《液压与气压传动》-第0章绪论

传动的方式介质不同机械传动

电气传动

液压传动

气压传动·

机械传动：通过齿轮、齿条、皮带、链条等机件传递动

力和进行控制的一种传动方式。它是发展最早、应用最

为广泛的传动方式。·

电力传动：利用电力设备，通过调节电参数来传递动力

和进行控制的一种传动方式。·

液体传动：以液体为工作介质来进行能量传递和控制的

一种传动方式。按其工作原理的不同又可分为液力传动

和液压传动。液力传动是基于流体力学的动量矩原理，

主要是以液体动能来传递动力，故又称为动力式液体传

动。液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，只要是用

液体静压能来传递动力，故又称为静液传动。·

气压传动：是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工

作介质，进行能量传递和控制的一种传动方式。0.1

液压与气压传动的起源及发展概况1.液压传动的起源及发展概况液压传动与控制起源于1653年法国人帕斯卡提出的静压传动原理——帕斯卡原理，即“作用在封闭液体上的压力，

可以无损失地传递到各个方向，并与作用面保持垂直”。帕

斯卡原理描述了封闭的液体在传递动力、放大力和控制运动中的应用。1750年，伯努利提出能量守恒即“

伯努利定律”。这两个定律奠定了流体静压传动的理论基础。1795年，第一台水压机问世。1905年，水改为油，对液压传动具有划时代的意义。1906年，开拓了液压传动应用于工业各个领域。第二次世界大战期间20世纪70年代，液压传动已成为“工业的肌肉”。至今，液压工业已成为现代装备制造工业的一个重要组成部分。0.1

液压与气压传动的起源及发展概况2.气压传动的起源及发展概况气动(Pneumatic)

是“气压传动与控制”的简称，气

动技术是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。1776年John

Wikinson发明的能产生1个大气压左右的空气压缩

机

。20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。20世纪60年代尤其是70年代初，随着工业机械化和自动化的

发展，气动技术才广泛应用在生产自动化的各个领域，形成了现

代气动技术。1.液压传动的工作原理(1)

液压传动是依靠运动

着的液体的压力能来传递动力

的。它与依靠液体的动能来传

递动力的“液力传动”不同。(2)液压系统工作时，液

压泵将机械能转变为压力能，

执行元件(液压缸)将压力能

转变为机械能。(3)液压传动系统中的油

液是在受调节、受控制的状态

下进行工作的，液压传动与控

制难以截然分开。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.1

液压与气压传动的基本原理(a)

半结构原理图

(c)

手柄7左位时图0-

1

简单机床的液压传动系统1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4节流阀；5-溢流阀；6-换向阀；7-手柄；8-液压缸；9-活塞；10-工作台0.2.1

液压与气压传动的基本原理1.液压传动的工作原理(4)液压传动系统必须满

足它所驱动的机床部件(工作

台)在力和速度方面的要求。(5)液压传动需有工作介质。液压传动是以液体作为工

作介质来传递信号和动力的。(a)

半结构原理图(c)

手柄7左位时

图0-

1

简单机床的液压传动系统0.2液压与气压传动的基本原理及组成1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4节流阀；5-溢流阀；6-换向阀；7-手柄；8-液压缸；9-活塞；10-工作台2.气压传动的工作原理气压传动与液压传动的基本工作原理是相似的。它利用空气压缩机将原动

机(电动机、内燃机等)输出

的机械能转变为空气的压力能，

然后在控制元件的控制及辅助

元件的配合下，利用执行元件

把空气的压力能转变为机械能，

从而完成直线或回转运动并对

外作功。1

2(a)

半结构原理图(b)

图形符号原理图图0-2气动剪切机工作原理图1-空气压缩机；2-冷却器；3-油水分离器；4储气罐；5-分水滤气器；6-减压阀；7-油雾器；8-行程阀；9-换向阀；10-气缸；11-工料0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.1

液压与气压传动的基本原理0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.2

液压与气压传动的组成(1)动力元件。(2)控制调节元件。(3)执行元件。(4)辅助元件。(5)工作介质。机械能

压力能

压力能

机械能图0-3

液压与气压传动系统能量传递和转换图执行元件

马达缸原动机

电动机

内燃机控制及调节

装置动力

装置工作机构0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3

液压与气压传动的图形符号1086(b)

手柄7右位时3(a)

图形符号原理图(c)手柄7左位时图0-4

用职能符号表示的简单机床的液压传动系统1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4节流阀；5-溢流阀；6-换向阀；7-手柄；8-液压缸；9-活塞；10-工作台0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3

