章 液压流体力学基础教学要点：通过对本章的学习，要了解液压油是传递动力和信号的介质。同时，还具有自润滑、冷却和防锈的作用。在传递介质性能方面，则要掌握液体粘性的物理意义，度量单位以及影响粘性的主要因素，并要认识到正确选用液压传动用油的品种和牌号的重要意义。同时应掌握流体力学对研究液体平衡和运动的某些规律，本章重点为静力学基本方程，连续方程，波努利方程和这些方程的应用

13、，压力损失的计算以及通过薄壁小孔的流量计算。学习时，应着重理解其物理概念，对常用的公式要通过练习掌握其应用。2-1 液压油的特点和选择（一）液压油的种类（二）液压油的性质（三）对液压油的要求（四）液压油的选择2-2 液压油的污染和防污（一）污染的危害（二）污染的原因（三）防污染的措施2-3 液体静力学（一）压力及性能（二）重力作用下静止液体中的压力分布（三）压力的表示方法及单位（四）帕斯卡原理2-4 液体动力学（一）基本概念（二）连续性方程（三）波努利方程（四）动量方程2-5 管道中液流的特性（一）流态、雷诺数（二）圆管层流（三）圆管紊流（四）压力损失2-6 孔口和缝隙液流（一）薄壁小孔（二）

14、短孔和细长孔（三）缝隙液流2-7 液压冲击和空穴现象课外自学要求：（一）常用液压油型号对照以及优缺点（二）液压油的选用与污染防治（三）液压油的使用与维护教学拓展要求（课堂讨论）：（一）查阅文献掌握目前液压油包括润滑油方面油液品质品种的最新成果，掌握小孔流量方程对调速调压的指导意义；（二）让学生查阅目前最新的流体调速调压方面的最新技术模型和进展，充分理解各个参数的含义和实际物理意义。（三）让学生查阅目前液压系统产生冲击和空穴现象带来的危害，针对不同系统的不同液压系统冲击和空穴现象，有哪些切实可行的解决方案。教学时数：4学时.第3章 液压泵教学要点：本章介绍几种典型的液压泵（齿轮式、叶片式和柱塞式

15、）和液压马达（柱塞式）。通过学习，要求掌握容积式泵的工作条件和几种容积泵的工作原理。液压泵和液压马达的各项性能及其主要优缺点。在设计液压系统时，应根据所要求的工作情况合理地选择液压泵和液压马达。3-1概述（一）作用和分类（二）压力、流量和排量（三）功率和效率3-2 齿轮泵（一）外啮合齿轮泵的工作原理（二）排量计算和流量脉动（三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点（四）提高外啮合齿轮泵压力的措施3-3 叶片泵（一）单作用叶片泵（二）双作用叶片泵（三）限压式变量泵3-4柱塞泵（一）轴向柱塞泵（二）径向柱塞泵3-5 液压马达（一）工作原理（二）主要参数课外自学要求：（一）液压泵的常见故障及排除；（二）液

16、压马达的常见故障及排除；教学拓展要求：通过文献搜索，探寻目前各种泵和马达的最新科技进展及发展方向，形成报告以课堂讨论。教学时数：5学时。第4章 液压缸教学要点：了通过对本章的学习，应了解液压缸是机床液压系统中得到广泛应用的执行元件。应重点了解液压缸的类型及工作原理，液压缸的典型结构特点、密封要求及液压缸的设计计算。4-1 液压缸的类型和特点（一）活塞缸（二）柱塞缸（三）摆动缸（四）其他液压缸4-2液压缸的典型结构及组成4-3 液压缸的设计和计算（一）液压缸设计中应注意的问题（二）液压缸主要尺寸的确定（三）强度校核（四）稳定性校核课外自学要求：在不同应用场合下，不同结构形式液压缸负载的计算模型和

17、方法；教学拓展要求：（一）液压缸的常见故障及排除；（二）查阅文献，搜集目前液压缸的前沿技术，了解液压缸目前的发展方向及技术难点，形成报告课堂讨论。教学时数：2学时.第5章 液压控制阀教学要点：通过对本章的学习，应了解液压阀是用来控制或调节液压系统中油液流动的方向、压力或流量，以满足机床工作的性能要求的，对于换向阀要掌握他的换向原理、图形符号、结构、形式、滑阀机能及操作方式等。重点是换向原理和滑阀机能，对于压力阀的重点是溢流阀的工作原理和性能，减压阀的工作原理。其中以先导式溢流阀的工作原理尤为重要。对于流量阀重点是节流阀，调速阀的结构和特征。5-1 概述（一）液压阀分类（二）对液压阀的基本要求5

18、-2滑阀的液动力和卡紧力（一）液动力（二）卡紧力5-3 方向控制阀（一）单向阀（二）换向阀5-4 压力控制阀（一）溢流阀（二）减压阀（三）顺序阀（四）压力继电器5-5 流量控制阀（一）普通节流阀（二）调速阀5-6 比例阀和插装阀课外自学要求：液压阀的选用原则；比例阀和插装阀；教学拓展要求：（一）液压阀常见故障及排除；（二）搜集文献，查阅国内外液压阀的品种，类型和用途，查阅不同阀的材质、工作原理、性能及特点，查阅阀的最新技术；（三）查阅各种阀的用途及功用；形成报告进行课堂讨论；教学时数：6学时.第6章液压辅助元件教学要点：本章涉及的内容有蓄能器、滤油器、油箱等辅助元件。通过学习，要求了解这些元件

