教学课件：《液压与气压传动》

绪论传动：1)机械传动：如齿轮、皮带等传动。

2)电气传动；

3)流体传动：是以流体为工作介质，进行能量的转换、传递和控制的传动。

包括：（1）气体传动。以气体为工作介质的流体传动。

（2）液体传动：以液体为工作介质的流体传动，根据工作原理不同又可分为：

①液力传动：主要利用液体动能的液体传动。

②液压传动：只利用液体压力能。一、液压与气压传动的研究对象液压与气压传动是研究以有压流体(压力油或压缩缩气)为能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制的学科。液压传动与气压传动实现传动和控制的方法是基本相同的，它们都是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转换与控制。一、液压与气压传动的研究对象研究液压与气压传动及其控制技术；了解传动介质的基本物理性能及其静力学、运动学和动力学特性；了解组成系统的各类液压与气动元件的结构、工作原理、工作性能以及由这些元件所组成的各种回路的性能和特点，并在此基础上进行液压传动系统的设计。

二、液压与气压传动的工作原理液压传动液压传动是以有压力的油液作为传递动力的介质的；液压传动是依靠密封容积的变化来实现能量的转换与传递的；工作力与油液工作压力及有效工作面积有关；工作速度与单位时间内通过执行元件的液体容积（流量）有关；液压传动与液压控制不可分.三、液压与气压传动的组成1、液压传动系统组成三、液压与气压传动的组成1、液压传动系统组成三、液压与气压传动的组成1、液压传动系统组成结构原理图：

用图形符号表示：1、结构原理图较直观、易懂，但图形较复杂。2、液压图形符号脱离元件的具体结构，只表示元件的功能，使系统图简化，原理简单明了，便于阅读、分析、设计和绘制。三、液压与气压传动的组成2、气压传动系统组成三、液压与气压传动的组成液压系统的组成：1）能源装置（或称动力元件）：

把机械能转化成流体压力能的装置，常见的是液压泵或空气压缩机。

2）执行装置（或称执行元件）：

把流体压力能转化成机械能的装置，一般常见的形式是液（气）压缸和液（气）压马达3）控制调节装置（或称控制元件）：对液（气）体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。这类元件主要包括各类控制阀或者由各种阀构成的组合装置。这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液（气）压系统。三、液压与气压传动的组成液压系统的组成：4）辅助装置（或称辅助元件）：

指以上三种组成部分以外的其它装置，如各种管接件、油管、油箱、过滤器、分水漏气器、油雾器、蓄能器、压力表等。5）传动介质：

传递能量的流体介质，即液压油或压缩空气。

四、液压与气压传动的优缺点一、液压传动的主要优点

与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：

(1)液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置；

(2)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；

(3)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)；

(4)可自动实现过载保护；

(5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；

(6)很容易实现直线运动；

(7)容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。

四、液压与气压传动的优缺点

二、液压传动的主要缺点

(1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。

(2)工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。

(3)液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。

(4)由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。

(5)液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。

(6)油液污染四、液压与气压传动的优缺点二、气压传动的优点空气随处可取，取之不尽，节省了购买、贮存、运输介质的费用和麻烦；用后的空气直接排入大气，对环境无污染，处理方便。不必设置回收管路，因而也不存在介质变质、补充相更换等问题。因空气粘度小(约为液压油的万分之一)，在管内流动阻力小。压力损失小，便于集中供气和远距离输送。即使有泄漏，也不会像液压油一样污染环境。与液压相比，气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞。气动元件结构简单、制造容易，适于标准化、系列化、通用化。

四、液压与气压传动的优缺点二、气压传动的优点气动系统对工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统。空气具有可压缩性，使气动系统能够实现过载自动保护，也便于贮气罐贮存能量，以备急需。排气时气体因膨胀而温度降低，因而气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象。四、液压与气压传动的优缺点气压传动与电气、液压传动相比有以下缺点：气压传动装置的信号传递速度限制在声速(约340m／s)范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的回路，但这个缺点对工业生产过程不会造成因难。空气的压缩性远大于液压油的压缩性，因此在动作的响应能力、工作速度的平稳性方面不如液压传动。气压传动系统出力较小，且传动效率低五、液压与气压传动在机械工业中的应用与发展第一章

液压油及液压流体力学基础

21介绍液压流体力学--液压传动的力学基础流体力学：研究流体平衡及运动规律的力学液压油：液体的粘性、液压油的选择与使用等液体静力学：静压力特性、帕斯卡原理介绍液体动力学：1、基本概念；2、基本方程：连续方程（质量守恒定律）伯努利方程（能量守恒定律）动量方程（动量守恒定律）液压冲击和空穴现象§1-1液压油一、流体的密度与比容①密度：单位体积液体内所含有的质量②比容：密度的倒数③重度：单位体积液体的重量§1-1液压油二、流体的压缩性及液压弹簧刚性系数①压缩性：液体受压力作用其体积会减小的性质体积压缩系数k②体积弹性模量K：压缩系数的倒数§1-1液压油二、流体的压缩性及液压弹簧刚性系数③等效体积弹性模量Kd考虑：液体本身的可压缩性封闭容器受压变形引起的容积变化混入液体中的气体的可压缩性§1-1液压油二、流体的压缩性及液压弹簧刚性系数④液压弹簧刚性系数§1-1液压油三、液体的粘性1、粘性及其表示方法①粘性：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生内摩擦力的性质§1-1液压油三、液体的粘性1、粘性及其表示方法②粘度的表示方法⑴动力粘度（绝对粘度）§1-1液压油⑶相对粘度（恩氏粘度）或称厘沲（cst)⑵运动粘度相对粘度与恩氏粘度的换算关系§1-1液压油三、液体的粘性2、温度和压力对粘的影响液压油的粘度随温度的增加而减小液压油的粘度随压力的升高而变大§1-1液压油四、对液压油的要求和选用在机床液压传动中，液压油有三方面的作用：传递动力的介质运动件间的润滑剂散热§1-1液压油四、对液压油的要求和选用1、要求：粘度适当，粘温性好可压缩性要小润滑性好较好的化学稳定性杂质少，污染度低对密封材料的影响小抗乳化性好流动点、凝固点低，燃点高§1-1液压油四、对液压油的要求和选用2、选用（主要考虑粘度）工作压力小环境温度工作部件的运动速度液压泵的类型经济性考虑因素：图1－3国产液压油粘度温度曲线表1－2几种国产液压油的质量指标§1-2液体静力学一、静压力（压力）及其性质1、静止液体：液体内部质点与质点无相对运动2、静压力：单位面积上液体所受作用力单位:§1-2液体静力学一、静压力（压力）及其性质3、性质：静止液体不呈粘性；液体静压力垂直于作用面，指向作用面的内法线方向；静止液体内，任意点的压力在各个方向上都相等。§1-2液体静力学二、在重力作用下静止液体中的压力分布

