汽车机械基础 课件 6 汽车液压传动

汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760036.16.4液压传动工作原理典型汽车液压回路分析液压传动系统组成、液压传动系统工作原理方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路项目六汽车液压传动6.2动力元件和执行元件液压泵的原理、液压泵的分类及符号、液压马达的原理、液压马达的分类及符号6.3控制元件和辅助元件方向控制阀压力控制阀流量控制阀的功用、结构、特点和符号6.1液压传动工作原理能力目标：能够分析液压系统的结构组成一液压传动基本概念一液压传动基本概念一、液压传动的基本概念液压传动是以液体为工作介质，利用液体的压力能进行运动和动力传递的一种传动方式。二液压传动工作原理二、液压传动的工作原理以液体为工作介质，依靠密闭容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。三液压传动系统组成三、液压传动系统的组成三液压传动系统组成1）

动力元件（液压泵）2）

执行元件（液压缸、液压马达）它的作用是把原动机(电动机或发动机)的机械能转换成液压油的压力能，是液压系统的动力源。它们的作用是将液压油的压力能转换成机械能，实现往复直线运动、摆动或连续转动。3）

控制元件(压力阀、流量阀和方向阀

)

它们的作用是改变液压传动系统压力、流量和流向，从而控制执行元件的动力、速度和方向。三液压传动系统组成4）辅助元件

(油箱、油管、管接头等)它们的作用是储存、输送、净化和密封液压油等，并有散热作用。5）工作介质(指各种液压油)它的作用是在液压传动系统内传递能量。

四液压传动基本参数

液压千斤顶顶起重物的速度与哪些因素有关？1、压力静压力是指液体处于静止状态时，单位面积上所受的法向作用力。静压力在液压传动中简称压力(在物理学中则称为压强)。用字母p来表示是F=GF=pAP=G/A液压缸中的工作压力p随外界负载的变化而变化，负载大时压力就大，负载小时压力就小。因此，液压缸的工作压力取决于外界负载。四液压传动基本参数2、流量单位时间内流过管道某一截面的液体体积，用字母q表示若在时间t内流过液体的体积为，则设管道的通流截面积为A，则流过截面1-1的液体经时间t后到达截面Ⅱ-Ⅱ处，所流过的距离为，则流过的液体体积为，因此流量为每天积累一点点理想便会距离我们越来越近！课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-1002376003汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760036.16.4液压传动工作原理典型汽车液压回路分析液压传动系统组成、液压传动系统工作原理方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路项目六汽车液压传动6.2动力元件和执行元件液压泵的原理、液压泵的分类及符号、液压马达的原理、液压马达的分类及符号6.3控制元件和辅助元件方向控制阀压力控制阀流量控制阀的功用、结构、特点和符号6.2动力元件和执行元件能力目标：能够正确分析动力元件和执行元件的工作原理及工作过程。一液压泵的原理与应用液压油要经过一定动力推动才能流动,就像心脏推动血液流动一样。动力元件经过吸油、排油，最后将原动机输入的机械能转化成液压的压力能向系统供油。柱塞2右移时，密封空间增大，单向阀5关闭，单向阀6打开，油箱内油液被吸入，实现吸油。柱塞2左移时，密封空间减小，单向阀6关闭，单向阀5打开，油液被压出，实现压油。1、工作原理一液压泵的原理与应用依靠密封容积的变化实现吸油和压油，故称之为容积式液压泵一液压泵的原理与应用按单位时间内所输出的油液的体积是否可调定量泵变量泵按结构形式齿轮泵叶片泵柱塞泵2、液压泵的分类一液压泵的原理与应用液压泵的图形符号一液压泵的原理与应用1)齿轮泵齿轮泵的密封容积变化范围不能改变，故流量不可调，是定量泵一液压泵的原理与应用优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。缺点：流量脉动大，泄漏大，由此造成的能量损失也比较大。齿轮泵一般为低压泵，多用作机油泵和液压转向泵。

