汽车机械基础（第4版）课件 项目6 任务6.2 汽车发动机润滑系统工作原理分析

李亚杰汽车机械基础项目6汽车液压传动分析任务6.2汽车发动机润滑系统工作原理分析汽车发动机工作时，发动机润滑系统靠机油泵提供动力。机油泵能将输入的机械能转换为液压能输出。随着发动机转速的变化，机油泵的泵油流量和压力也会发生相应的变化。控制其变化的是液压控制元件，它们可以控制发动机润滑系统的压力始终保持在一定范围内。发动机润滑系统要想正常工作，除了要有机油泵、控制元件，还需要有一些辅助元件。【任务描述】机油泵一、液压泵（一）液压泵的工作原理、类型及图形符号

吸油：密封容积增大，产生真空；

压油：密封容积减小，油液被迫压出。

1.液压泵的工作原理1—偏心轮2—柱塞3—缸体4—弹簧5、6—单向阀a.形成密封容积；

b.密封容积变化；c.吸压油口隔开--具有配流装置。

必要条件概括成“三句话，十八个字”：构成容积式泵有两个必要条件：①具有密封容积，且密封容积又可以周期性的变化。密封容积由小变大时吸油，密封容积由大变小时压油。

②具有配流装置（将吸、压油口隔开）。配流装置保证密封容积由小变大时只与吸油管连通，密封容积由大变小时只与压油管连通。按结构形式:齿轮式、叶片式、柱塞式

按输油方向能否改变:单向泵、双向泵按输出排量能否调节：定量泵、变量泵按工作压力：低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵2.液压泵的类型和图形符号（a）单向定量液压泵

（b）单向变量液压泵

（c）双向定量液压泵（d）双向变量液压泵（二）常用液压泵的特点、结构及工作原理1.齿轮泵按啮合形式可分为：外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵外啮合内啮合

组成：由前、后泵盖，泵体，一对齿数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮组成。（1）外啮合齿轮泵①密封容积形成：齿轮的齿槽、泵体内表面、前后泵盖围成。

②密封容积变化：齿轮退出啮合容积增大吸油；齿轮进入啮合容积减小压油。

③吸压油口隔开：两齿轮啮合线及泵盖。外啮合齿轮泵的工作原理：外啮合齿轮泵工作原理图组成：小齿轮、内齿轮、月牙形隔板等。（2）内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵①小齿轮带动内齿轮同向（顺时针）异速旋转，上半部分轮齿退出啮合，形成真空吸油；下半部分轮齿进入啮合，容积减小压油。②月牙板同两齿轮将吸压油口隔开。内啮合齿轮泵的工作原理：摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）组成：内、外转子相差一齿，且有一偏心距。摆线齿形内啮合齿轮泵2.叶片泵分类:双作用卸荷式——定量泵单作用非卸荷式——变量泵双作用叶片泵单作用叶片泵（1）双作用式叶片泵组成：定子、转子、叶片、配流盘、传动轴、壳体等。①密封容积形成：定子、转子和相邻两叶片、配油盘围成。

②密封容积变化：转子顺转，左上、右下，叶片伸出，密封容积增大吸油；右上、左下，叶片缩回，密封容积减小压油。

③吸压油口隔开：配油盘上封油区及叶片。特点：

①转子转一周，吸、压油各两次，称双作用式。

②吸、压油口对称，径向力平衡，称卸荷式。双作用式叶片泵工作原理：（2）单作用式叶片泵

组成：定子、转子（偏心安装）、叶片、配流盘、传动轴、壳体等。

单作用式叶片泵工作原理：①密封容积形成：定子、转子、叶片和配油盘围成。

②密封容积变化：转子逆转，上半周，密封容积增大吸油；下半周，密封容积减小压油。

特点：

①转子转一周，吸、压油各一次，称单作用式。

②吸、压油口各半，径向力不平衡，称非卸荷式。

3.柱塞泵按柱塞排列方式：轴向柱塞泵径向柱塞泵轴向柱塞泵：①斜轴式②斜盘式径向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵特征：柱塞轴线平行或倾斜于缸体的轴线。组成：配油盘、柱塞、缸体、倾斜盘等。（1）斜盘式轴向柱塞泵工作原理：

①密封容积形成：柱塞和缸体配合而成。

②密封容积变化：缸体逆转，右半周，密封体积增大吸油；左半周，密封体积减小压油。

③吸压油口隔开：配流盘上的封油区及缸体底部的通油孔。斜盘式轴向柱塞泵工作原理

特征：各柱塞排列在传动轴半径方向，即柱塞中心线垂直于传动轴中心线。组成：定子、转子（偏心）、柱塞、配油轴（固定）等。（2）回转式径向柱塞泵1－定子；2－转子；3－配油轴；4－压油孔；5－柱塞；6－吸油孔；a－吸油腔；b－压油腔。工作原理：