§1-2液体静力学二、在重力作用下静止液体中的压力分布

结论：静压力由两部分组成：液面压力；液柱重量产生的压力；静止液体内的压力沿深度呈直线规律分布；离液面深度相同处各点的压力都相等。§1-2液体静力学三、压力的表示方法及单位绝对压力相对压力真空度帕（Pa）：N/㎡绝对压力＝相对压力＋大气压力真空度＝大气压力－绝对压力＝负的相对压力§1-2液体静力学四、帕斯卡定律－－静压传递原理帕斯卡原理（静压传递原理）：在密闭的容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。§1-2液体静力学四、帕斯卡定律－－静压传递原理盛放在密封容器内的液体，其外加压力p0发生变化时，只要液体仍然保持原有的静止状态，液体中的任一点的压力，均将发生同样大小的变化。§1-2液体静力学五、液体静压力作用在固体壁上的力§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念1、理想液体：是一种假想的没有粘性、不可压缩的液体。2、恒定流动：指液体运动参数仅是空间坐标的函数，不随时间的变化，即在任何时间内，通过空间某一固定点的各液体质点的速度、压力和密度等参数都保持某一常数。§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念3、非恒定流动：通过空间某一固定点的各液体质点的速度、压力和密度等任一参数只要有一个是随时间变化的，即为非恒定流动。4、一维流动：若运动参数（流速、压力、密度等）只是一个坐标的函数，则称为一维流动。§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念5、三维流动：通常流体的运动都是在三维空间内进行的，若运动参数是三个坐标的函数，则称这种流动为三维流动。严格来说，一维流动要求液流截面上各点处的速度矢量完全相同，但当管道截面积变化很缓慢，管道轴心线的曲率不大，管道每个截面取液流速度平均值时，可近似地按一维流动处理。§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念6、流线：是某一瞬时液流中一条条标志其质点运动状态的曲线，在流线上各点处的瞬时液流方向与该点的切线方向重合。对于恒定流动，流线形状不随时间变化。流线不能相交，也不能转折，它是一条条光滑的曲线。§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念7、流束：如果通过某截面A上所有各点画出流线，这些流线的集合构成流束。§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念流束的特性：稳定流动时，流束的形状不随时间改变；流体质点不能穿过流束表面流入或流出；流束是一个物理概念，具有一定的质量和能量；由于微小流束的横断面很小，所以在此截面上各点的运动参数可视为相同。§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念8、通流截面：流束中与所有流线正交的截面。9、微小流束：通流截面无限小时的流束为微小流束，微小流束截面上各点上的运动速度可以认为是相等的。§1-3流动液体的基本力学特性一、基本概念10、流量：单位时间内通过某通流截面的液体体积。11、平均流速：是假想的液体运动速度，认为通流截面上所有各点的流速均等于该速度，以此流速通过通流截面的流量恰好等于以实际不均匀的流速所通过的流量。§1-3流动液体的基本力学特性二、流体的流动状态、雷诺数§1-3流动液体的基本力学特性二、流体的流动状态、雷诺数层流：指液体流动时，液体质点没有横向运动，互不混杂，呈线状或层状的流动。紊流：指液体流动时，液体质点有横向流动（或产生小漩涡），作混杂紊乱的流动状态。§1-3流动液体的基本力学特性二、流体的流动状态、雷诺数层流和紊流是两种不同性质的流动状态。层流时粘性力起主导作用，惯性力与粘性力相比不大，液体质点受粘性的约束，不能随意运动；紊流时惯性力起主导作用，液体质点在高速流动时，粘性不再能约束它。§1-3流动液体的基本力学特性二、流体的流动状态、雷诺数雷诺数非圆截面管道雷诺数计算：R为通流截面的水力半径：x为湿周（有效截面周长）§1-3流动液体的基本力学特性二、流体的流动状态、雷诺数§1-3流动液体的基本力学特性三、连续性方程假设液体是不可压缩的，而且是作恒定流动，则液体的流动过程遵守质量守恒定律，即在单位时间内流体流过通道任意截面的液体质量相等。§1-3流动液体的基本力学特性三、连续性方程（例1－1）§1-3流动液体的基本力学特性四、伯努利方程－－能量守恒定律§1-3流动液体的基本力学特性1、理想流体的运动微分方程§1-3流动液体的基本力学特性1、理想流体的运动微分方程§1-3流动液体的基本力学特性2、理想流体的伯努利方程§1-3流动液体的基本力学特性2、理想流体的伯努利方程伯努利方程的物理意义是，理想的不可压缩液体在重力场中作恒定流动时，沿流线上各点的位能、压力能和动能之和是常数。§1-3流动液体的基本力学特性2、理想流体的伯努利方程§1-3流动液体的基本力学特性3、实际液体的伯努利方程实际液体沿流线上各点的机械能不再保持为常数，任取两点，伯努利方程为§1-3流动液体的基本力学特性3、实际液体的伯努利方程缓变流动：是指流束内的流线之间的夹角极小，几乎平行，通流截面总是垂直于流线。否则，称为急变流动。