一液压泵的原理与应用2)叶片泵（按工作方式不同分为单作用式和双作用式）单作用叶片泵单作用式——转子每转一周，吸、排油各一次；改变转子与定子的偏心量，即可改变泵的流量，偏心越大，流量越大，如调成几乎是同心，则流量接近于零。因此单作用叶片泵大多为变量泵。一液压泵的原理与应用双作用叶片泵双作用式——转子每转一周，吸、排油各两次，是定量泵。组成：转子、定子、叶片、泵体一液压泵的原理与应用叶片泵适用于中、高压系统，如用作轿车的转向油泵。一液压泵的原理与应用3)柱塞泵柱塞式液压泵是利用柱塞在缸体柱塞孔内作往复运动时，使密封工作容积的变化来实现吸油和排油进行工作的。按柱塞排列方式不同：轴向柱塞泵、径向柱塞泵一液压泵的原理与应用定量轴向柱塞泵一液压泵的原理与应用定量轴向柱塞泵一液压泵的原理与应用该泵是变量泵，通过调节斜盘倾角即可改变泵的输出流量。轴向柱塞泵：柱塞运动方向与液压缸体的中心线平行组成：配流盘、缸体（开有柱塞孔）、柱塞、斜盘工作过程：一液压泵的原理与应用斜盘式轴向柱塞泵是双向变量泵，常适用于在高压、大功率的系统中或流量需要调节液压系统中，如汽车液压吊车油泵等。径向柱塞泵一液压泵的原理与应用二液压缸液压马达液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。根据常用液压缸的结构形式，可将其分为三种类型：活塞式柱塞式单活塞杆式双活塞杆式摆动式1、液压缸1）单杆活塞式液压缸有杆腔进油、无杆腔回油，速度v2=q/A2,推力F2=pA2因为A1>A2,所以v1<v2,F1>F2无杆腔进油、有杆腔回油，速度v1=q/A1,推力F1=pA1二液压缸液压马达单杆活塞式液压缸二液压缸液压马达二液压缸液压马达单杆液压缸的差动连接：单杆活塞液压缸两腔同时通入压力油时，利用两端面积差进行工作的连接形式。如下图所示。即：A1v3=A2v3+qv3=q/（A1-A2)单杆液压缸的差动连接压力差F3=F1-F2=pA1-pA2左腔排出油液流量qh=A2v3右腔进油总量qz=A1v3=qh+q=A2v3+qA3<A2<A1,V3>V2>v1,得到快速运动。在不增加流量的前提下，实现快速运动二液压缸液压马达2）柱塞式液压缸柱塞缸只有一个腔、一个油口，A口通压力，缸杆伸出；返程时A通油箱，依靠重力或外力使缸杆缩回。二液压缸液压马达3）双作用多级液压缸工程中有时油缸的安装空间较小，需要小的安装距实现较大的行程，可用多级液压缸实现这种功能。二液压缸液压马达4）齿条活塞缸齿条活塞缸由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组成。二液压缸液压马达

液压马达是使负载作连续旋转的执行元件，其内部构造与液压泵类似，差别仅在于液压泵的旋转是由电机所带动，输出的是液压油；液压马达则是输入液压油，输出的是转矩和转速。2、液压马达二液压缸液压马达液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式等其它形式。叶片式液压马达的工作原理每天积累一点点理想便会距离我们越来越近！课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-1002376003汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760036.16.4液压传动工作原理典型汽车液压回路分析液压传动系统组成、液压传动系统工作原理方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路项目六汽车液压传动6.2动力元件和执行元件液压泵的原理、液压泵的分类及符号、液压马达的原理、液压马达的分类及符号6.3控制元件和辅助元件方向控制阀压力控制阀流量控制阀的功用、结构、特点和符号6.3液压控制元件能力目标：能够正确分析液压控制元件的基本原理及工作过程。一方向控制阀液压助力转向系统的转向器中采用方向控制阀来调节油液的流向，以满足汽车转向的要求。为了保证执行元件能按设计要求安全可靠地工作，不仅要对液压油流动的方向进行控制，还要对液压油的压力和流量进行控制，这些控制元件就是液压控制阀，按其用途分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀3类。1、方向控制阀2、压力控制阀3、流量控制阀一方向控制阀