①密封容积形成：柱塞和缸体配合而成。

②密封容积变化：转子顺转，上半周，密封体积增大吸油，下半周，密封体积减小压油。液压马达的作用：将液压能转换为旋转形式的机械能，而对负载作功。液压马达和液压泵的区别：

①作用上相反；

②结构上相似（略有差别）；

③原理上互逆，当向泵输入压力油时，其轴输出转速和转矩则成为马达。二、液压马达和液压缸液压缸的作用：将液压能转变为直线运动或摆动的机械能而对负载作功。

按照转速分：高速（额定转速大于500r/min）、低速（额定转速小于500r/min）；按照排量能否调节：定量、变量；按照输油方向能否改变：单向、双向；按照输出转矩是否连续：旋转式、摆动式。（一）液压马达（a）单向定量液压马达

（b）单向变量液压马达（c）双向定量液压马达

（d）双向变量液压马达

特点：起动力矩小，低速稳定性差，适用于回转运动机构。1.齿轮式液压马达2.双作用叶片式液压马达进油口出油口结构特点：

①进出油口相等，有单独的泄油口；

②叶片径向放置，叶片底部设有扭力弹簧；

③在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有单向阀。（二）液压缸作用：将液压能转变为直线运动或摆动的机械能而对负载作功。（1）按结构形式分：活塞式、柱塞式、摆动式和组合式

①活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度和推力；

②摆动缸实现往复摆动，输出角速度（转速）和转矩。（2）按作用方式分：单作用式、双作用式

①单作用式液压缸反方向依靠外力实现；

②双作用式液压缸中，压力油交替进入液压缸的两腔，使缸实现正反两个方向的运动。1.液压缸的类型及运动形式2.常用液压缸的工作原理

活塞式液压缸：在缸体内作相对往复运动的组件为活塞的液压缸。分类：按伸出活塞杆不同：双杆、单杆

按固定方式不同：缸体固定、活塞杆固定

（1）双杆活塞式液压缸

特点：①两腔面积相等；

②压力相同时，推力相等；流量相同时，速度相等。

（即具有等推力等速度特性）图形符号工作原理图（2）单杆活塞式液压缸特点：①两腔面积不等；

②压力相同时，推力不等；流量相同时，速度不等。

（即不具有等推力等速度特性）图形符号工作原理图

柱塞式液压缸：在缸体内作相对往复运动的组件为柱塞的液压缸。结构：缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等。