。§1-3流动液体的基本力学特性3、实际液体的伯努利方程缓变流动：

如果在缓变流动的同一截面的不同位置上装几根测压管，则各测压管中的液面将上升到同一高度（近似值）即：§1-3流动液体的基本力学特性3、实际液体的伯努利方程§1-3流动液体的基本力学特性3、实际液体的伯努利方程引入缓变流动和动能修正系数后，得：§1-3流动液体的基本力学特性3、实际液体的伯努利方程§1-3流动液体的基本力学特性4、伯努利方程的应用举例§1-3流动液体的基本力学特性4、伯努利方程的应用举例§1-3流动液体的基本力学特性应用伯努利方程解决实际问题的条件液体是稳定流动：层流、紊流；液体所受质量力只有重力；液体是连续的，不可压缩。ρ＝常数；所选择的两个通流截面必须符合渐变流条件，且不考虑两截面间的流动状态。§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒动星定理指出：作用在物体上的力的大小等于物体在力作用方向上动量的变化率，即：§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒(恒定流动）§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒（恒定流动）§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒（恒定流动）§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒（非恒定流动）对于非恒定流动，由于控制体内各点的参数均随时间变化，因此在dt时间内，控制体内的动量增量就不仅仅是流出流入控制体的动量差，且还要加上控制体内部的动量增量，即§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒（非恒定流动）§1-3流动液体的基本力学特性五、动量守恒（非恒定流动）

当液体作非恒定流动时，作用在控制体上的力由两部分组成：一部分是由于流体流人流出的动量变化引起的，称为稳态液动力。另一部分则是由于流体作非恒定流动时，在控制体内流体产生加速度运动而引起的，称为瞬态液动力结论：§1-3流动液体的基本力学特性滑阀上的稳态液动力稳态液动力是阀芯移动完毕，开口固定以后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀芯的力§1-3流动液体的基本力学特性滑阀上的瞬态液动力瞬态液动力是滑阀在移动过程中（即开口大小发生变化时)阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力§1-4流动液体的流量－－压力特性一、压力损失沿程损失：指液体在管道中流动时因液体具有的粘性而产生的压力损失；局部损失：指由于管道突然变化、液流速度大小和方向突然改变等而引起的压力损失。§1-4流动液体的流量－－压力特性1、沿程损失（1）求水平圆管中液流的速度分布§1-4流动液体的流量－－压力特性1、沿程损失(2)求流量、平均流速§1-4流动液体的流量－－压力特性流量公式（泊肃叶公式）上式表明，液体在圆管中作层流流动时，流量与管径的四次方成比例，压力差(压力损失)则与管径的四次方成反比，可见管径对流量及压力损失的影响是很大的。§1-4流动液体的流量－－压力特性1、沿程损失(3)求因沿程损失造成的能量损失仅考虑沿程损失，列伯努利方程§1-4流动液体的流量－－压力特性1、沿程压力损失油在金属管中的层流，取：油在橡胶管中的层流，取：上式表明，流体在管道中流动的能量损失表现为流体的压力损失，即流体下游的压力要小于上游的压力，这个压力差值用来克服流动中的摩擦阻力。§1-4流动液体的流量－－压力特性2、局部压力损失产生原因：液体流过局部装置时形成死水区或涡旋区，液体在此区域并不参加主流动，而是不断的打旋，加速液体摩擦或造成质点碰撞，产生局部能量损失；液体流过局部装置时流速的大小和方向发生急剧变化，各截面上的速度分布规律也不断变化，引起附加摩擦而消耗能量。§1-4流动液体的流量－－压力特性2、局部压力损失截面突然扩大时的局部压力损失：各种局部损失系数各种局部损失系数§1-4流动液体的流量－－压力特性管路系统总能量损失管路系统中总能量损失等于系统中所有直管沿程能量损失之和与局部能量损失之和的叠加§1-4流动液体的流量－－压力特性二、流量公式1、孔口流量公式孔口形式：薄壁小孔（一般节流阀的节流口）细长孔（一般用于阻尼孔）短孔（一般用于固定节辙口）§1-4流动液体的流量－－压力特性二、流量公式1、孔口流量公式（1）薄壁小孔的流量公式§1-4流动液体的流量－－压力特性薄壁小孔的流量公式（结论）

