液压及气压传动03XIU

1、School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 液压缸是实现直线往复运动的执行液压缸是实现直线往复运动的执行元件元件 。液压与气压传动中的执行元件是将流体的压力能转液压与气压传动中的执行元件是将流体的压力能转化为机械能的元件。它驱动机构作直线往复或旋转化为机械能的元件。它驱动机构作直线往复或旋转（或摆动）运动，其输入为压力和流量，输出为力（或摆动）运动，其输入为压力和流量，输出为力和速度，或转矩和转速。和速度，或转矩和转速。

2、School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 所示为所示为，活塞两侧的活塞，活塞两侧的活塞杆直径相等它的进、出油口杆直径相等它的进、出油口位于缸筒两端。当位于缸筒两端。当和和相同时，两个方相同时，两个方向上输出的向上输出的和和是是相等的。其值为：相等的。其值为： 双杆活塞缸双杆活塞缸缸筒固定缸筒固定School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 式中式中 活塞的有效面积；活塞的有效面积； 、活塞和活塞杆的直径；活塞和活塞杆的直径； 输入流量；输入流量； 、缸的进、出口压力；缸的

3、进、出口压力； 、缸的机械效率、容积效率。缸的机械效率、容积效率。mm)()()( 222121214dDppAppFF )(VV22214dDqAqvv 这种安装形式，这种安装形式，占，占地面积大，地面积大，。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院图图3-1b所示为所示为。 双杆活塞缸双杆活塞缸活塞杆固定活塞杆固定工作台移动范围为缸筒有效行工作台移动范围为缸筒有效行程的两倍，故程的两倍，故 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 两腔的有效工作面积不相等，两

4、腔的有效工作面积不相等，因此在两腔分别输入相同流因此在两腔分别输入相同流量的情况下，活塞的往复运量的情况下，活塞的往复运动速度不相等。动速度不相等。 单杆活塞缸单杆活塞缸向右运动向右运动 向左运动向左运动School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院单杆活塞缸的单杆活塞缸的和和计算式如下：计算式如下： mmdDpDpApApF )()(222212211144mmDpdDpApApF 222211221244)()(2114DqAqvVV )(22224dDqAqvVV School of Mechanical Engineering上

5、海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 差动液压缸差动液压缸差动连接时因回油腔的油液进入左腔，提高活差动连接时因回油腔的油液进入左腔，提高活塞运动速度，其推力和速度按下式计算塞运动速度，其推力和速度按下式计算 ：mmdpAApF 2121134)( 3231vAqvA22134dqAAqv School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 差动液压缸差动液压缸考虑容积效率VV 234dqv 向液压缸右腔输油，而左腔通油箱活塞向液压缸右腔输油，而左腔通油箱活塞便向左运动，推力和速度与便向左运动，推力和速度与相同。如要求相同。如要求 和活塞向

6、左运和活塞向左运动的速度动的速度 相等，即相等，即则则dD2School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 柱塞式液压缸柱塞式液压缸单柱塞缸单柱塞缸 双柱塞缸双柱塞缸缸筒缸筒 柱塞柱塞单柱塞缸只能实现一个方向运动，反单柱塞缸只能实现一个方向运动，反向要靠外力，如向要靠外力，如所示。用两个所示。用两个柱塞缸组合，如柱塞缸组合，如所示，也能用所示，也能用压力油实现往复运动。柱塞运动时，压力油实现往复运动。柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，缸由缸盖上的导向套来导向，因此，缸筒内壁不需要精加工。它筒内壁不需要精加工。它。mmdppAF

7、424dqAqvVV 式中式中 柱塞直径柱塞直径 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 单作用式三级同步伸缩液压缸单作用式三级同步伸缩液压缸外缸筒外缸筒 一级活塞缸筒一级活塞缸筒二级活塞缸筒二级活塞缸筒 三级活塞三级活塞School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院由由或或套装而成，前一级缸的活塞杆是后套装而成，前一级缸的活塞杆是后一级缸的缸筒。伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可保持一级缸的缸筒。伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸。很小的结

8、构尺寸。在各级活塞依次伸出时，液压缸的有效面积是逐级变化的。在各级活塞依次伸出时，液压缸的有效面积是逐级变化的。，则液压缸的输出推力和速度也逐级变化。，则液压缸的输出推力和速度也逐级变化。其值为其值为 ：miiiDpF 24 24iViiDqv 式中式中 i第第i级活塞级活塞 这种液压缸起动时，活塞有效面积这种液压缸起动时，活塞有效面积最大，因此，输出推力也最大。随着行程最大，因此，输出推力也最大。随着行程逐级增长，推力随之逐级减小；速度则逐逐级增长，推力随之逐级减小；速度则逐级增快。如欲推力和速度始终保持恒定，级增快。如欲推力和速度始终保持恒定，可采用同步伸缩液压缸可采用同步伸缩液压缸 。S

