《机电1体化技术概论》课件-第5章液压与气动控制技术

第5章液压与气动控制技术章节5.1液压传动5.2气压传动5.3电液控制回路

第5章液压与气动控制技术学习要求1.了解液压传动的特点、系统的构成。2.掌握液压传动的工作原理、常用液压系统元件作用及图

形符号。3.掌握典型液压系统的分析方法。4.了解气压传动的特点、系统的构成。5.掌握气压传动的工作原理、常用气压系统元件作用及图

形符号。6.掌握典型气压系统的分析方法。7.了解电液控制系统的组成及作用。

第5章液压与气动控制技术

第5章液压与气动控制技术能量需求

第5章液压与气动控制技术机械能传递

第5章液压与气动控制技术直接驱动

第5章液压与气动控制技术原动机传动机构工作机机器组成一般主要由三部分组成

第5章液压与气动控制技术原动机工作机传动装置控制部分+→→如电动机、内燃机等完成机器工作任务的直接工作部分，如车床的刀架、汽车的车轮等由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围变化较宽，以及性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构。

第5章液压与气动控制技术原动机

第5章液压与气动控制技术原动机电机

第5章液压与气动控制技术传动机构机械传动：通过齿轮传动、带传动等机械零件直接把动力传送到执行机构的传递方式。电气传动：利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。流体传动：以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动和气压传动。传动装置用来传递运动和动力，通常分为机械传动、电气传动和流体传动。

第5章液压与气动控制技术机械传动皮带轮传动链条传动齿轮传动

第5章液压与气动控制技术液体流体气体即液压液，几乎不可压缩，相应的系统称为液压系统即压缩气体，具有较大的可压缩性，相应的系统称为气动系统液体传动是以液体作为工作介质进行能量（动力）传递的传动方式。液体传动分为液力传动和液压传动两种形式。液力传动主要是利用液体的动能来传递能量；而液压传动则是利用液体的压力能来传递能量。

第5章液压与气动控制技术液压传动技术应用

压力机盾构机（隧道掘进机）

第5章液压与气动控制技术航天飞机运送车海上石油钻井平台液压传动技术应用

第5章液压与气动控制技术如：火炮跟踪、飞机和导弹的动、炮塔稳定、海底石油探测平台固定、煤矿矿井支承、矿山用的风钻、火车的刹车装置、液压装载、起重、挖掘、轧钢机、数控机床、多工位组合机床、全自动液压车床、液压机械手等。发展应用

第5章液压与气动控制技术

目前，流体传动技术正在向着高压、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，向着用计算机控制的机电一体化方向发展。

发展趋势

流体技术+电气控制好比老虎插上翅膀，它把一人一刀变为无人多刀，把复杂工艺变为简单工艺，而今同计算机控制结合，又将进入一个崭新的历史阶段。

5.1液压传动5.1.1液压传动基本知识

液压传动是以液体（通常是液油）作为工作介质，利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。它通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机地组合成具有一定控制功能的传动系统。例如，可将来自液压泵电动机的机械能转换为压力能，又通过管路、控制阀等元件，经执行元件（液压缸或液压马达）将液体的压力能转换成机械能，驱动负载和实现执行机构的运动。

第5章液压与气动控制技术5.1.2液压传动工作原理液压千斤顶

5.1液压传动液压千斤顶工作原理图5.1.2液压传动工作原理1-小液压缸2-排油单向阀3-吸油单向阀4-油箱5-截止阀6-大液压缸

5.1液压传动特点（1）用具有一定压力的液体来传动（2）传动过程中必须经过两次能量转换（3）传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化5.1.2液压传动工作原理“工作压力取决于负载”，而与流入的液体多少无关

5.1液压传动5.1.2液压传动工作原理

液压传动是以密闭系统内液体（液压油）的压力能来传递运动和动力的一种传动形式，其过程是先将原动机的机械能转换为便于输送的液体的压力能，再将液体的压力能转换为机械能，从而对外作功。

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成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

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成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2026/9/17工作原理油路—图示、左位、右位换向—换向阀调速—节流阀调压—溢流阀机床工作台液压系统

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成2026/9/17液压缸：带动工作台（图中未示出）左右往复运动油箱：储存液压液液压泵：由电动机（图中未示出）驱动换向阀：改变工作台运动方向过滤器：去除杂质开停阀：起开停作用

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成2026/9/17换向阀：向右开停阀：向左

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成2026/9/17

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成节流阀：调整输入液压缸油液的流量开大节流阀，进入液压缸的油液就多，工作台的移动速度就快；反之，工作台的移动速度就慢。2026/9/17溢流阀：将多余的油液排回油箱

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成当油管中的油液对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液就能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。2026/9/17泵的卸载当开停阀推到右极限位置时，油液经开停阀和油管直接排回油箱，泵出口压力降为零，工作台停止不动。