从公式推导可以看出：流经薄壁小孔的流量Q与小孔前后压差

p的1／2次方成正比；由于油液流经薄壁小孔时，摩擦阻力作用极小，所以流量受粘度的影响也很小，因而油温变化对流量影响也很小；此外，薄壁小孔不易堵塞。这些都使得薄壁小孔（或近似薄壁小孔）在流量控制阀中表现出较好的性能。§1-4流动液体的流量－－压力特性二、流量公式1、孔口流量公式§1-4流动液体的流量－－压力特性结论Re较小时，Cd随Re的增大而迅速增大，这是由于粘性起主导作用的结果。它对收缩系数影响较小，而对速度系数Cv影响较大。Re增大时，Cd随Re增加而缓慢增加，此时粘性作用减小而惯性作用增大，直到惯性作用起主导作用时，它对收缩系数影响较大，而对Cv影响较小。在Re增大到一定值后，粘性作用可以忽略，此时Cv趋近1，Cd也趋于某一常数。§1-4流动液体的流量－－压力特性二、流量公式1、孔口流量公式（2）细长小孔的流量公式（3）短孔（厚壁孔）的流量公式厚壁孔流量计算可采用薄壁小孔的流量公式，但流量系数Cd的选取则具体情况具体确定§1-4流动液体的流量－－压力特性细长小孔的流量公式（结论）油液流经细长小孔的流量Q与小孔前后压差

p的一次方成正比；由于流量公式中包含有粘度的因素，流量受油液粘性(

)变化的影响较大，即油温变化引起粘度的变化，从而引起流过细长小孔的流量变化（如当温度升高时，粘度下降，则流经细长孔的流量增多）；此外，细长小孔较易堵塞。§1-4流动液体的流量－－压力特性二、流量公式2、缝隙流量公式在液压传动的元件中，适当的缝隙(间隙)是零件问正常相对运动所必需的。但间隙对液压元件的性能影响极大，液压系统的泄漏主要是由间隙和压力差决定的，泄漏的增加使系统油温升高效率降低，系统性能受影响。缝隙流量公式见表1－4，P35§1-5液压冲击和气穴现象一、液压冲击定义：在液压系统的工作过程中，因执行部件的突然换向或阀门突然关闭以及外负载的急剧变化而引起压力急剧变化，出现压力交替升降的波动过程，这种现象称为液压冲击§1-5液压冲击和气穴现象一、液压冲击液压冲击的类型:阀门突然打开或关闭，及系统中某些元件反应的滞后，使液流突然停止运动而产生的液压冲击；运动部件突然启动或停止，因其惯性使液压缸和相连管道中压力产生急剧变化而形成压力波，产生液压冲击。§1-5液压冲击和气穴现象一、液压冲击1、液流突然停止时的液压冲击§1-5液压冲击和气穴现象一、液压冲击1、液流突然停止时的液压冲击液体冲击引起的最大压力升高值可以按能量守恒定理(或动量守恒定理)进行计算。当阀门突然关闭时，液体的动能转化成液体的弹性能，即为冲击波在管中的传播速度§1-5液压冲击和气穴现象一、液压冲击1、运动部件制动时产生的液压冲击利用能量守恒定律§1-5液压冲击和气穴现象一、液压冲击消除或减弱液压冲击的措施:缓慢关闭阀门，减慢管道的换向速度；缩短管子长度；减慢换向阀关闭前的液流速度；设置蓄能器、安全阀等。§1-5液压冲击和气穴现象二、气穴（或空穴）气穴（空穴）在液压系统中，由于某种原因会产生低气压，当压力低于液体的空气分离压时，液体中溶解的空气就会分离出来，以气泡的形式存在于液体中，使原来充满管道的液体出现了气体的空穴，这种现象称为空穴现象；另外，当绝对压力低于液体的饱和蒸气压时，液体中会出现大量的蒸气泡，这也空穴现象。§1-5液压冲击和气穴现象二、气穴（或空穴）1、空气分离压、饱和蒸气压空气分离压：在一定温度下，当液压油压力低于某值时，溶解在油中的过饱和的空气将会突然地迅速从油中分离出来，产生大量气泡，这个压力称为液压油在该温度下的空气分离压。含有气泡的液压油的体积弹性模量将降低。§1-5液压冲击和气穴现象二、气穴（或空穴）1、空气分离压、饱和蒸气压饱和蒸气压：当液压油在某温度下的压力低于一定数值时，油液本身将迅速汽化，产生大量蒸气气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的饱和蒸气压。一般说来，饱和蒸气压远低于空气分离压§1-5液压冲击和气穴现象二、气穴（或空穴）2、节流口处的气穴现象气蚀：管道中发生空穴现象时，气泡随着液流进入高压区后，随即急剧溃灭或急剧缩小，原来气泡所占的空间形成了真空，四周液体质点将以极大的速度冲向溃灭或压缩气泡中心，产生局部冲击现象（形成高压、高温），使金属剥落，表面形面麻点或出现小坑，这种因空穴现象而加剧金属表面腐蚀的现象，称为气蚀。空穴现象发生在液流的低压区，气蚀现象发生在高压区§1-5液压冲击和气穴现象二、气穴（或空穴）2、节流口处的气穴现象本章小结一、主要概念1、液体的粘性及粘度的表示方法及其单位，粘度的主要选用原则；我国液压油的牌号数与运动粘度（厘池数cst）间的关系；2、压力及其单位，压力表示方法的种类及其相互间的关系；3、帕斯卡定律的内容、实质及其在液压系统、液压元件工作原理中的应用；本章小结一、主要概念4、液体的流动状态及其判据，临界雷诺数Recr的值；5、伯努利方程式的物理意义；6、流动液体的三大定律及其计算公式的表达式；7、小孔流量公式及其在液压元件中的应用；8、液压冲击、气穴现象的形成，油液的空气分离压和饱和蒸气压，二者在数值上的差别。第二章