9、chool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 单杆活塞式液压缸结构单杆活塞式液压缸结构活塞杆活塞杆 防尘圈防尘圈 活塞杆密封活塞杆密封 活塞杆导向环活塞杆导向环 、 、反衬密封圈反衬密封圈 、 、OO型密封型密封 活塞前缓冲活塞前缓冲 活塞活塞 活塞密封活塞密封 、低摩密封低摩密封 螺螺钉止动销钉止动销 止动销止动销 密封圈密封圈 前缸盖前缸盖 法兰法兰 可调缓冲器可调缓冲器 螺纹止动销螺纹止动销 缸筒缸筒 后缓冲套后缓冲套 后止动环后止动环 后缸盖后缸盖School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学

10、院上海电机学院机械学院从从可以看到，液压缸的结构可以分为可以看到，液压缸的结构可以分为和和、和和、和和五个部分五个部分 。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院采用采用，、，但，但。为为，但是，这种结构，但是，这种结构，。 缸筒和缸盖结构缸筒和缸盖结构11缸盖缸盖 22缸筒缸筒 33压板压板 44半环半环 55防松螺母防松螺母 66拉杆拉杆School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 缸筒和缸盖结构缸筒和缸盖结构11缸盖缸盖 22缸筒缸筒 33压板压板 44半环半环

11、55防松螺母防松螺母 66拉杆拉杆为为，。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院为为，。为为，。 缸筒和缸盖结构缸筒和缸盖结构缸盖缸盖 缸筒缸筒 3 3压板压板 半环半环 防松螺母防松螺母 拉杆拉杆School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院和和等，等，但，但。，但，但。此外，在尺寸较小的场合，活此外，在尺寸较小的场合，活塞和活塞杆也有制成整体式结塞和活塞杆也有制成整体式结构的构的 活塞和活塞杆的结构活塞和活塞杆的结构a a）螺纹式连接螺纹式连接 b b）半环式连接半环

12、式连接11弹簧卡圈弹簧卡圈 22轴套轴套 33螺母螺母 44半环半环 55压板压板 66活塞活塞 77活塞杆活塞杆School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 用来防止液压系统油液用来防止液压系统油液的内外泄漏和防止外界杂质侵入。的内外泄漏和防止外界杂质侵入。它的密封机理、结构等将在第五它的密封机理、结构等将在第五章中详述章中详述 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 是利用是利用或或移动到接近终移动到接近终点时，将点时，将和和之间的一部分油液封之间的一部分油液封住

13、，迫使油液从住，迫使油液从或或中挤出，中挤出，。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 液压缸缓冲装置的工作原理（缓冲柱塞的形式）液压缸缓冲装置的工作原理（缓冲柱塞的形式）a a）反抛物线式反抛物线式 b b）阶梯圆柱式阶梯圆柱式 c c）节流口变化式节流口变化式 d d）单圆柱式单圆柱式 e e）环形缝隙环形缝隙 f f）圆锥台式圆锥台式School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 最常用的则是最常用的则是和和 。 各种缓冲装置的缓冲压力曲线各种缓冲装置的缓冲压力曲线

14、 11单圆柱式单圆柱式 22圆锥台式圆锥台式 33阶梯阶梯 圆柱式圆柱式 44反抛物线式反抛物线式 55理想曲线理想曲线School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 节流口可调式缓冲装置（节流口可调式缓冲装置（），油液只能通过针形节流阀流出，使活塞油液只能通过针形节流阀流出，使活塞制动。制动。调节节流阀的开口，可改变制动阻力的调节节流阀的开口，可改变制动阻力的大小。大小。， 。 液压缸缓冲装置的工液压缸缓冲装置的工作原理（缓冲柱塞的形式）作原理（缓冲柱塞的形式）School of Mechanical Engineering上海电机学

