液压与气压传动（第五版）课件：液压缸

液压缸

2025/5/6知识目标掌握：1.液压缸的主要类型及结构。2.活塞缸的工作特点、速度与输出力的计算。理解：1.差动缸的特点。

2.活塞式、柱塞式、摆动式液压缸的特点与应用。

3.数字液压缸的结构和工作原理。了解：增压缸和伸缩缸的工作特点。技能目标1.会分析活塞缸的结构。2.能按正确的步骤对活塞缸进行拆装。2025/5/6

重点难点重点：

1.活塞液压缸的结构。2.活塞液压缸的速度与输出力的计算。3.数字液压缸的工作原理。难点：1.活塞液压缸的速度与输出力的计算。2.差动缸、密封、缓冲、排气。2025/5/6液压缸的功用

将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功，实现直线往复运动或旋转运动。2025/5/6第一节

液压缸的分类和特点

按结构不同可为三类:1.活塞式液压缸2.柱塞式液压缸3.摆动液压缸（摆动液压马达）

2025/5/62025/5/6

按运动形式不同:1.直线运动活塞缸、柱塞缸2.摆动摆动缸按作用方式：

1.单作用液压力只能使液压缸单向运动，反向依靠外力。

2.双作用液压力可使液压缸实现两个方向的运动。

一、活塞缸

活塞缸的分类:

按伸出活塞杆不同可分为：双杆、单杆、无杆。

按固定方式不同可分：为缸体固定、活塞杆固定。

2025/5/61.双活塞杆缸（1）工作原理2025/5/6活塞缸输出力和速度计算

F=pA

F

=

2025/5/6（2）特点和应用

1）特点：因两腔面积相等，压力相同时，输出力相等，流量相同时，速度相等。即具有等输出力等速度特性。2）应用：常用于往复运动速度和负载相同的场合，如磨床。2025/5/6工作过程

实心双杆活塞式液压缸—

缸体固定式

空心双杆活塞式液压缸—

杆固定式2025/5/6

实心双杆活塞式液压缸—缸体固定式进油腔回油腔运动方向左右活塞右移右左活塞左移

运动范围等于3倍有效行程，适用于小型液压设备。进油腔位置与活塞运动方向相反。2025/5/6空心双杆活塞式液压缸—杆固定式

进油腔回油腔运动方向左右缸体左移

右左缸体右移

运动范围等于2倍有效行程，适用于行程长的大、中型液压设备，

进油腔位置与活塞运动方向相同。2025/5/62.单活塞杆缸

（1）工作原理2025/5/6结构动画速度、输出力计算

无杆腔进油时

有杆腔进油时

差动连接

2025/5/6无杆腔进油时

F1=A1p

2025/5/6有杆腔进油时

2025/5/6（2）单杆活塞缸的特点

两腔面积不等，A1>A2压力相同时，输出力不等。流量相同时，速度不等。即不具有等输出力等速度特性。

常把无杆腔进油作为工作行程，

把杆腔进油作为空载退回行程。2025/5/6（3）差动连接式液压缸

差动连接速度、输出力计算特点

应用2025/5/6差动连接

单杆活塞液压缸两腔同时通入油液时，两端面积差进行工作的连接形式。2025/5/6差动连接速度、输出力计算

2025/5/6差动连接特点在不增加流量的前提下，实现快速运动，输出力减小。

差动缸在组合机床上采用较多。2025/5/6单杆活塞液压缸应用单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循环：

（差动连接）（无杆腔进油）（有杆腔进油）

快进

→

工进→

快退

v3、F3

v1、F1

v2、F2

动画演示2025/5/6单活塞杆液压缸简单连接比较∵A1>A2

∴v1

<v2F1>F2

故活塞杆伸出时，输出力较大，速度较小活塞杆缩回时，输出力较小，速度较大因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速

活塞杆缩回时，适用于轻载快速若即

快进与快退运动速度相等2025/5/6单活塞杆液压缸简单连接结论活塞杆直径越小，两个方向速度差值越小。

固定方式和工作过程皆与双杆活塞液压缸相同。运动行程皆为两倍的活塞或缸体的有效行程。2025/5/62025/5/6例3-1

有一双作用单杆活塞液压缸，已知缸内径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的流量q=40L/min，进油压力p1=5MPa，回油压力p2=0，计算在无杆腔进油、有杆腔进油、差动连接三种情况下，液压缸的运动速度大小和方向，输出力的大小和方向。解：（1）无杆腔进油

运动方向由无杆腔向有杆腔运动，输出力方向和运动方向相同。2025/5/62025/5/6（2）有杆腔进油运动方向由有杆腔向无杆腔运动，输出力方向和运动方向相同。2025/5/6（3）差动连接运动方向由无杆腔向有杆腔运动，输出力方向和运动方向相同。二、