液压泵和液压马达介绍液压泵和液压马达的工作原理；液压泵和液压马达的基本性能：压力、流量、效率及其关系；三种类型的泵（马达）的结构、工作原理、优缺点、应用场合。液压系统中的能量转换§2-1概述液压泵液压马达液压系统中的能量转换§2-1概述液压泵是将电机输出的机械能(转矩和角速度的乘积)转变为液压能(液压泵的输出压力和输出流量的乘积)，为系统提供一定流量和压力的油液，是液压系统中动力源；液压马达是将系统的液压能(液压马达的输入压力和输入流量的乘积)转变为机械能(液压马达输出转矩和角速度的乘积)，使系统输出一定的转矩和转速，驱动工作部件运动；一、液压泵和液压马达的工作原理和特点§2-1概述1－凸轮2－柱塞3－弹簧4－密封油腔5、6－单向阀一、液压泵和液压马达的工作原理和特点§2-1概述容积式泵（液压马达）的工作原理：泵的工作原理：形成若干个密封的工作腔，当密封工作腔的容积从小向大变化时，形成部分真空、吸油；当密封工作腔的容积从大向小变化时，进行压油（排油）液压马达的工作原理：形成若干个密封的工作腔，进油时，密封工作腔的容积从小向大变化；排油时，密封工作腔的容积从大向小变化时。（其输出是转矩和转速）一、液压泵和液压马达的工作原理和特点§2-1概述液压泵正常工作的必备条件具有密封容积（密封工作腔）；密封容积能交替变化；具有配流装置。其作用是保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通路；压油时与供油管路相通，而与油箱切断；吸油过程中油箱必须与大气相通。二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述1、工作压力和公称压力液压泵的工作压力：指泵出口处的实际压力，即液压泵所输出的油液为克服阻力所必须建立起来的压力。泵的工作压力取决于泵的总负载。液压马达的工作压力：指液压观达输入油液的实际压力，其大小同样也是取决于液压马达的负载。二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述1、工作压力和公称压力液压泵的公称压力：液压泵工作压力的最高限值。

液压马达的公称压力：液压马达工作压力的最高限值。液压泵的液压马达的公称压力均取决于它们本身结构的密封性和规定的使用寿命。二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述2、排量和流量液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的油液体积。液压泵的排量仅仅取决于密封工作油腔每转变化的容积而与转速无关。液压泵的理论流量是指在没有泄漏的情况下，单位时间内输出的油液体积，它等于排量和转速的乘积，即二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述2、排量和流量液压马达的排量是指在没有泄漏的情况下，液压马达每转一转所输入的油液体积。液压马达的理论流量是指在没有泄漏的情况下，单位时间内输入的油液体积，它等于排量和转速的乘积，即二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述3、功率和效率理论功率：二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述3、功率和效率容积损失：指因泄漏而造成的流量损失。对于液压泵，容积效率表现为实际流量与理论流量之比。对于液压马达，容积效率表现为理论流量与实际输入流量之比。二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述3、功率和效率液压泵和液压马达的流量－－压力特性曲线液压泵液压马达二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述3、功率和效率机械损失：指因摩擦而造成的转矩上的损失。对于液压泵，机械效率表现为理论输入转矩与实际输入转之比。对于液压马达，机械效率表现为实际输出转矩与理论转矩之比。二、液压泵和液压马达的基本性能§2-1概述3、功率和效率总效率：输出功率与输入功率之比对于液压泵，对于液压马达，液压泵（液压马达）的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积二、液压泵和液压马达的类型§2-1概述3、功率和效率液压泵的输入功率又可表示为液压马达的输出转矩可表示为若马达的出口压力不为零，则：为马达的入口压力与出口压力之差三、液压泵和液压马达的类型§2-1概述1、类型