15、院机械学院上海电机学院机械学院 节流口变化式缓冲装置节流口变化式缓冲装置缓冲柱塞上开有变截面的轴向三角形节缓冲柱塞上开有变截面的轴向三角形节流槽。流槽。，回油腔油液只能经，回油腔油液只能经过三角槽流出，因而使活塞受到制动作过三角槽流出，因而使活塞受到制动作用。用。，三角槽通流截面逐渐，三角槽通流截面逐渐变小，阻力作用增大，缓冲作用均匀，变小，阻力作用增大，缓冲作用均匀，冲击压力较小，制动位置精度高冲击压力较小，制动位置精度高 。 液压缸缓冲装置的工液压缸缓冲装置的工作原理（缓冲柱塞的形式）作原理（缓冲柱塞的形式）School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学

16、院上海电机学院机械学院 用来排除积聚在液压缸用来排除积聚在液压缸内的空气。内的空气。 排气装置排气装置 排气阀排气阀 排气塞排气塞School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 是指它在稳态下工作时的各项参数间的关系是指它在稳态下工作时的各项参数间的关系 。液压缸的液压缸的和和的数值由的数值由和和决定，由本章决定，由本章第一节有关公式求出。第一节有关公式求出。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院液压缸难免会存在泄漏，它的液压缸难免会存在泄漏，它的可用下式表示：可用下式

17、表示： qqqqqV111 式中式中 q输入液压缸的流量；输入液压缸的流量； q1液压缸的泄漏流量。液压缸的泄漏流量。 与与有关。有关。，较小，较小，；，就大，就大，就低。就低。 BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院，要克服密封装置和导向部分的摩擦力，就会造成机，要克服密封装置和导向部分的摩擦力，就会造成机械损失，把这些损失折算成压力损失械损失，把这些损失折算成压力损失p，则，则可表示为：可表示为： pp 1m 式中式中 p液压缸的工作压力。液压缸的工作压力。 液压缸的机械效率，一般在额定压力下，可取液压缸的机械效率，

18、一般在额定压力下，可取m=0.9。 液压缸的总效率为：液压缸的总效率为： mV BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 是气动系统中使用最多的是气动系统中使用最多的执行元件，它以压缩空气为动执行元件，它以压缩空气为动力驱动机构作直线往复运动。力驱动机构作直线往复运动。气缸的分类如气缸的分类如所示。所示。 气缸的类型气缸的类型School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 普通型单活塞杆双作用气缸普通型单活塞杆双作用气缸11后缸盖后缸盖 22缓冲节流阀缓冲节流阀 3

19、 3、77密封圈密封圈 44活塞密封圈活塞密封圈 55导向环导向环 66磁性环磁性环88活塞活塞 99缓冲柱塞缓冲柱塞 1010活塞杆活塞杆 1111缸筒缸筒 1212缓冲密封圈缓冲密封圈1313前缸盖前缸盖 1414导向套导向套 1515防尘组合密封圈防尘组合密封圈School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院所示为所示为，在，在的一侧装有使的一侧装有使退回的退回的，在，在上开有上开有。 普通型单活塞杆单作用气缸普通型单活塞杆单作用气缸11后缸盖后缸盖 2 2、88橡胶缓冲垫橡胶缓冲垫 33活塞密封圈活塞密封圈 44导向环导向环 55

20、活塞活塞 66缸筒缸筒77弹簧弹簧 99活塞杆活塞杆 1010前缸盖前缸盖 1111螺母螺母 1212导向套导向套 1313卡环卡环School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院没有普通气缸的刚性活塞杆，它利用活塞直接或间接实现没有普通气缸的刚性活塞杆，它利用活塞直接或间接实现往复直线运动。这种气缸往复直线运动。这种气缸，。在自动化系统、气动机器人中获得了大量应。在自动化系统、气动机器人中获得了大量应用用 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 无杆气缸无杆气缸1节流阀

21、节流阀 2缓冲柱塞缓冲柱塞 3密封带密封带 4防尘不锈钢带防尘不锈钢带 5活塞活塞 6滑块滑块 7管状体管状体所示为所示为。在气缸筒。在气缸筒轴向开有一条槽，在气轴向开有一条槽，在气缸两端设置空气缓冲装缸两端设置空气缓冲装置。置。带动与负载相带动与负载相连的连的一起在槽内移一起在槽内移动，且借助缸体上的一动，且借助缸体上的一个管状沟槽防止其产生个管状沟槽防止其产生旋转。因防泄漏和防尘旋转。因防泄漏和防尘的需要，在开口部采用的需要，在开口部采用和和固定在两侧端盖固定在两侧端盖上上 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院这种气缸适