液压与气压传动的图形符号(1)液压泵图形符号。由一个圆加上一个实心三角以及圆外的旋

转运动方向来表示，三角尖向外，表示油液的方向。图0-4中旋转方

向为单向箭头，表示单向旋转；若为双向箭头，则表示双向旋转。图

0-4中无斜向穿过圆的箭头表示该泵为定量泵，若有箭头则为变量泵。(2)换向阀图形符号。为改变油液的流动方向，换向阀的阀芯位

置要变换，它一般可变动2～3个位置；阀体上的通路数根据需要也不

同。根据阀芯可变动的位置数和阀体上的通路数，可组成“×位×通”

换向阀。其图形意义为：①换向阀的工作位置用方格表示，有几个方格即表示几位阀。②方格内的箭头符号表示油液的连通情况，不表示油液的流动方

向，“T”表示油液被阀芯闭死的符号。这些符号在一个方格内和方格的交点数，即表示阀的通路数。③方格外的符号为操纵阀的控制符号。控制形式有手动、机动、

电动和液动等。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3

液压与气压传动的图形符号(3)压力阀图形符号方格相当于阀芯，方格中的箭头表示油液

的通道，两侧的直线代表进出油管。图0-4中的虚线表示控制油路，

压力阀就是利用控制油路的液压力与另一侧弹簧力相平衡的原理进

行工作的。(4)节流阀图形符号两圆弧所形成的缝隙即为节流孔道，油液

通过节流孔使流量变化。图0-4中节流阀的箭头表示节流孔的大小可以改变，称为可调节流阀，也表示通过该阀的流量是可以调节的。绘制液压系统图时规定：图中液压元件的图

形符号应以元件的静止状态或零位来表示。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3

液压与气压传动的图形符号1

2(a)

半结构原理图(b)图形符号原理图图0-2气动剪切机工作原理图1-空气压缩机；2-冷却器；3-油水分离器；4储气罐；5-分水滤气器；6-减压阀；7-油雾器；8-行程阀；9-换向阀；10-气缸；11-工料0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1

液压与气压传动的特点1.液压传动的特点(1)主要优点(1)液压传动的各个元件，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，实用安全可靠，不会因过载造成元件损坏。(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，特别是采用机、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。(8)由于液压元件已经实现标准化、系列化和通用化，故液压传动系统的设计、制造、维修过程都大大简化，从设计到投入使用的周期短。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1

液压与气压传动的特点1.液压传动的特点(2)主要缺点(1)由于液体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。(2)液压传动中的泄漏会影响执行元件的准确性。(3)液压传动对油温的变化比较敏感。(4)造价较高；同时，由于液压元件相对运动件之间的配合间隙很小，所以，对工作介质的污染比较敏感，需要较好的工作环境。(5)故障诊断困难。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1

液压与气压传动的特点2.气压传动的特点(1)主要优点(1)工作介质为空气，可以从大气中取得，同时，用过的空气可直接排放到大气中

去，不会污染环境。(2)空气的黏度很小，所以流动阻力小，在管道中的压力损失较小，因此压缩空气

便于集中供应(空压站)和远距离输送。(3)压缩空气的工作压力较低(一般为0.3～0.8MPa)。因此，对气动元件的材料

和制造精度要求较低。(4)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且

温度变化时，空气的黏度变化极小，故不会影响传动性能。(5)气动系统维护简单，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。(6)环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境

中，比液压、电子、电气传动和控制优越。(7)气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，气阀关闭，但装置中仍然

可以维持一个稳定的压力。(8)气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载时能自动保护。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1

液压与气压传动的特点2.气压传动的特点(2)主要缺点(1)气压传动装置中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，但对一般的机械设备，工业生产过程

气动信号的传递速度是能满足工作要求的。(2)空气的压缩性比较大，因此气动装置的动作稳定性较差，外载变化时，

对工作速度的影响较大。(3)由于工作压力低，气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于10～40

KN,且传动效率低。(4)噪音较大，尤其是在排气时需加消声器。行业名称应用场合举例机床工业磨床、铣床、拉床、刨床、压力机、自动车床、组合车床、数控机床、加工中心等工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械起重机、叉车、装卸机械、皮带运输机、液压千斤顶等矿山机械开采机、凿岩机、开掘机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、平地机等农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机和农用机的悬挂装置等冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等轻工机械注塑机、打包机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车转向器、减振器等船舶港口机械起货机、起锚机、舵机等铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.2

液压与气压传动的应用表0-1液压传动在各行业中的应用0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.2

液压与气压传动的应用气压传动的应用也相当普遍，许多机器设

备中都装有气压传动系统。在工业各个领域，

如机械、电子、钢铁、车辆、制造、橡胶、纺

织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等，

气压传动技术已成为其基本组成部分。在尖端

技术领域(如核工业和宇航)中，气压传动技

术也占据着重要的地位。1.液压传动的发展趋势