液压泵（液压马达）柱塞式叶片式齿轮式轴向柱塞式径向柱塞式单作用叶片式双作用叶片式外啮何式内啮合式三、液压泵和液压马达的类型§2-1概述1、类型

液压泵（液压马达）定量式变量式手动调节排量自动调节排量恒压式限压式恒功率恒流量三、液压泵和液压马达的类型§2-1概述1、类型

（液压马达）高速小扭矩液压马达低速大扭矩液压以达三、液压泵和液压马达的类型§2-1概述1、符号三、液压泵和液压马达的类型§2-1概述2、符号（新标准）一、齿轮泵的构造和工作原理§2-2齿轮泵二、齿轮泵的流量§2-2齿轮泵1、流量计算齿轮泵的排量q是其两个齿轮的齿间容积之总和2、流量脉动二、齿轮泵的流量§2-2齿轮泵3、空穴现象提高转速可增大流量，但若转速过高，油液在离心力的作用下不易填满齿间，形成“空穴现象”，并会使容积效率降低。4、增大流量的途径提高转速增大模数增加齿数增大齿宽三、困油现象§2-2齿轮泵解决措施：开卸荷槽四、径向力不平衡§2-2齿轮泵解决措施：1、开平衡；2、缩小压油口。五、齿轮泵的泄漏§2-2齿轮泵齿顶圆与壳体内孔之间的径向间隙；齿轮端面与侧盖之间的轴向间隙；齿宽方向上的不完全啮合造成的齿面间隙。1、泄漏途径：其中，途径2）是最主要的泄漏途径，约占总泄漏的75％～80％。五、齿轮泵的泄漏§2-2齿轮泵浮动轴套；浮动（弹性）侧板。2、补偿轴向间隙的措施引入压力油一、双作用叶片泵§2-3叶片泵1、双作用叶片泵的工作原理1）组成:2）工作原理1－转子2－定子3－叶片4－配油盘双作用：指每转有两次吸油压油过程。卸荷式叶片泵一、双作用叶片泵§2-3叶片泵1、双作用叶片泵的工作原理3）定子内表面形状一、双作用叶片泵§2-3叶片泵2、双作用叶片泵的结构特点1）叶片倾角一、双作用叶片泵§2-3叶片泵2、双作用叶片泵的结构特点2）定子曲线一、双作用叶片泵§2-3叶片泵2、双作用叶片泵的结构特点2）定子曲线一、双作用叶片泵§2-3叶片泵2、双作用叶片泵的结构特点2）定子曲线一、双作用叶片泵§2-3叶片泵2、双作用叶片泵的结构特点2）定子曲线一、双作用叶片泵§2-3叶片泵2、双作用叶片泵的结构特点3）配油盘的三角槽减缓流量和压力的脉动并降低噪声一、双作用叶片泵§2-3叶片泵3、双作用叶片泵的流量1）流量计算2）流量稳定性一、双作用叶片泵§2-3叶片泵4、高压叶片泵的结构特点一、双作用叶片泵§2-3叶片泵4、高压叶片泵的结构特点（子母叶片）小叶片大叶片所在油腔的油液压力油一、双作用叶片泵§2-3叶片泵4、高压叶片泵的结构特点（阶梯叶片）与所在油腔相通与压力油相通二、单作用叶片泵§2-3叶片泵1、结构及工作原理1）结构2）工作原理1－转子2－定子3－叶片配油盘（侧面）单作用非卸荷式泵径向力不平衡平量泵二、单作用叶片泵§2-3叶片泵2、流量计算1）排量2）流量三、叶片马达§2-3叶片泵一、径向柱塞泵的工作原理和流量计算§2-4柱塞泵和柱塞马达二、轴向柱塞泵的工作原理和流量计算§2-4柱塞泵和柱塞马达二、轴向柱塞泵的工作原理和流量计算§2-4柱塞泵和柱塞马达轴向柱塞泵式手动变量泵§2-4柱塞泵和柱塞马达三、轴向柱塞液压马达的工作原理和结构§2-4柱塞泵和柱塞马达三、轴向柱塞液压马达的工作原理和结构§2-4柱塞泵和柱塞马达1、限压式变量泵的工作原理和结构§2-5液压泵的流量调节2、限压式变量泵的静态特性§2-5液压泵的流量调节静态特性：流量－－压差特性2、限压式变量泵的静态特性§2-5液压泵的流量调节静态特性：流量－－压差特性可求得：结构图3、限压式变量泵的优缺点及应用§2-5液压泵的流量调节限压式变量叶片泵与双作用定量叶片泵相比：结构复杂，尺寸大，相对运动的机件多，轴上受单向径向液压力大，故泄漏大，容积效率和机械效率较低。由于流量有脉动和困油现象的存在，因而压力脉动和噪声大，工作压力的提高受到限制;限压式变量叶片泵的流量－－压力特性正好满足既要实现快速行程又要实现工作进给的工作部件对液压源的要求。4、限压式变量泵的典型结构§2-5液压泵的流量调节机床常用液压泵性能比较性能外啮合齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵螺杆泵工作压力低压中压中压高压高压低压流量调节不能不能能能能不能效率低较高较高高高较低流量脉动很大很小一般一般一般最小自吸能力好较差较差差差好对油的污染敏感性不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感不敏感噪声大小较大较小较小最小选价便宜较贵较贵贵贵较贵本章小结一、主要概念1、容积式泵（液压马达）的工作原理；2、泵和液压马达的工作压力、排量、理论流量、实际流量、容积效率、输入转矩（泵）、输出转矩（马达）、机械效率、输入、输出功率、总效率、各量的单位（量纲）及相关量间的关系；本章小结一、主要概念3、常用泵－－齿轮泵、叶片泵、柱塞泵及相应马达的结构特点、主要优缺点及应用场合；4、外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线（曲线的形状、形状分析、及影响曲线形状的因素）；5、泵和液压马达的职能符号。本章小结二、计算对泵、液压马达的流量（理论流量、实际流量）、工作压力、输入、输出功率、效率（容积效率、机械效率）、转矩、转速等进行计算，以便进行液压回路、系统的设计、液压元件的选择或判断所设计的系统性能指标是否满足负载要求。第三章