柱塞式液压缸定义结构工作原理速度、输出力计算特点2025/5/6定义

在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸。

2025/5/6柱塞式液压缸结构2025/5/6原理动画原理动画柱塞式液压缸工作原理

自重只能单向运动，回程需靠外力

弹簧力需双向运动时，常成对使用。

2025/5/6柱塞式液压缸速度、输出力计算

v=q/A=4q/πd2

F=pA=πd2p/42025/5/6柱塞缸的特点

柱塞缸的特点是柱塞与缸筒无配合要求，缸筒内孔不需精加工，甚至可不加工。运动时由缸盖上的导向套来导向，它特别适用于行程较长的场合。

主要用在龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等大行程设备的液压系统中。2025/5/6

三、摆动液压缸（摆动液压马达）

分类组成双叶片摆动式液压马达特点2025/5/6摆动液压缸分类

1.叶片式摆动缸

叶片式又分单叶片式、双叶片

。2025/5/6叶片式摆动液压缸组成缸体、定子块、叶片、摆动轴等

单叶片缸的摆动角不超过280°，双叶片缸的摆动角不超过150°。2025/5/6叶片式摆动液压缸工作原理当缸的一个油口进压力油，另一油口回油时，叶片在压力油作用下往一个方向摆动，带动轴偏转一定角度（小于3600），当进回油口互换时，摆动缸反转。2025/5/6双叶片摆动式液压缸

T双=2T单

ω双=1/2·ω单

2025/5/6

2．齿轮齿条式摆动缸

齿轮齿条式摆动缸的原理是将液压缸的往复运动通过齿条带动齿轮，转化成齿轮轴的正反向摆动旋转，将缸的输出力转化成齿轮轴的输出扭矩。齿轮齿条式摆动缸结构有单齿条和双齿条两种。2025/5/6齿轮齿条式摆动缸结构2025/5/62025/5/6

2.齿轮齿条式摆动缸

双齿条式单齿条式摆动液压缸特点结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中低压系统。常用于机床送料装置、回转夹具、机器人手臂等液压系统中。2025/5/6四、其它形式的常用缸

增压缸（增压器）

伸缩缸（多级缸）

2025/5/61.增压缸（增压器）

作用

结构

增压原理2025/5/6增压缸的作用

增压缸能将输入的低压转变为高压油，向液压系统中的某一支路供油。2025/5/6增压缸结构

由大、小直径分别为为D和d的复合缸筒和复合活塞组成。2025/5/6增压缸增压原理

A1p1=A2p2

p1πD2/4=p2πd2/4

p2=D2/d2p1D2/d2—增压比

2025/5/6增压缸特点

在不增大pp的前提下，来增大输出压力，有单作用断续增压、双作用连续增压两种方式。

增压缸不能直接作为执行元件。2025/5/62.伸缩缸结构

由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成，有单作用和双作用之分。

2025/5/6伸缩缸工作原理活塞或柱塞伸出时，从大到小，速度逐渐增大，输出力逐渐减小。活塞或柱塞缩回时，从小到大。动画演示2025/5/6伸缩缸特点应用工作时可伸很长，不工作时缩短，占地面积小，且输出力随行程增加而减小，起重机伸缩臂、自动倾卸卡车、火箭发射台等皆用。2025/5/6第二节液压缸的结构一、缸体组件二、活塞组件三、液压缸的缓冲四、液压缸的排气2025/5/6一、缸体组件缸件组件包括缸筒、前后缸盖和导向套。a.法兰式b.半环式c.拉杆式d.螺纹式2025/5/6二、活塞组件活塞组件包括活塞和活塞杆活塞和活塞杆的连接形式有下列几种:a.整体式b.焊接式c.锥销式d.螺纹式e.卡环式2025/5/6三、液压缸的缓冲

液压缸的缓冲装置是为了防止活塞在行程终了时和缸盖发生撞击。常见的缓冲装置有以下三种。（1）环状间隙式缓冲装置：图a为圆柱形环隙式缓冲装置、图b为圆锥形环隙式。（2）可变节流式缓冲装置：图c为可变节流式缓冲装置。（3）可调节流式缓冲装置：图d为可调节缓冲装置。2025/5/6

a.圆柱形环隙式b.圆锥形环隙式c.可变节流式d.可调节流式

2025/5/6四、液压缸排气

液压系统中混入空气后会使其工作不稳定，产生振动、噪声、低速爬行及启动时突然前冲现象。要保证液压缸的正常工作，需排除积留在液压缸内的空气。图示为排气塞结构。2025/5/6

第三节数字油缸

数字油缸与伺服液压系统不同之处在于数字油缸的运动特性完全被数字化，即:电脉冲的频率与油缸的运动速度对应，电脉冲的数量与油缸的行程对应，而这种对应关系是通过数字油缸内部的设计、制造过程确定好的，无需任何外部的诸如