22、用缸径这种气缸适用缸径，最大行程在缸径，最大行程在缸径时可达时可达。气缸运动速度高，可达。气缸运动速度高，可达。，因此在使用中必须考虑滑块上所受的径向和，因此在使用中必须考虑滑块上所受的径向和轴向负载。轴向负载。，必须增加导向机构。若需用无杆气，必须增加导向机构。若需用无杆气缸构成气动伺服定位系统，可用内置式位移传感器的无杆气缸。缸构成气动伺服定位系统，可用内置式位移传感器的无杆气缸。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院所示为所示为。在活塞上安装了一。在活塞上安装了一组高磁性的稀土永久磁环，磁力组高磁性的稀土永久磁环，磁力线

23、穿过薄壁筒（不锈钢或铝合金线穿过薄壁筒（不锈钢或铝合金非导磁材料）作用在缸筒外面的非导磁材料）作用在缸筒外面的另一组磁环套上。另一组磁环套上。，两者间具有很强的吸，两者间具有很强的吸力，力，则通过磁力线带动缸筒外的，则通过磁力线带动缸筒外的磁环套与负载一起移动。在气缸磁环套与负载一起移动。在气缸行程两端设有空气缓冲装置。行程两端设有空气缓冲装置。 磁性气缸磁性气缸它的它的是：是：，。当速度快、负载大时，。当速度快、负载大时，因此最大行程受到限制，因此最大行程受到限制 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院又称又称，是指在气缸活

24、塞上置有永久磁环，是指在气缸活塞上置有永久磁环，利用直接安装在缸筒上的行程开关来检测气缸活塞位置的一种气缸。利用直接安装在缸筒上的行程开关来检测气缸活塞位置的一种气缸。一般的普通气缸、无杆气缸、磁性气缸、制动气缸、摆动马达、手一般的普通气缸、无杆气缸、磁性气缸、制动气缸、摆动马达、手指气缸等都能构成开关气缸。与以往在活塞杆端部设置挡块用行程指气缸等都能构成开关气缸。与以往在活塞杆端部设置挡块用行程控制阀发讯来检测行程的方法相比，用开关气缸使控制阀发讯来检测行程的方法相比，用开关气缸使， 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院所

25、示为开关气缸。用于气所示为开关气缸。用于气缸发讯的行程开关有三种：缸发讯的行程开关有三种：、和和无论何种行程开关，在使用时都无论何种行程开关，在使用时都必须了解它的开关性能必须了解它的开关性能 。 开关气缸开关气缸1磁铁磁铁 2舌簧开关舌簧开关 3显示器显示器 4保护电路保护电路School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 制动装置工作原理制动装置工作原理a）自由状态自由状态 b）制动状态制动状态1复位弹簧复位弹簧 2制动钳制动钳 3制动弹簧制动弹簧 4制动活塞制动活塞 5活塞杆活塞杆School of Mechanical Engi

26、neering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 手指气缸手指气缸 b）摆动手指摆动手指所示为所示为，活塞杆上，活塞杆上有一个环形槽，由于手指耳轴与环形槽相有一个环形槽，由于手指耳轴与环形槽相连，因而手指可同时移动且连，因而手指可同时移动且，并，并确保确保 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 旋转运动执行元件旋转运动执行元件 是实现是实现或或的执行元件的执行元件 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院所示为所示为。和和4固固定不动，定不动，可在可在的

27、孔内移动，的孔内移动，与与相交一个相交一个。高压油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，处。高压油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，处在高压腔中的柱塞被顶出，压在斜盘上，在高压腔中的柱塞被顶出，压在斜盘上，可分解为两个分力，可分解为两个分力，和和，带动，带动转动。转动。 轴向柱塞式液压马达的轴向柱塞式液压马达的工作原理工作原理1斜盘斜盘 2缸体缸体 3柱塞柱塞 4配油盘配油盘 5马达轴马达轴School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 轴向柱塞式液压马达的轴向柱塞式液压马达的工作原理工作原理1斜盘斜盘 2缸体缸体 3柱塞柱塞 4配油盘配油

28、盘 5马达轴马达轴设设和和，则在柱塞上产生的，则在柱塞上产生的为：为： sintansinRFRFrFTxyyi 式中式中 柱塞在缸体中的分布圆半径柱塞在缸体中的分布圆半径 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 轴向柱塞式液压马达的轴向柱塞式液压马达的工作原理工作原理1斜盘斜盘 2缸体缸体 3柱塞柱塞 4配油盘配油盘 5马达轴马达轴液压马达产生的转矩应是处于高压腔柱塞产生转矩的总和，即液压马达产生的转矩应是处于高压腔柱塞产生转矩的总和，即 sintanRFTx 随着随着的变化，每个柱塞产生的转矩也发生变化，故液压马达的变化，每