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成2026/9/17以机床工作台液压系统为例。主要包括动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件、传动介质等五部分。

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成2026/9/17一、液压传动系统的构成

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成它的功能是将原动机输入的机械能转换成为流体的压力能，以驱动执行元件运动。如液压系统中的液压泵，向系统提供压力油。1、动力元件（装置）2026/9/17一、液压传动系统的构成

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成它的功能是将流体的压力能转换为机械能，以驱动工作部件。如作直线运动的液压缸，作旋转运动的液压马达。2、执行元件2026/9/17一、液压传动系统的构成

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成对系统中油液压力、流量和流动方向进行调节和控制的元件。如溢流阀、节流阀、换向阀等。3、控制调节元件2026/9/17一、液压传动系统的构成

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成系统中除上述三部分以外的其它元件。如油箱、过滤器、油管等。4、辅助元件2026/9/17一、液压传动系统的构成

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成其作用是传递实现运动和动力的。如液压油。5、传动介质2026/9/17二、液压传动系统的符号

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成右图是一种半结构的工作原理图，直观性强，容易理解，但绘制较麻烦。使用国家标准的“液压与气动”图形符号，简单明了，容易绘制。2026/9/17二、液压传动系统的符号

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成2026/9/17二、液压传动系统的符号

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成图形符号只表示元件功能，不表示元件结构和参数，简单明了，易于绘制。例如：油箱液压缸2026/9/17

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成例如：液压泵过滤器（气压泵三角形不涂黑）（形象）二、液压传动系统的符号图形符号2026/9/17

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成例如：溢流阀节流阀（中间窄，表示节流；有箭头表示可调，无箭头表示不可调）（形象）二、液压传动系统的符号图形符号2026/9/17

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成例如：换向阀（X位X通：方框表示位置，有二位、三位；各口表示通路，有二、三、四、五通）二、液压传动系统的符号图形符号2026/9/17三、液压传动系统主要优缺点

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成优点1、液压传动能方便地实现无级调速，调速范围大。2、在相同功率情况下，液压传动能量转换元件的体积小，重量较轻。3、液压传动工作平稳，反应速度快，冲击小，能高速启动、制动和换向。4、液压系统便于实现过载保护。5、液压系统操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。6、油液元件能够自行润滑，元件的使用寿命长。7、液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，故便于设计、制造。2026/9/17三、液压传动系统主要优缺点

5.1液压传动5.1.3液压传动系统的组成缺点1、由于泄露及流体的可压缩性，使它们无法保证严格的传动比。2、液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作，且易污染环境。3、不宜远距离输送动力。4、油液元件制造精度要求高，加工装配较困难，且对油液的污染较敏感。5、由于液压元件和工作介质都在封闭的油路内工作，发生故障不易检查。2026/9/17

5.1液压传动5.1.4典型液压传动系统一、方向控制回路液压自动换向回路电磁铁1YA通电时进油路：液压泵1→换向阀2左位P口→A口→液压缸左腔。回油路：液压缸右腔→换向阀2左位B口→T口→油箱。电磁铁1YA断电时进油路：液压泵1→换向阀2右位P口→B口→液压缸右腔。回油路：液压缸左腔→换向阀2右位A口→T口→油箱。2026/9/17

5.1液压传动5.1.4典型液压传动系统一、方向控制回路电磁换向阀换向回路工作过程1YA通电，换向阀左位工作，液压缸左侧进油，液压缸活塞向右运动，当碰上限位开关2时，2YA通电、1YA断电，换向阀切换到右位工作，液压缸右腔进油，活塞向左运动。当碰上限位开关1时，1YA通电、2YA断电，换向阀切换到左位工作，液压缸左腔进油，活塞又向右运动。当1YA和2YA都断电时，换向阀处于中位，活塞停止运行。2026/9/17

5.1液压传动5.1.4典型液压传动系统二、压力控制回路调压回路工作原理这种调压回路在定量泵节流调速系统中应用。由图可见，由于泵的流量大于通过调速阀进入液压缸中的流量，油压升高到溢流阀的调定值后顶开溢流阀，多余的油流回油箱。在溢流的过程中，系统的油压与溢流阀弹簧力保持平衡，使系统在不断溢流的过程中保持压力基本稳定。2026/9/17

5.1液压传动5.1.4典型液压传动系统二、压力控制回路卸荷回路工作原理采用H型中位滑阀机能的三位四通电磁换向阀来实现卸荷的回路。当换向阀的两个电磁铁1YA与2YA都断电时，液压泵输出的油液经换向阀中间通道直接流回油箱，实现液压泵卸荷。2026/9/17