液压缸介绍液压缸的基本类型和特点液压缸的构造液压缸的类型：§3-1液压缸的基本类型和特点1、按运动方式分：直线运动（活塞式、柱塞式）摆动（摆动液压缸）液压缸的类型：§3-1液压缸的基本类型和特点2、按作用方式分：单作用液压缸：活塞单向作用，由弹簧使活塞复位；柱塞单向作用，由外力使柱塞返回。双作用液压缸：活塞双作用，左右移动速度不等；双柱塞双作用。液压缸的类型：§3-1液压缸的基本类型和特点3、按结构形式分：活塞式柱塞式摆动式液压缸的类型：§3-1液压缸的基本类型和特点液压缸的类型：§3-1液压缸的基本类型和特点一、活塞式液压缸§3-1液压缸的基本类型和特点1、双出杆液压缸一、活塞式液压缸§3-1液压缸的基本类型和特点2、单出杆液压缸一、活塞式液压缸§3-1液压缸的基本类型和特点2、单出杆液压缸a)无杆腔进油一、活塞式液压缸§3-1液压缸的基本类型和特点2、单出杆液压缸b)有杆腔进油一、活塞式液压缸§3-1液压缸的基本类型和特点2、单出杆液压缸c)差动连接一、活塞式液压缸§3-1液压缸的基本类型和特点2、单出杆液压缸在组合机床中，常用：图(a)作工进；图(b)作快退；图(c)作快进。为使快进和工进速度相等，即：二、柱塞式液压缸§3-1液压缸的基本类型和特点三、摆动式油缸§3-1液压缸的基本类型和特点§3-2液压缸的构造典型液压缸的结构§3-2液压缸的构造缸体组件：缸体、前后端盖活塞组件：活塞、活塞杆密封装置：密封环，密封圈等缓冲装置排气装置一、缸体组件§3-2液压缸的构造二、活塞组件：活塞、活塞杆§3-2液压缸的构造二、活塞组件：活塞、活塞杆§3-2液压缸的构造1、整体式活塞、活塞杆2、分体式螺纹连接（图（a））：适用于负载较小，受力较平稳的液压缸中；非螺纹连接（图（a）、（b）、（c））：活塞一般为铸铁件、活塞杆一般为钢件。三、密封装置§3-2液压缸的构造液压缸中的密封主要指活塞和缸体之间，活塞杆和端盖之间的密封，用于防止内、外泄漏。密封装置的要求：(1)在一定工作压力下，具有良好的密封性能。(2)相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定。(3)要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿。(4)使用维护简单，制造容易，成本低。三、密封装置§3-2液压缸的构造密封形式：间隙密封；活塞环密封；密封圈密封。三、密封装置§3-2液压缸的构造1、间隙密封：三角形环形槽（平衡槽）三、密封装置§3-2液压缸的构造2、活塞环密封（开口金属环）：适用于高压、高速或密封性能要求较高的场合。三、密封装置§3-2液压缸的构造3、密封圈密封：(1)结构简单，制造方便，成本低；(2)能自动补偿磨损；(3)密封性能可随压力加大而提高，密封可靠；(4)被密封的部位，表面不直接接触，所以加工精度可以放低(5)既可用于固定件，也可用于运动件。1）优点：三、密封装置§3-2液压缸的构造3、密封圈密封：密封圈的材料应具有较好的弹性，适当的机械强度，耐热耐磨性能好，摩擦系数小，与金属接触不互相粘着和腐蚀，与液压油有很好的“相容性”。2）材料要求：材料：耐油橡胶；尼龙聚氨脂三、密封装置§3-2液压缸的构造3、密封圈密封：3）密封圈形状：“O”形；“Y”形；“V”形。三、密封装置§3-2液压缸的构造3、密封圈密封：活塞杆和端盖处的密封三、密封装置§3-2液压缸的构造3、密封圈密封：回转轴密封圈四、缓冲装置§3-2液压缸的构造1、型式：1）间隙缓冲装置；2）可调节流缓冲装置；3）可变节流缓冲装置。四、缓冲装置§3-2液压缸的构造2、缓冲原理：当活塞接近端盖时，增大液压缸回油阻力，使缓冲油腔内产生足够的缓冲压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击端盖。五、排气装置§3-2液压缸的构造排气孔排气塞(1)在保证满足设计要求的前提下，尽量使液压缸的结构简单紧凑，尺寸小，尽量采用标准形式和标准件，使设计、制造容易，装配、调整、维护方便。(2)应尽量使活塞扦在受拉力的情况下工作，以免产生纵向弯曲§3-3液压缸结构设计中应注意的问题(3)当确定液压缸在机床上酌固定形式时，必须考虑缸体受热后的伸长问题。(4)当液压缸很长时，应防止活塞扦由于自重产生过大的下垂而使局部磨损加剧。§3-3液压缸结构设计中应注意的问题(5)应尽量避免用软管连接。(6)液压缸结构设计完后，应对液压缸的强度、稳定性进行验算。有关验算校核的方法详见材料力学的有关公式。§3-3液压缸结构设计中应注意的问题一、主要概念本章小结液压缸的类型；液压缸的差动联接及其特点、应用；液压缸的五大组成部分；液压缸的泄漏途径、液压缸的密封；液压缸的缓冲原理。二、计算本章小结对液压缸，特别是对三种不同联接方式的单杆液压缸的压力p（p1,p2）、推力F、速度V、流量Q及负载FL等量进行计算。213第四章控制阀介绍阀类元件的作用是调节控制液压系统油液的压力、油流的方向和流量，使系统在安全的条件下按规定的要求平稳而协调地工作。分为：压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀要求掌握：各种阀的结构、工作原理、特性及应用

1、控制阀的特点（共性）§4-1概述阀的结构：均由阀体、阀芯和控制动力三大部分组成；工作原理：利用阀芯与阀体的相对移动，改变通流面积（面），从而控制液体的压力、流向和流量；液体流过各种阀均会产生压力损失和温升现象；从功能上来说，阀不能对外做功，只能用以满足执行元件的压力、速度和换向等要求。2、对控制阀的要求：§4-1概述动作灵敏、准确，可靠平稳，冲击振动小；密封性能要好，油液流过时漏损少，压力损失小；结构紧凑，工艺性好，使用维护方便，通用性好。3、液压阀的分类（按控制方式分）§4-1概述（1）开关或定值控制阀：借助于手调机构或通断电磁铁，控制液流通路的开闭，或定值控制液流的压力流量。这类阀最为常见，称普通液压阀；（2）比例控制阀：这类阀输出量与输入量成正比，即输出量可按输入量的变化规律连续成比例地进行调节。如比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀；3、液压阀的分类（按控制方式分）§4-1概述（3）伺服控制阀：输入信号对输出信号（流量、压力）进行连续、成比例地控制。与比例阀不同的是，其动态性能和静态性能好，主要用于快速、高精度的控制系统中。§4-2方向控制阀方向控制阀在液压系统中起阻止和引导油液按规定的流向进出通道，即在油路中起控制油液流动方向的作用。方向阀单向阀换向阀普通单向阀液控单向阀转阀式换向阀滑阀式换向阀手动式换向阀机动式换向阀电动式换向阀液动式换向阀电液式换向阀§4-2方向控制阀一、单向阀普通单向阀液控单向阀1、普通单向阀（锥阀式）§4-2方向控制阀一、单向阀普通单向阀液控单向阀1、普通单向阀（球阀式）§4-2方向控制阀一、单向阀普通单向阀液控单向阀2、液控单向阀§4-2方向控制阀3、单向阀的应用（1）普通单向阀装置在液压泵的出口，防止倒流而损坏液压泵12§4-2方向控制阀3、单向阀的应用（2）普通单向阀与其它阀组成复合阀单向顺序阀单向减压阀单向调速阀§4-2方向控制阀3、单向阀的应用（3）普通单向阀安装在回油路上作背压阀压力（2～6）（4）液控单阀实现液压缸保压§4-2方向控制阀3、单向阀的应用（5）利用液控单阀锁紧液压缸保压第五章