29、个柱塞产生的转矩也发生变化，故液压马达产生的产生的也是也是，它的脉动情况和讨论液压泵流量脉动，它的脉动情况和讨论液压泵流量脉动时的情况相似时的情况相似 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院是指液压马达是指液压马达进口处的压力；进口处的压力；是指液压马达在是指液压马达在条件下，按条件下，按规定规定 。 是指液压马达轴是指液压马达轴由其由其的的得到的油液体积得到的油液体积 ；是指在是指在的情况下，由的情况下，由得到得到所需输入油液的流量所需输入油液的流量 。School of Mechanical Engineering上海电机

30、学院机械学院上海电机学院机械学院：由于有：由于有，为了达到液压马达要求的转速，实，为了达到液压马达要求的转速，实际输入的际输入的 须须。容积效率。容积效率 为：为：qqtV ：由于有：由于有，液压马达的，液压马达的一定一定。因此机械效率为。因此机械效率为 ：tmTT School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院液压马达的液压马达的为：为： mV 液压马达液压马达 为为：pqP i液压马达液压马达为为 ：nTTP 2 o式中式中 液压马达进、出口的压力差；液压马达进、出口的压力差； 液压马达的角速度和转速。液压马达的角速度和转速。Sch

31、ool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院液压马达能产生的液压马达能产生的 为：为：pVT 21t液压马达输出的液压马达输出的为：为：m pVT 21液压马达的液压马达的时，马达的时，马达的为：为： VqnV School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院液压马达和液压泵结构基本相同，按液压马达和液压泵结构基本相同，按分有分有、和和等几种。按等几种。按可分为可分为和和两大类两大类 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械

32、学院高速液压马达的高速液压马达的通常为通常为、和和等，其等，其是是（一般高于（一般高于）、）、，故又称，故又称。具有具有、及及等优点；其缺点是等优点；其缺点是、等。等。具有具有、及及等优点；其缺点是等优点；其缺点是、。目前，叶片式液压马达的最高转速有的已达目前，叶片式液压马达的最高转速有的已达。具有具有、和和等等；其；其是是、。按其结构特点又可分为。按其结构特点又可分为和和两类两类 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 轴向点接触柱塞式液压马轴向点接触柱塞式液压马达结构图达结构图1轴轴 2斜盘斜盘 3轴承轴承 4鼓轮鼓轮 5

33、弹簧弹簧 6传动销传动销 7缸体缸体 8配油盘配油盘 9柱塞柱塞 10推杆推杆所示是所示是。在。在和和间装入间装入，在鼓轮的圆周上均，在鼓轮的圆周上均匀分布着匀分布着，液压力作用在柱，液压力作用在柱塞上并通过推杆作用的斜盘上，推塞上并通过推杆作用的斜盘上，推杆在斜盘反作用力的作用下产生一杆在斜盘反作用力的作用下产生一个对个对的转矩，迫使鼓轮转动，又的转矩，迫使鼓轮转动，又通过传动键带动马达轴，同时通过通过传动键带动马达轴，同时通过带动缸体旋转。缸体在带动缸体旋转。缸体在和柱塞孔内的压力油作用下贴紧在和柱塞孔内的压力油作用下贴紧在上上 。School of Mechanical Engineer

34、ing上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 轴向点接触柱塞式液压马轴向点接触柱塞式液压马达结构图达结构图1轴轴 2斜盘斜盘 3轴承轴承 4鼓轮鼓轮 5弹簧弹簧 6传动销传动销 7缸体缸体 8配油盘配油盘 9柱塞柱塞 10推杆推杆这种结构使缸体和柱塞只受轴向力，这种结构使缸体和柱塞只受轴向力，因而因而、和和磨损均匀，又缸体内孔与马磨损均匀，又缸体内孔与马达轴的接触面较小，有一定的自位达轴的接触面较小，有一定的自位作用，使缸体的作用，使缸体的和和贴合好，减小了端面间贴合好，减小了端面间的泄漏，并使配油盘表面磨损后能的泄漏，并使配油盘表面磨损后能得到自动补偿得到自动补偿 。这种液压马达的斜盘的这

35、种液压马达的斜盘的，所以是一种所以是一种 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院的的是是、，可，可在马达轴转速为在马达轴转速为，可达，可达。所以又称。所以又称 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院分为分为和和两大类。两大类。，转子旋转一周，每个柱塞往复工作一次。它又有，转子旋转一周，每个柱塞往复工作一次。它又有和和之分。径向柱塞式单作用液压马达，主轴是偏心的。多作用液压之分。径向柱塞式单作用液压马达，主轴是偏心的。多作用液压马达，设有导轨曲线，曲线的数目就是