单向阀and换向阀1）

单向阀----使油液单向流动一、方向控制阀一方向控制阀1）

单向阀一方向控制阀液控单向阀功用：无控制油时，油液单向流动；有控制油时，油液可双向流动。一方向控制阀液控单向阀工作过程一方向控制阀2）换向阀功用：利用阀芯和阀体相对位置的改变，来变换油流的方向、接通或关闭油路，从而控制执行元件的换向、起动或停止。一方向控制阀通——阀体与系统中油路相通的油口。如四个油口，叫四通。按阀芯在阀体内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数分为：二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等等位——阀心相对于阀体有几种不同的工作位置，叫做“位”。分类：一方向控制阀通——阀体与系统中油路相通的油口。如四个油口，叫四通。按阀芯在阀体内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数分为：二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等等位——阀心相对于阀体有几种不同的工作位置，叫做“位”。分类：一方向控制阀（1）位数用方格数表示。（2）在一个方格内箭头或封闭符号⊥与方格的交点数为油口通路数，即通数，箭头表示两油口连通；⊥表示该油口不流通。（5）三位阀中格、二位阀画有弹簧的一个为常态位。常态位应画出外部连接油口。（4）P--进油口，T--回油口，A、B--其他工作油口（3）控制机构和复位弹簧画在主体的任意位置（通常位于一边或中间）换向阀的符号表示方法：一方向控制阀按阀芯控制的方式分：一方向控制阀按阀芯控制的方式分：一方向控制阀方向控制回路应用PTABABPT溢流阀液压泵一方向控制阀方向控制回路应用ABPT溢流阀液压泵PTAB一方向控制阀功用：控制液压系统的压力，或利用系统中压力的变化来控制某些液压元件的动作溢流阀减压阀顺序阀二、压力控制阀二压力控制阀1）

溢流阀功用：控制和调整液压系统的压力，以保证系统在一定的压力或安全压力下工作，常用于溢流稳压，防止过载，实现远程调压等场合。类型（按结构原理分）：直动式、先导式。应用：低压小流量处二压力控制阀先导型溢流阀调节螺钉锥阀锥阀座调压弹簧阀体主阀芯主阀体主阀弹簧遥控口K进油口P出油口TPT符号二压力控制阀先导型溢流阀二压力控制阀2）减压阀功用：降低某一支路的油液压力。当回路内有两个以上液压缸，其中之一需要较低的工作压力，同时其它的液压缸仍需高压运作时，此刻就得用减压阀提供一较系统压力为低的压力给低压缸。二压力控制阀二压力控制阀3）顺序阀

顺序阀是使用在一个液压泵要供给两个以上液压缸依一定顺序动作场合的一种压力阀。顺序阀的构造及其动作原理类似溢流阀，有直动式和先导式两种，目前较常用直动式。顺序阀与溢流阀不同的是：出口直接接执行元件，另外有专门的泄油口。二压力控制阀二压力控制阀二压力控制阀用于控制液压系统中液体的流量。流量阀是液压系统中的调速元件，其调速原理是依靠改变阀口的通流截面积来控制液体的流量，以调节执行元件的运动速度。节流阀and调速阀三、流量控制阀三流量控制阀1）节流阀三流量控制阀②结构和工作过程1）节流阀①功用：改变阀口通流面积来调节输出流量，从而调节执行元件运动速度。④应用：负载变化不大，速度稳定性要求不高的场合。③主要特点：负载变化时，输出流量会变化，因而速度稳定性不高。三流量控制阀2）

调速阀三流量控制阀2）

调速阀①功用：改变阀口通流面积来调节输出流量，从而调节执行元件运动速度。②结构和工作过程保证负载变化时，流量阀两端的压力差不变，流量基本不变，活塞的运动速度稳定。③主要特点：负载变化时，输出流量基本不变，因而速度稳定性高。④应用：负载变化大，速度稳定性要求高的场合。三流量控制阀三流量控制阀四

辅助元件液压系统中的辅助元件有滤油器、蓄能器、油箱、热交换器、密封装置等，如液压动力转向装置中的转向油罐就是辅助元件。这些元件虽然仅起到辅助作用，但是对系统的工作性能有直接的影响，甚至影响到系统正常工作，必须给予足够的重视。1、滤油器2、蓄能器3、其他辅助元件

四辅助元件1、滤油器滤油器的功用是过滤混在液压油中的杂质，保证系统正常工作。滤油器按其滤芯材料的过滤机制分为表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油器三种.1）作用2）

类型四辅助元件名称结构图特点说明图形符号表面型

网式过滤器依靠铜丝网层数及网孔大小过滤。其特点是结构简单，油液通流能力大，清洗方便，但过滤精度低。线隙式过滤器依靠线间微小间隙来过滤油液中的杂质。其特点是结构简单，油液通流能力大，过滤精度高，便滤芯材料强度低，不易清洗。深度型纸芯式过滤器的结构与线隙式相同，为了增大过滤面积，纸芯常制成折叠形。其特点是过滤精度高，但堵塞后无法清洗，必须更换纸芯。吸附型磁性滤油器的滤芯由永久磁铁制成，能吸住油液中的铁屑、铁粉和可带磁性的磨料等。可用磁铁代替。四辅助元件2、蓄能器蓄能器主要有弹簧式和充气式两类，汽车上常用的有弹簧式蓄能器和皮囊式蓄能器1）