（3）柱塞式液压缸图形符号工作原理图

工作原理：只能单向运动，回程需靠外力（弹簧力、自重）；需双向运动时，常成对使用。3.液压缸的密封

液压缸的密封主要是指活塞与缸体、活塞杆与端盖之间的动密封以及端盖与缸体之间的静密封。常见的密封形式：间隙密封和密封圈密封。

（1）间隙密封

密封原理：利用相对运动零件配合面之间的微小间隙防止泄漏。环形槽作用：①自动对中心，减小摩擦力；②增大泄漏阻力，减小偏心量，提高密封性能；③储存油液，自动润滑。

特点应用：

∵结构简单，摩擦阻力小，耐高温，但泄漏较大，并且随着时间增加而增加，加工要求高。

∴主要用于尺寸小，压力低，速度高的液压缸或各种阀。（2）密封圈密封

密封圈类型：O型、Y型、V型等；材料：耐油橡胶、尼龙。①O型密封圈

密封原理：利用密封圈的安装变形来密封。

特点应用：

∵O型圈截面为圆形，结构简单，制造方便，密封性能好，摩擦力小。

∴一般安装在外圆或内圆上截面为距形的沟槽内以实现密封。

O型圈应用相当广泛，既可用于动密封又可用于静密封。②Y型密封圈

密封原理：密封圈受油压作用使两唇张开并贴紧在轴或孔的表面实现密封。

特点应用：

∵Y型圈靠唇边张开后实现密封，∴安装时唇边必须对着压力油腔；又∵Y型圈密封可靠，摩擦力小，寿命长，∴常用于速度较高的液压缸。③V型密封圈

结构：由支撑环、密封环、压紧环叠合而成，开口面向高压侧。

密封原理：当压紧环压紧密封环时，支撑环使密封环产生变形而实现密封。特点应用：

∵V型密封圈是组合装置，∴密封效果良好，耐高压，寿命长。增加密封环可提高密封效果，但摩擦阻力增大，尺寸大，成本高。三、液压控制阀阀的分类和功用：（一）方向控制阀功用：控制油液流动方向，改变进入执行元件油液方向，满足工作机构往复运动或锁紧的要求。（二）压力控制阀功用：控制和调节液流压力，满足执行元件对力或力矩、或其它有关压力的要求。（三）流量控制阀功用：控制液体流量，以控制执行元件运动速度。液压控制阀（简称液压阀）是在液压系统中用来控制与调节油液的流动方向、压力或流量的元件。（一）方向控制阀（1）普通单向阀（逆止阀或止回阀）功用：只允许油液正向流动，不许反流。结构：阀体、阀心（锥形或钢球式）、弹簧等组成。功用：用以控制油液的流动方向或液流的通断。分类：单向阀、换向阀1.单向阀（2）液控单向阀功用：正向流通，反向受控流通。结构：普通单向阀+液控装置。①按工作位置数分：二位、三位、四位位：阀芯相对于阀体的工作位置数。②按通路数分：二通、三通、四通、五通通:阀体对外连接的主要油口数。（不包括控制油、泄漏油口）③按控制方式分：手动阀、机动阀、电动阀、液动阀和电液动阀④

按阀的安装方式分：管式换向阀、板式换向阀和法兰式换向阀（1）换向阀的分类2.换向阀（滑阀式）（2）换向阀的工作原理阀芯（台肩）：有多段环形槽的圆柱。阀体（沉割槽）：有多级沉割槽的圆柱孔。

三台肩五沉割槽两台肩三沉割槽滑阀式换向阀换向阀的工作原理①位：用方格表示，几位即几个方格。②通（↑）不通（┴、┬）：箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即为几通。③

常态位：常态位表示元件的初始状态的位置。二位阀，靠弹簧的一格；三位阀，中间一格。原理图中，油路应该连接在常态位置。④P、A、B、T字母含义：

P-进油口（左下），T-回油口（右下）,

A、B-与执行元件连接的工作油口（左上、右上）。

弹簧：W、M，画在方格两侧。（3）换向阀的图形符号名称结构原理图图形符号二位二通

二位三通

二位四通

三位四通

二位五通

三位五通

换向阀的结构原理图和图形符号（4）常用的换向阀①机动换向阀（行程阀）特征：利用挡铁或凸轮使阀芯运动以控制流向。

②手动换向阀特征：利用手动杠杆操纵阀芯运动以控制流向。

③电磁换向阀特征：利用电磁铁推力，推动阀芯运动以控制流向。

④液动换向阀特征：利用压力油改变滑阀位置以控制流向。

⑤电液换向阀特征：利用电磁阀控制液动阀，以变换液流方向。

电磁阀（先导阀）与液动阀（主阀）组合而成。

电磁换向阀机动换向阀手动换向阀电液换向阀液动换向阀（二）压力控制阀1.溢流阀

（1）溢流阀的结构原理图形符号①直动式溢流阀分类：溢流阀、减压阀和顺序阀功用：控制液压系统的压力。1—阀体2—锥阀芯3—弹簧4—调压螺钉②先导式溢流阀先导阀主阀RXPT图形符号（2）溢流阀的应用①作溢流阀，使系统压力恒定。②作安全阀，对系统起过载保护作用。③

作背压阀，改善执行元件运动的平稳性。④用先导式溢流阀对系统实现远程调压或使泵卸荷。（a）用于溢流稳压

（b）用于防止过载

（c）用于远程调压2.减压阀功用：降低系统某一支路的油液压力，使同一系统有两个或多个不同压力。

减压原理：利用油液在某个地方的压力损失，使出口压力低于进口压力，并保持恒定，故称定值减压阀。

先导式减压阀：图形符号

①减压阀利用出口液压力与弹簧力平衡，保持出口压力恒定；而溢流阀则利用进口液压力与弹簧力平衡，保持进口压力恒定。②减压阀的进、出油口均有压力，所以弹簧腔的泄油需从外部单独接回油箱（即外泄型）；而溢流阀的泄油可沿内部通道经回油口流回油箱（即内泄型）。③在常态下，减压阀阀口常开，进、出油口互通；而溢流阀阀口常闭，进、出油口不通。④减压阀一般串联于系统，而溢流阀一般并联于系统。先导式减压阀与先导式溢流阀相比较，最主要的区别如下：先导式减压阀先导式溢流阀3.顺序阀功用：利用液压系统压力变化来控制油路的通断，从而实现多个液压元件按一定的顺序动作。工作原理：阀的出口通压力油，必须专门设置一泄漏油口，以使其正常工作。

分类：按结构形式分：先导式、直动式按控制油路分：内控式、外控式按泄漏方式分：内卸式、外卸式直动式内控顺序阀图形符号（三）流量控制阀

功用：通过改变阀口过流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运动速度。分类：节流阀、单向节流阀