36、作用次数，转子旋转一周，马达，设有导轨曲线，曲线的数目就是作用次数，转子旋转一周，每个柱塞往复工作多次。它同样有径向和轴向之分。单作用马达每个柱塞往复工作多次。它同样有径向和轴向之分。单作用马达，。但存在。但存在，。多作用马达。多作用马达，可得，可得。但其。但其， 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 连杆型单作用径向柱塞式液压马达原理图连杆型单作用径向柱塞式液压马达原理图壳体壳体 柱塞柱塞 连杆连杆 曲轴曲轴 配油轴配油轴所示为所示为。在。在内有内有，通过通过与与相连相连接，连杆的接，连杆的与与的偏心轮外圆接触，的偏心轮外

37、圆接触，与与用用相连相连 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院压力油经压力油经进入进入马达的进油腔后，通马达的进油腔后，通过过、进入相应的柱塞缸的进入相应的柱塞缸的顶部，作用在柱塞上顶部，作用在柱塞上的液压作用力的液压作用力通过通过连杆作用于偏心轮中连杆作用于偏心轮中心心O1，它的切向分力，它的切向分力对曲轴旋转中心对曲轴旋转中心O形形成成，使曲轴逆时，使曲轴逆时针方向旋转。针方向旋转。，所以产生的转矩大，所以产生的转矩大小也不同。曲轴输出的小也不同。曲轴输出的总转矩等于与进油腔相总转矩等于与进油腔相通的柱塞所产生的转矩通的

38、柱塞所产生的转矩之和。此时之和。此时、与与相通，油液相通，油液经配油轴流回油箱。曲经配油轴流回油箱。曲轴旋转时带动配油轴同轴旋转时带动配油轴同步旋转，步旋转， 因此，因此，不断发不断发生变化，从而保证曲轴生变化，从而保证曲轴会连续旋转。若进、排会连续旋转。若进、排油口互换，则液压马达油口互换，则液压马达反转，过程与以上相同反转，过程与以上相同这种液压马达的这种液压马达的是是，但其但其是是和和， 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 多作用内曲线径向柱多作用内曲线径向柱塞液压马达结构原理图塞液压马达结构原理图1缸体缸体 2配油

39、轴配油轴 3柱塞柱塞 4横梁横梁5衬套衬套 6滚轮滚轮 7定子定子所示为所示为。马达的。马达的是固定的，其上有进油口和排油口。压是固定的，其上有进油口和排油口。压力油经配油窗口穿过力油经配油窗口穿过进入进入的的柱塞孔中，并作用于柱塞孔中，并作用于的底部，的底部，与与之间无刚性连接，在液压力之间无刚性连接，在液压力的作用下，的作用下，的顶部球面与的顶部球面与的的底部相接触，从而使底部相接触，从而使两端的两端的压向压向的内壁。的内壁。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 多作用内曲线径向柱多作用内曲线径向柱塞液压马达结构原理图塞液

40、压马达结构原理图1缸体缸体 2配油轴配油轴 3柱塞柱塞 4横梁横梁5衬套衬套 6滚轮滚轮 7定子定子在与在与接触处的接触处的的的对缸体产生转矩，使缸体对缸体产生转矩，使缸体及与其刚性连接的主轴转动；而及与其刚性连接的主轴转动；而则与柱塞底部的液压力相平衡。由则与柱塞底部的液压力相平衡。由于定子内壁由多段曲面构成，滚轮每经于定子内壁由多段曲面构成，滚轮每经过一段曲面，柱塞往复运动一次，故过一段曲面，柱塞往复运动一次，故。这种液压马达的这种液压马达的是是，。其。其是是， 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院是一种实现是一种实现的

41、执行元件。常用的有的执行元件。常用的有和和两种结构两种结构 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院所示为单叶片式摆动液压马达，压所示为单叶片式摆动液压马达，压力油从力油从进入进入，推动，推动和和一一起作逆时针方向转动，回油从缸筒的回油口起作逆时针方向转动，回油从缸筒的回油口排出。其摆动角度小于排出。其摆动角度小于300，用以用以隔开高低压腔。隔开高低压腔。 摆动液压马达摆动液压马达a）单叶片式单叶片式 1叶片叶片 2分隔片分隔片 3缸筒缸筒设设、，、，入入，摆动液压马达摆动液压马达、分别为分别为、。则。则和和为：为： mppR

