汽车机械基础（第4版）课件 项目6 任务6.1 液压传动工作原理分析

李亚杰汽车机械基础项目6汽车液压传动分析任务6.1液压传动工作原理分析液压千斤顶是一种采用液压缸作为刚性顶举件的千斤顶，它是一种构造简单、质量轻、便于携带、移动方便，用以起升重物的简单起重设备。液压千斤顶采用的工作原理就是液压传动工作原理。学习液压传动工作原理知识，能为学习汽车有关液压传动知识打下必要的理论基础。【任务描述】液压千斤顶

黏性

当液体在外力作用下流动时，液体内部各流层之间产生内摩擦力的性质称为液体的黏性。粘性的大小可用黏度来衡量。一、油液的特性与液压传动的特点1.油液的特性

压缩性

液体受压力作用发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。一般中、低压液压系统，其液体的可压缩性很小。因而可以认为液体是“不可压缩”的。而在压力变化很大的高压系统中，就需要考虑液体可压缩性的影响。当液体中混入空气时，可压缩性将显著增加，并将严重影响液压系统的工作性能，因而在液压系统中应使油液中的空气含量减少到最低限度。①

易于在较大的速度范围内实现无级调速。②

易于获得很大的力或力矩，因此承载能力大。③

在功率相同的情况下，液压传动的体积小、质量轻、动作灵敏、惯性小。④

传动平稳、吸振能力强，便于实现频繁换向和过载保护。⑤

操纵简便，易于采用电气、液压联合控制以实现自动化。⑥

采用油液为工作介质，系统的零部件之间能自行润滑，使用寿命长。⑦

液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。2.液压传动的特点（1）优点①

漏油等因素会影响运动的平稳性和准确性。②

液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体黏性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。③

为了减少泄漏，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。（2）缺点二、油液压力的产生和压力传递1—活塞

2—油液

3—压力表油液2被装在密封容器内，如果活塞1上不加任何重力（外力或负载），并且忽略油液和活塞的质量，这时压力表3上的指针指在“0”位，这表明油液没有压力。如果在活塞上逐渐增加外力F，可以看到压力表上的指针开始偏转，并且偏转角度随着F的增大而增加，这表明油液有了压力，这个压力的产生是外力作用的结果。外力越大，油液压力也越大。

液体的静压力

静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力，在物理学中则称为压强。单位：Pa（N/m2）1MPa=103kPa=106Pa液体静压力有两个重要特性:（1）垂直并指向于承压表面

∵液体在静止状态下不呈现粘性，

∴内部不存在切向剪应力而只有法向应力。

（2）各向压力相等

∵有一向压力不等，液体就会流动，

∴各向压力必须相等。

静压力的传递

帕斯卡原理：在密闭容器内，由外力作用产生的压力可以等值同时传递到液体内所有各点。FPF液压系统中的压力取决于负载，压力形成的过程是从无到有、从小到大，最后达到额定压力。额定压力应符合公称压力系列：1.0kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.3kPa，10kPa，16kPa，25kPa，40kPa，63kPa，100kPa…；1.0MPa，1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa，6.3MPa，10MPa，12.5MPa，16MPa，20MPa，25MPa，31.5MPa，40MPa，50MPa…。

系统压力的建立1—各种液压阀2—固定挡铁1.流量和平均流速

单位时间内流过管道或液压元件某一截面的油液体积，称为体积流量（简称流量），用qv表示。单位：m3/s。

平均流速：三、液体流动知识流速：结论：①由于油液的不可压缩性，在液压缸内油液的流速即是活塞（或液压缸）的运动速度。②油液在管道内的流速或活塞（或液压缸）的运动速度v，仅与作用面积A及流量qv两个因素有关，而与压力大小无关。③管道的通流面积或液压缸的有效作用面积A一定时，活塞（或液压缸）的运动速度v，取决于进入管道或液压缸内的流量qv。连续性方程①在同一管道中流动的油液，流过任一截面的流量相等。