结构：阀体、阀芯、弹簧、调节手轮等。1.节流阀图形符号结构原理图2.单向节流阀

单向节流阀由节流阀和单向阀并联组合而成。它既可以作单向阀使用，又可以作节流阀使用。单向节流阀主要通过改变节流截面或节流长度来控制液体流量。1.蓄能器蓄能器是储存压力油的一种容器。蓄能器在液压系统中的主要作用是在短时间内供应大量压力油，补偿泄漏，以保持系统压力，消除压力脉动与缓和液压冲击等。四、液压辅助元件2.过滤器过滤器的作用是净化工作油液，清除油液中的杂物，防止油路堵塞和元件磨损，确保系统正常工作。常用过滤器类型：网式、线隙式、烧结式和纸芯式。网式烧结式线隙式纸芯式3.压力表和压力表开关压力表用于观测系统中各工作点的压力，以便控制和调整系统压力。最常用的是弹簧弯管式压力表。

工作原理：利用弹簧弯管的弹性变形测量压力。压力表

压力表开关用于切断或接通压力计和油路的通道。压力表开关按所能测量的测点数目分为一点、三点和六点三种。工作原理：图示为非测量位置，若将手柄推进去，可测一点压力。若将手柄转到另一位置，便可测另点压力。常用的阀类连接板有油路板和集成块两种形式。集成块连接结构紧凑，少用油管，回路可标准化，便于设计和制造。4.阀类连接板1—油箱2—液压泵3—电动机

4—阀5—回路块6—油管5.油箱油箱除了用来储油以外，还起到散热、分离油中杂质和空气的作用。汽车液压系统一般采用单独油箱，汽车在修理设备中一般可利用设备底座作为油箱，这样可使结构紧凑。6.油管和管接头油管和管接头是各元件组成系统时必需的连接和输油元件。液压传动中常用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管和塑料管等。固定元件间的油管常用钢管和铜管；有相对运动的元件之间一般采用软管连接；在回油路中，可用尼龙管或塑料管。油管与管接头的连接方式分为：焊接式、卡套式、管端扩口式、扣压式等。1.汽车液压助力转向系统的工作原理分析五、液压传动汽车应用实例液压助力转向系统结构图

1—转向控制阀

2—活塞

3—齿条

4—储油罐

5—齿轮泵6—溢流阀

7—工作缸

8—转向横拉杆

9—防尘套1.汽车液压助力转向系统的工作原理分析五、液压传动汽车应用实例工作原理：

车辆直线行驶时，转向控制阀阀芯处在中间位置，如上图中

A

标记。从齿轮泵5泵入的油液分别通过阀体和阀芯纵槽和槽间形成的两边相等的间隙，流入工作缸7的左、右两腔，当两腔的油液压力达到相等的一定值后，油液便经溢流阀6流回到储油罐

4，形成长流式油液循环。由于工作缸7左、右两腔的油液压力相等，因此活塞保持中间位置，即车轮保持直线行驶方向。

车辆转向时，转向控制阀阀芯在转向盘的作用下转过一定角度，如下图所示。此时，进油管与工作缸右腔的油管相通，而工作缸左腔的油管与回油管相通。因此，工作缸右腔进油，压力增加；工作缸左腔回油，压力降低，即活塞右边受到的压力增大，而左边受到的压力减小，因此，活塞受到向左的液压力，帮助车轮实现转向。当转向盘转动后停在某一位置时，阀体随转向螺杆在液压力和扭杆弹力的作用下，沿转向盘转动方向旋转一个角度，使之与阀芯的相对角位移量减小，左、右油腔油液压差减小，但仍有一定的助力作用，使助力扭矩与车轮的回正力矩相平衡，车轮即维持在某一转角位置上。1—转向控制阀4—储油罐

5—齿轮泵6—溢流阀7-工作缸2.汽车液压制动系统的工作原理分析行驶不制动：所有机件处于安装原始位置。制动蹄与制动鼓之间保持一定间隙，制动鼓随车轮自由转动而不受阻碍。制动时：踩下制动踏板，通过推杆、主缸活塞，主缸内的压力油流入轮缸，推动轮缸活塞，制动蹄绕支承销转动，制动蹄向两边张开，使其摩擦片压紧在制动鼓的内圆柱面上，产生摩擦力矩，其方向与车轮转向相反。制动鼓将该力矩传给车轮。车轮与路面间有附着作用，车轮对路面有向前的制动力Fμ，路面对车轮有向后的反作用力FB（制动力）。制动力由车轮经车桥、悬架传给车架及车身，使车辆减速或停车。放松制动踏板：在复位弹簧作用下，两个制动蹄向中间收拢，迫使轮缸的油液流回主缸，制动蹄与制动鼓又恢复了原来的间隙，从而制动作用解除。【任务实施】汽车发动机润滑系统油路示意机油是润滑发动机的必需介质，可以起到润滑、冷却、防锈等作用。在需要润滑时，只要发动机启动运转，机油泵就会强制带动机油在油道内进行流动，为机油提供足够的压力，使机油得以在发动机内循环流动。机油总体的流向是从油底壳出发