42、RbT )(2121222 VRRbq )(21222 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 摆动液压马达摆动液压马达a）单叶片式单叶片式 b）双叶片式双叶片式1叶片叶片 2分隔片分隔片 3缸筒缸筒所示为所示为。它有两个它有两个、，其，其。， 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院的三个叶片等分布置，的三个叶片等分布置， 。如果在液压缸的活塞杆上带有齿条，使之和一小齿轮相啮合，则如果在液压缸的活塞杆上带有齿条，使之和一小齿轮相啮合，则当活塞杆伸缩时便能使小齿轮

43、作旋转运动。这种结构的液压缸也当活塞杆伸缩时便能使小齿轮作旋转运动。这种结构的液压缸也称为称为，其摆角可以超过，其摆角可以超过360。BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 是将压缩空气的能量转换为是将压缩空气的能量转换为或或的执行元的执行元件件 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 分类如分类如所示所示 ：表表3-2 气动马达的分类气动马达的分类School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院所

44、示为所示为，其主要由其主要由、及及构成。构成。压缩空气从输压缩空气从输进入，作用在进入，作用在。由于转子偏心安装，气压作用。由于转子偏心安装，气压作用在两侧叶片上产生转矩差，使转子按逆时针在两侧叶片上产生转矩差，使转子按逆时针方向旋转。做功后的气体从方向旋转。做功后的气体从排出。排出。若改变压缩空气输入方向，即可改变转子的若改变压缩空气输入方向，即可改变转子的转向。转向。 叶片式气动马达叶片式气动马达 1转子转子 2定子定子 3叶片叶片 一般在一般在、，其输出，其输出功率为功率为，转速为，转速为。叶片式气动马达起动。叶片式气动马达起动及低速时的特性不好，在转速及低速时的特性不好，在转速以下场合

45、使用时，必须要用以下场合使用时，必须要用减速机构。叶片式气动马达主要用于矿山机械和气动工具中。减速机构。叶片式气动马达主要用于矿山机械和气动工具中。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 叶片式气动马达的基本特性曲线叶片式气动马达的基本特性曲线转矩曲线转矩曲线 功率曲线功率曲线 流量曲线流量曲线所示为所示为。该曲线表明，。该曲线表明， 。由特性曲线可知，叶片式气动马达的由特性曲线可知，叶片式气动马达的。（），此时转速达最大值此时转速达最大值，气动马达的输出，气动马达的输出功率为零。功率为零。，气动马达停转，转速为零。，气动马达

46、停转，转速为零。此时输出功率也为零。此时输出功率也为零。，其转速为最大转速的一半，其转速为最大转速的一半，此时气动马达输出功率达最大值。此时气动马达输出功率达最大值。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院气动马达的气动马达的、转、转与与的关系可分别用下列式子表示的关系可分别用下列式子表示 00ppnn 00ppTT 式中式中 、实际工作压力下的转速、转矩；实际工作压力下的转速、转矩； 、设计工作压力下的转速、转矩；设计工作压力下的转速、转矩； 实际工作压力；实际工作压力； 设计工作压力设计工作压力 。School of Mech

47、anical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 有有和多和多，以双齿轮式应用最多。齿，以双齿轮式应用最多。齿轮可采用轮可采用、斜、斜和人和人。直齿轮气动马达可以正反旋。直齿轮气动马达可以正反旋转；斜齿轮和人字齿轮的气动马达则不能反转，但它们的效率比直转；斜齿轮和人字齿轮的气动马达则不能反转，但它们的效率比直齿轮的要高齿轮的要高 。具有具有、及及等优点，但等优点，但，。小型气。小型气动马达转速能高达动马达转速能高达；大型的能达到；大型的能达到，功率可，功率可达达5。齿轮式气动马达主要用于矿山工具。齿轮式气动马达主要用于矿山工具。 School of Mechanic

48、al Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 的的、均与摆动液压马均与摆动液压马达相似，这里不再赘述达相似，这里不再赘述 。BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 ，要在，要在的基础上，根据的基础上，根据来选择液压缸的来选择液压缸的，然后按，然后按、等确定等确定，进行，进行、和和，最后进行，最后进行 。一、液压缸的设计计算一、液压缸的设计计算School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 1）尽量使活塞杆在受拉力状态下）尽量使活塞杆在受拉力