②等径管道中流动的油液，其进入管道的平均流速与流出管道的平均流速相等。

③变径管道中流动的油液，其平均流速随流经截面的变化而变化，截面积小，平均流速大；截面积大，平均流速小。结论：液体流动的连续性原理:2.液阻和压力损失

由于流动油液各质点之间以及油液与管壁之间的摩擦与碰撞会产生阻力，这种阻力叫液阻。系统存在液阻，油液流动时会引起能量损失，主要表现为压力损失（包括沿程损失和局部压力损失）。

油液在管道中流动，由于液阻造成压力损失，会带来功率损失，进而油液发热黏度减小而引起泄漏增加，甚至使液压元件受热膨胀而“卡死”。因此，应尽量减少液阻，以减少压力损失。液阻也有可以利用的方面，如某些液压元件是利用液阻来实现流量和压力控制的，以及利用液阻来实现缓冲等。3.泄漏和流量损失

从液压元件密封间隙漏过少量油液的现象称泄漏。泄漏分内泄漏和外泄漏，泄漏必然引起流量损失。1-低压区2-高压区3-外泄漏4-内泄漏四、液压传动的工作原理1—杠杆手柄

2—小液压缸

3—小活塞

4、7—单向阀

5—吸油管

6、10—管道

8—大活塞

9—大液压缸

11—截止阀

12—油箱由液压千斤顶的工作原理可知，小液压缸2、小活塞3、单向阀4和7一起完成吸油与压油，将杠杆的机械能转换为油液的压力能输出，称为（手动）液压泵。大液压缸9、大活塞8将油液的压力能转换为机械能输出，顶起重物，称为液压缸（执行元件）。这种在密封容器内，利用受压液体传递压力能，再通过执行机构，把压力能转化成机械能而做功的传动方式，称为液压传动。综上分析，液压传动的工作原理包含3点：①

以油液作为工作介质，通过油液内部的压力来传递运动和动力。②

传递过程中必须经过两次能量转换。③

传递必须在密封容器内进行，而且密封容积要发生变化。

（1）动力元件--液压泵，将原动机输入的机械能转换为液体的压力能，作为系统供油能源装置。（2）执行元件--液压缸（或液压马达），将流体的压力能转换为机械能，而对负载作功。（3）控制元件--各种控制阀，用以控制流体的方向、压力和流量，以保证执行元件完成预期的工作任务。（4）辅助元件--油箱、油管、滤油器以及各种信号转换器等，保证系统正常工作。（5）工作介质--液压油。

五、液压传动系统的组成与图形符号1.液压传动系统的组成液压泵：将机械能转换成液体的压力能。齿轮泵柱塞泵（1）动力元件液压缸液压马达液压缸、液压马达：将液体的压力能转换成机械能。（2）执行元件（3）控制元件压力阀、方向阀、流量阀：控制液压系统的压力、方向、流量。换向阀溢流阀过滤器压力表（4）辅助元件各种油管、油箱、过滤器等：保证液压系统可靠和稳定地工作。（5）工作介质液压油：传递能量。2.液压传动系统的图形符号机床工作台液压传动系统

1—油箱2—过滤器3—液压泵4—溢流阀5—节流阀6—换向阀7—液压缸8—工作台（a）系统原理示意图（b）系统原理图在工程实际中，除某些特殊情况外，一般都采用液压元件的图形符号来绘制液压传动系统原理图，其表达简单明了，便于绘制。左图所示为采用国家标准（GB/T786.1-2021）规定的液压图形符号绘制的液压传动系统原理图。液压图形符号只表示元件功能及连接系统的通路，不表示元件实际结构、参数和元件在机器中的实际安装位置等，符号表示的是元件未受激励的状态（初始状态）。机床工作台液压传动系统原理图【任务实施】序号液压传动工作原理分析及液压千斤顶组成与工作原理分析1液压传动工作原理分析①以

作为工作介质，通过油液内部的

来传递运动和动力。②传递过程中必须经过

次能量转换。③传递必须在