作用蓄能器能够节能，补偿压力，吸收压力脉动，缓和冲击，提供应急动力等。2）

类型四辅助元件

名称结构图特点说明图形符号弹簧式

利用弹簧的压缩和伸长来储存、释放压力能结构简单，反应灵敏。但容量小，供小流量、低压回路缓冲之用，不适用于高压或高频的工作场合。皮囊式结构简单、气囊惯性小、反应灵敏，安装方便、维修容易。但皮囊和壳体制造比较困难，并且皮囊强度不高，允许的液压波动值受到限制，只能在一定的温度范围-27℃～70℃内工作。四辅助元件3、其他辅助元件

油箱在液压系统中的功用是储存油液、散发油液中的热量、沉淀污物并逸出油液中的气体。在液压系统中，可利用床身或底座内的空间作油箱，也可采用单独油箱。汽车中常用底座内的空间或使用小的油罐来作油箱。1）

油箱四辅助元件液压系统中具有相对运动的表面和固定连接的表面要进行可靠的密封，防止油液泄漏，提高液压系统的工作性能和效率。2）

热交换器保证系统在正常工作温度（30℃～50℃）下工作。液压系统中如依靠自然冷却无法使油温控制在上述范围内时，需要安装冷却器；反之，如环境温度太低无法使液压泵启动或正常运转时，必须安装加热器。3）

密封装置四辅助元件汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-1002376003汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760036.16.4液压传动工作原理典型汽车液压回路分析液压传动系统组成、液压传动系统工作原理方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路项目六汽车液压传动6.2动力元件和执行元件液压泵的原理、液压泵的分类及符号、液压马达的原理、液压马达的分类及符号6.3控制元件和辅助元件方向控制阀压力控制阀流量控制阀的功用、结构、特点和符号6.4典型汽车液压回路与分析能力目标：能够识读液压传动的基本回路和系统1、方向控制回路

在液压系统中，执行元件的起动、停止和改变运动方向是靠各种方向阀来控制进入执行元件的液压油的通、断和改变流向来实现的，而实现这些控制的回路称为方向控制回路。

1）启停回路

2）换向回路

3）锁紧回路

一方向控制回路1）启停回路1、4-液压泵；2、5-换向阀；3、6-溢流阀一方向控制回路2）换向回路

换向回路的作用主要是变换执行机构的运动方向。对执行机构的换向，基本要求是要具有良好的换向性能(平稳性和灵敏性)和必要的换向精度。

一方向控制回路3）锁紧回路

锁紧回路可使液压缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后窜动。

1-液压泵；2-溢流阀；3-换向阀；4-液压缸；Ⅰ、Ⅱ-液控单向阀；一方向控制回路2、压力控制回路

压力控制回路是控制液压系统整体或某部分的压力，以使执行元件获得所需的力或力矩、或保持受力状态的回路。这类回路主要包括调压、减压、平衡、卸荷等多种。1）调压回路2）减压回路3）卸荷回路4）保压回路5）平衡回路二压力控制回路

在定量泵系统中，液压泵的供油压力可以通过溢流阀来调节。在变量泵系统中，用安全阀来限定系统的最高压力，防止系统过载。当系统中如需要两种以上压力时，则可采用多级调压回路。

（1）单级调压回路1-液压泵；2-单向阀；3-截止阀；4-压力表；5-换向阀；6-液压缸；7-节流阀；8-溢流阀二压力控制回路（2）双向调压回路

当执行元件正反向运动需要不同的供油压力时，可采用双向调压回路。1、2-溢流阀二压力控制回路（3）多级调压回路

在不同的工作阶段，液压系统需要不同的工作压力，多级调压回路便可实现这种要求。a)二级调压回路b)三级调压回路c)比例溢流阀调压回路1、3-溢流阀；2、4-换向阀二压力控制回路采用多个溢流阀的多级调压回路二压力控制回路电液比例溢流阀的调压回路二压力控制回路2）减压回路

减压回路的功用是使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。1-溢流阀；2-定值减压阀；3-单向阀1、3-溢流阀；2-定值减压阀；4-液压缸二压力控制回路3）卸荷回路

卸荷回路的功用是在液压泵驱动电机不须频繁启闭的情况下，使液压泵在零压或很低压力下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长液压泵和电机的使用寿命。1、5-液压泵；2-换向阀；3、8-液压缸；4、9-溢流阀；6-单向阀；7-电液动换向阀二压力控制回路4）保压回路