19、的类型、工作原理、选用原则和一些必要的计算。本章以自学为主， 课外自学要求：本章内容全部为课外学习，包括：蓄能器、滤油器、换热器、管件、油箱、结构与特点。教学拓展要求：（一）液压辅助元件常见故障及排除；（二）其他液压辅助元件：压力表、液位继电器等。（三）查阅文献，搜集液压辅助元件在液压系统中的功能和作用。（四）搜集国内外新型液压辅助元件的结构、原理、性能和特点。教学时数：0学时第7章 液压基本回路教学要点：在各类液压系统中，调速回路占有重要地位，需要重点掌握，常用的调速方式有：节流调速、容积调速和节流容积调速三种。其中进油节流调速的原理和性能尤为重要。掌握其它基本回路地基本原理及应用。7-1

20、节流调速回路（一）定压式节流调速回路（二）变压式节流调速回路（三）节流调速回路工作性能及改进7-2 容积调速回路（一）泵缸式容积调速回路（二）泵马达式容积调速回路7-3 容积节流调速回路7-4 各种调速回路的比较和运用7-5 其它回路一、压力控制回路（一）调压回路（二）减压回路（三）卸荷回路（四）平衡回路（五）保压回路二、 快速运动和速度换接回路（一）快速运动回路（二）速度换接回路课外自学要求：快速运动和速度切换回路；教学拓展要求：查阅文献，搜集液压系统基本回路的典型故障，以及故障的分析、排斥和解决思路和方法。教学时数：4学时第8章 典型液压系统教学要点：本章介绍组合机床动力滑台液压系统典型实

21、例，通过本章学习，为液压系统分析和设计打下基础。8-1 液压原理图读图须知8-2组合机床动力滑台液压系统课外自学要求：其它各类典型液压系统的动作原理、各种控制模式及分析。教学拓展要求：搜集文献查阅，不同行业：如航空、航天、汽车和工程机械等典型液压装置及系统的原理图，分析各种液压系统的组成、元件特性、系统动作原理、系统性能及特点，形成报告进行课题讨论。教学时数：2学时.第9章液压系统设计与计算教学要点：通过对本章的学习，要求掌握液压系统设计计算的内容、步骤和方法。能根据要求拟定液压系统图，能进行必要的计算和选择液压件。9-1 液压系统的设计原则和依据9-2 主要参数的确定9-3 液压系统图的拟定

22、和液压元件的计算及选择9-4 液压系统的性能验算9-5 液压系统设计计算举例（一）负荷分析（二）负荷图和速度图的绘制（三）液压缸主参数的确定（四）液压系统图的拟定（五）液压件的选择（六）液压系统的性能验算课外自学要求：液压系统的设计原则和依据；课外扩展学习：（一）液压系统故障诊断方法；（二）液压系统故障原因分析及故障排除；（三）液压系统的安装、调试、使用与维护教学要点：了解声音的特点及度量方法，学习噪声分析的方法及主客观评价方法，了解噪声测试仪器的工作原理及校正方法。了解噪声测试在机械故障分析、诊断中的应用。教学时数：4学时.第10章 气压传动教学要点：通过对本章的学习，要求通过对比液压传动相

23、关部分内容掌握气压传动元件的工作原理、选用、系统设计计算的内容、步骤和方法。10-1气源装置、气动辅助元件；10-2气动执行元件、控制元件(结构与原理)；10-3气动基本回路、典型气动回路结构与原理、组成；10-4气压传动系统的设计负荷分析（一）负荷图和速度图的绘制（二）液压缸主参数的确定（三）液压系统图的拟定（四）液压件的选择（五）液压系统的性能验算课外自学要求：气源装置，气动执行元件，控制元件的结构和原理；课外扩展学习：（一）其他气动系统实例；（二）气动系统的故障分析。教学时数：6学时.三、实验教学内容及要求 本课程的实践性教学环节，采用单独开设，单独授课，单独考核。实践学时为两个部分，其

24、中正常学生实验6学时，现场教学2学时，课外科技实践20学时。学生通过实践性的教学环节，加深了液压与气压传动课程的难点内容的理解，极大地激发学生学习的兴趣，提高学生学习的主动性、自觉性。本课程的实践性教学设计思想和目的在于：（1）验证知识、增强学生感性认识；（2）掌握基本的实验操作技能，提高学生动手能力；（3）学习实验数据处理与分析方法，提高学生逻辑思维能力；（4）拓宽知识层面、展示最新液压气动技术。（5）培养学生情报收集、独立分析和解决实际问题的能力。实践教学的设计思想是将实验内容分层次，逐渐综合和创新，逐渐接近工程实际。1）基础实验通过亲手操作拆装实验，使学生了解学生进行基本的液压元件的结构

25、，原理和基本组成。学生实验内容应紧密结合课堂教学内容，一般应针对下列一些教学内容开设实验教学。关于实验内容的具体要求，详见实验大纲与实验指导书。表2 学生基础实验内容序号实验内容学时实验类型要求人/组1液压泵性能实验2验证型学生操作52节流调速性能实验2验证型学生操作53气动回路实验2验证型学生操作52）综合实验提供综合型、开放型和研究型的实验教学内容。实验室通过学科建设和科研平台建设提供的实验台为学生提供具有广泛的工程背景知识的典型回路与系统，提高学生的工程意识，为学生的主动学习提供了一个很好的实验条件。3）基地实践结合该课程的教学内容，依托山东拓普液压气动有限公司创新基地，开展学生课程实践活动，让学生很快认识并熟悉课程中所讲解的各种液压气动元件的原理、结构