5.1液压传动5.1.4典型液压传动系统三、速度控制回路进油节流调速回路工作原理节流阀安装在进油路上，液压泵输出的油液经节流阀进入液压缸左腔，推动活塞向右运动，多余的油液自溢流阀回油箱。调节节流阀的开口大小，即可调节进入液压缸的流量，从而改变液压缸的运动速度。2026/9/17

5.1液压传动5.1.4典型液压传动系统三、速度控制回路速度换接回路工作原理当1YA通电、2YA断电、3YA通电时，活塞向右快速移动，液压缸右腔的油液经换向阀1的左位和换向阀2的右位直接流回油箱。当3YA断电时，回油则经调速阀3流回油箱，活塞向右运动的速度由快速转为慢速。

5.2气压传动5.2.1气压传动基本知识气动技术是以压缩空气作为动力源驱动气动执行元件完成一定的运动规律的应用技术。气动技术在工业生产中应用十分广泛，它可以应用于包装、进给、计量、材料的输送、工件的转动与翻转、工件的分类等场合，还可车、铣、钻、锯等机械加工的过程。

5.2气压传动5.2.2气压传动工作原理

气压传动系统的工作原理是利用空气压缩机将电动机或其它原动机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和辅助元件的配合下，通过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。

5.2气压传动5.2.2气压传动工作原理1-空气压缩机2-后冷却器3-分水排水器4-储气罐5-空气过滤器

6-减压阀7-油雾器8-行程阀9-气控换向阀气缸10-气缸11-工料

气动剪切机工作原理图

空气剪切机设备

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成典型系统组成1-安全阀2-空气压缩机3-储气罐

4-减压阀5、6-换向阀7-流量控制阀8、9-气缸10、11-消声器12-油雾器13-过滤器点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本气压传动系统动力元件

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成一、气压传动系统的组成执行元件控制元件辅助元件工作介质

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成一、气压传动系统的组成1、动力元件它将原动机（如电动机）供给的机械能转变为气体的压力能，为各类气动设备提供动力。用气量较大的厂矿一般都专门建立压缩空气站，通过输送管道统一向各用气点分配压缩空气。

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成一、气压传动系统的组成2、执行元件

它能将气体的压力能转换为机械能，输出力和速度（或转矩和转速），以驱动工作部件。如气缸和气马达。

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成一、气压传动系统的组成3、控制元件它用以控制压缩空气的压力、流量和流动方向,以保证执行元件具有一定的输出力和速度。这类元件包括压力阀、流量阀、方向阀和逻辑元件等。

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成一、气压传动系统的组成4、辅助元件除上述三类元件辅助元件。如过滤器、干燥器、消声器、油雾器和管件等。5、工作介质

主要是压缩空气。

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成二、气压传动系统的符号1、气压动力元件-空气压缩机（a）一般符号(b)单向定量泵(c)单向变量泵图

气压泵的图形符号

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成二、气压传动系统的符号2、气缸普通气缸——在结构上只有一个活塞和一个气缸杆双作用气缸——两个方向上都受气压控制的气缸单作用气缸——只有一个方向上是受气压控制的气缸预缩型单作用气缸预伸型单作用气缸双作用气缸单作用气缸

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成二、气压传动系统的符号3、压力控制阀

压力控制阀常用图形符号（a）减压阀图形符号（b）顺序阀图形符号（c）溢流阀图形符号

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成二、气压传动系统的符号4、方向控制阀

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成二、气压传动系统的符号5、流量控制阀

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成三、气压传动系统主要优缺点优点：（1）气动装置结构简单、轻便、安装维护简单，压力等级低，故使用安全。（2）工作介质是取之不尽、用之不竭的空气，排气处理简单，不污染环境，成本低。（3）输出力及工作速度的调节非常容易。气缸的动作速度一般为50～500mm/s，比液压和电气方式的动作速度快。（4）可靠性高，使用寿命长。电气元件的有效动作次数约为数百万次，而SMC的一般电磁阀的寿命大于3000万次，小型阀超过1亿次。

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成三、气压传动系统主要优缺点优点：（5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气。可以在短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应；可实现缓冲，对冲击负载和过负载有较强的适应能力；在一定条件下，可使气动装置有自我保护能力。（6）全气动控制具有放火、防爆、耐潮的能力。与液压方式相比，气动方式可以在高温场合下使用。（7）由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。

5.2气压传动5.2.3气压传动系统的组成三、气压传动系统主要优缺点缺点：（1）由于空气又压缩性，气缸的动作速度易随负载的变化而变化。采用气液联动方式可以克服这一缺陷。（2）气缸在低速运行时，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。（3）虽然在许多应用场合，气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。（4）有较大的排气噪音。（5）因空气无润滑性能，故在气路中一般应设置供油润滑装置。

5.2气压传动5.2.4典型气压传动系统一、方向控制回路

单作用气缸换向回路（a）单作用气缸直接控制换向回路