液压辅助元件第一节管路和管接头一、油管二、管接头二、管接头第二节油箱作用：储存油液、沉淀和散热。第三节滤油器作用：过滤污物。滤油器滤油器滤油器安装位置第四节热交换器一、冷却器二、加热器第五节蓄能器一、作用储存油液的压力能。二、应用1）短时大量放油。2）维持系统压力。3）减小液压冲击。

种类弹簧式皮囊式第六章

液压基本回路第一节压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。压力控制回路包括：调压回路、增压回路、卸荷回路、平衡回路等多种。第一节压力控制回路一、调压回路作用：调整或限定系统压力。

1、单级调压回路作用：调整系统压力并保持恒定。第一节压力控制回路2、二级调压回路。电磁阀断电，最高压力由2调定，电磁阀通电，系统压力由4调定。第一节压力控制回路3、多级调压回路。第一节压力控制回路4、连续、按比例进行压力调节的回路（无级调压力回路）通过改变比例溢流阀的输入电流来实现无级调压，这样可使压力切换平稳，使系统实现远距离控制或程控。

第一节压力控制回路二、减压回路作用：使系统中某一部分获得稳定的低压。第一节压力控制回路二、减压回路第七章

典型液压传动系统目的和任务

目的通过对典型液压系统的分析，进一步加深对各种液压元件和基本回路综合运用的认识。

任务

了解设备的功用和液压系统工作循环、动作要求。根据工作循环和动作要求，参照电磁铁动作顺序表弄清液流路线，读懂液压系统图。了解系统由哪几种基本回路组成，各液压元件的功用和相互的关系，液压系统的特点。读图步骤：1、了解机床的功用、工作循环，从而了解对液压系统的要求：2、了解各液压元件在系统中的功用及它们之间的联系；3、分清主、次油路，先分析主油路和控制油路，再了解辅助油路。第一节组合机床动力滑台液压系统一、概述

组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床。它能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序和工作台转位、定位、夹紧、输送等辅助动作，可用来组成自动线。这里只介绍组合机床动力滑台液压系统。动力滑台上常安装着各种旋转着的刀具，其液压系统的功用是使这些刀具作轴向进给运动，并完成一定的动作循环。YT4543型动力滑台液压系统介绍YT4543动力滑台的工作进给速度范围6.6~660mm/min,最大快进速度为7300mm/min，最大推力为45KN。工作循环图快进一工进二工进快退原位死挡铁停留

第二节万能外圆磨床液压系统M1432A型外圆磨床液压系统介绍

M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内外圆柱、圆锥以及阶梯形表面等;是一种较典型的换向频繁而平稳和换向精度要求高的系统。工作台的往复运动和抖动、手动和机动的互锁、砂轮架的间歇进给和快速运动、尾架的松开等都是液压来实现的。第十章

气压传动基础知识气压传动概述

气压传动与控制简称“气动技术”，它是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动化作业的重要手段之一。气压传动是以气体为介质，在密闭容器里进行能量的传递。

一、气动技术的应用及发展现状1、气动技术的应用现状

人们利用空气的能量完成各种工作的历史可以追溯到远古时代，但作为气动技术应用的雏形，大约开始于1776年发明能产生1个大气压左右压力的空气压缩机。1880年，人们第一次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功的应用到火车的制动上。本世纪30年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。进入70年代，随着工业机械化和自动化的发展，气动技术才广泛地应用在生产自动化的各个领域，形成现代气动技术。(1)汽车制造工业

现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，几乎无一例外地采用了气动技术。如车身在每个工序的移动、车身外壳被真空吸盘吸起和放下、在指定工位的夹紧和定位、点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气缸及相应的气动控制系统。高频的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动技术应用之一。另外，搬运装置中使用的高速气缸（最大速度达3m/s）、复合控制阀的比例控制技术都代表了当今气动技术的新发展。(2)电子、半导体制造行业

在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻吸住，运送到指定位置上。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。

(3)生产自动化的实现

60年代，气动技术主要用于比较繁重的作业领域作为辅助传动。在缝纫机、手表、自行车、洗衣机、自动和半自动机床等许多行业的零件加工和组装生产线上，工件的搬运、转位、定位、夹紧、进给、装卸、装配、清洗、检测等许多工序中都使用气动技术。(4)包装自动化的实现

气动技术还广泛应用于化肥、化工、粮食、食品、药品等许多行业，实现粉状、粒状、块状物料的自动计量包装，用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序，用于对粘稠液体（如油漆、化装品、牙膏等）和有毒气体的自动计量灌装。近20多年来，气动行业发展很快。70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，20多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本等国家，该比例已达5:4，甚至接近5:5。由于气动元件的单价比液压元件便宜，在相同产值的情况下，气动元件的使用量及使用范围已远远超过了液压行业。作为气动行业的知名企业，有日本的SMC、德国的FESTO、英国的NORGREN和美国的PARKER等。中国改革开放以来，气动行业发展很快。1986年至1993年间，气动元件产值的