保压回路的功用是使系统在液压缸不动或仅有极微小的位移下稳定地维持住压力。如车载起重机的举升机构。1-溢流阀；2-换向阀；3-液控单向阀；4-电接触式压力表二压力控制回路5）平衡回路

平衡回路的功用在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落。1-溢流阀；2-换向阀；3-单向顺序阀二压力控制回路

速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路。它包括调速回路和速度切换回路，其中调速回路在基本回路中占重要地位。1）调速回路：调节液压执行元件的速度；2）快速运动回路：使之获得快速运动；3）速度切换回路：实现快慢速切换；三速度控制回路1）调速回路

调速就是调节执行元件的运动速度。

（1）节流调速采用定量泵供油，由流量阀调节进入执行元件的流量来实现调节执行元件运动速度的方法；（2）容积调速采用变量泵来改变流量或改变液压马达的排量来实现调节执行元件运动速度的方法。三速度控制回路（1）节流调速回路

节流调速回路有不同的分类方法。按流量阀在回路中位置的不同可分为：a.进口节流调速回路节流阀串接在进入液压缸的进油路中；b.出口节流调速回路节流阀串联在液压缸的回油路上；c.旁路节流调速回路节流阀装在与执行元件并联的支路上。三速度控制回路a.进口节流调速回路a)回路图b)速度负载特性曲线三速度控制回路b.出口节流调速回路

将节流阀放置在回油路上，用它来控制从液压缸回油腔流出的流量，也就控制了进入液压缸的流量，达到调速的目的。出口节流调速回路的静态特性与进口节流调速回路基本相同。三速度控制回路c.旁路节流调速回路a）回路b)速度负载特性

三速度控制回路旁路节流调速回路的特点

1.开口变化与活塞运动速度变化反向；2.其刚性比进、回油调速回路更软。3.旁路节流调速回路适用于高速大载荷的情况。4.回路的效率较高、发热量小。由于旁油路节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，故应用比前两种回路少，只用在负载变化小，对运动平稳性要求低的高速大功率场合。三速度控制回路调速阀式进油节流调速回路a)回路图b)速度负载特性三速度控制回路（2）容积调速回路

容积调速回路是通过改变液压泵或液压马达的排量来实现凋速的。其主要优点是功率损失小（没有溢流损失和节流损失），系统效率高，广泛应用于大功率液压系统中，如汽车液压驱动系统、汽车制动储能系统等。目前，全液压驱动的汽车、拖拉机和其他行走车辆，它们行走部分的传动，都采用液压泵和液压马达组成的闭式传动系统。①变量泵和定量马达容积调速回路②定量泵和变量马达容积调速回路③变量泵和变量马达调速回路三速度控制回路变量泵和定量马达容积调速回路

效率较高，有一定的调速范围和恒转矩特性，在功率较大的液压系统中获得广泛应用。1-补油泵；2-单向阀；3-变量泵；4、6-溢流阀；5-定量马达工作特性曲线三速度控制回路定量泵和变量马达容积调速回路

调速范围较小，一般不超过3，此外变量马达不能在运转中通过零点换向，系统的起动也不够平稳，需在系统中添置其他元件加以解决，所以这种回路很少单独使用。1-补油泵；2、4-溢流阀；3-变量马达工作特性曲线三速度控制回路变量泵和变量马达调速回路

调速范围大，可达100以上。恒转矩阶段属于低速调速阶段，恒功率阶段属于高速调速阶段，且有较高的工作效率，适用于大功率液压系统中，如港口起重用运输汽车及其他行走车辆等。1-补油泵；2-双向变量泵；3、11-管路；4、5-单向阀；6、7、9、12-溢流阀；8-换向阀；10-双向变量马达；工作特性曲线三速度控制回路2）快速运动回路

为了提高生产率，许多液压系统的执行元件都采用了两种运动速度，即空行程时的快速运动速度和工作时的正常运动速度。（1）液压缸差动连接快速运动回路：（2）双液压泵供油快速运动回路：（3）蓄能器供油快速运动回路：（4）辅助缸的快速运动回路：（5）增速缸的快速运动回路：三速度控制回路（1）液压缸差动连接快速运动回路三速度控制回路（2）双液压泵供油快速运动回路三速度控制回路（3）蓄能器供油快速运动回路三速度控制回路（4）辅助缸的快速运动回路三速度控制回路（5）增速缸的快速运动回路三速度控制回路