49、状态下，或在受压状态下，或在受压状态下活塞杆应具有良好的活塞杆应具有良好的；2）液压缸各部分的结构尽可能）液压缸各部分的结构尽可能和和进行进行设计，尽量做到设计，尽量做到、，、和和；3）考虑）考虑和和；4）正确确定液压缸的）正确确定液压缸的和和。考虑液压缸的。考虑液压缸的，它，它只能一端定位只能一端定位 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 1） 根据根据和和，或，或和和，按，按本章有关算式确定后，再从本章有关算式确定后，再从标准中选取相近尺寸加以圆整。标准中选取相近尺寸加以圆整。 活塞杆受力情况活塞杆受力情况受受 拉拉 伸

50、伸受压缩，工作压力受压缩，工作压力p1/MPap155p17p17活塞杆直接活塞杆直接d（0.30.5）D（0.50.55）D（0.60.7）D0.7D3） 由最大工作行程决定。由最大工作行程决定。 2） 按工作时受力情况来决定，如按工作时受力情况来决定，如所示。对单杆活塞缸，所示。对单杆活塞缸， 值值也可由也可由 和和 来决定。按来决定。按标准进行圆整。行业标准标准进行圆整。行业标准规定了单杆活塞液压缸两腔面积比的标准系列规定了单杆活塞液压缸两腔面积比的标准系列 。表表3-3 机床液压缸活塞杆直径推荐值机床液压缸活塞杆直径推荐值School of Mechanical Engineering

51、上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 对于液压缸的对于液压缸的、和和处固定螺钉的直径，处固定螺钉的直径，在高压系统中，必须进行强度校核。在高压系统中，必须进行强度校核。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院在在、中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般决定，一般。在。在中，须中，须。 当当时为厚壁，按下式进行校核时为厚壁，按下式进行校核 131402yy.ppD School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 2Dpy 当当时为薄壁，时

52、为薄壁，可按下式校核可按下式校核 式中式中 缸筒内径；缸筒内径； 试验压力，当缸的额定压力试验压力，当缸的额定压力时，取时，取 ；时，取时，取； 缸筒材料的许用应用缸筒材料的许用应用，为材料抗拉强为材料抗拉强 度，度， 为安全系数，一般取为安全系数，一般取。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 Fd4 式中式中 活塞杆上的作用力活塞杆上的作用力; 活塞杆材料的许用应力，活塞杆材料的许用应力，。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 zkFd.s25 式中式中 液

53、压缸负载；液压缸负载； 螺纹拧紧系数，螺纹拧紧系数，； 固定螺栓个数；固定螺栓个数；螺栓材料许用应用，螺栓材料许用应用， 为材料屈服点为材料屈服点 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 活塞杆受轴向压缩负载时，其值活塞杆受轴向压缩负载时，其值 超过某一临界值超过某一临界值，就会失去，就会失去稳定。活塞杆稳定。活塞杆按下式进行校核按下式进行校核 。kknFF 式中式中 安全系数，一般取安全系数，一般取School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 当活塞杆的长细比当活塞

54、杆的长细比l/rk21yy222lEJFky y 式中式中 安装长度，其值与安装方式有关，见安装长度，其值与安装方式有关，见（）；）； 活塞杆横截面最小回转半径，活塞杆横截面最小回转半径， ； 柔性系数，其值见柔性系数，其值见） ； 由液压缸支承方式决定的末端系数，见由液压缸支承方式决定的末端系数，见； 活塞杆材料的弹性模量，对钢，可取活塞杆材料的弹性模量，对钢，可取 ； 活塞杆横截面惯性矩活塞杆横截面惯性矩 ；活塞杆横截面积活塞杆横截面积 ； 由材料强度决定的实验值，见由材料强度决定的实验值，见 ； 系数，具体数值见系数，具体数值见 。AJr/k School of Mechanical E

55、ngineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 21kyyl/r1202021yy当活塞杆的长细比当活塞杆的长细比 时，且时，且 时则时则 221 krlfAFky y 式式中中 安装长度，其值与安装方式有关，见安装长度，其值与安装方式有关，见（）；）； 活塞杆横截面最小回转半径，活塞杆横截面最小回转半径， ； 柔性系数，其值见柔性系数，其值见（） ； 由液压缸支承方式决定的末端系数，见由液压缸支承方式决定的末端系数，见； 活塞杆材料的弹性模量，对钢，可取活塞杆材料的弹性模量，对钢，可取 ； 活塞杆横截面惯性矩活塞杆横截面惯性矩 ；活塞杆横截面积活塞杆横截面积 ； 由材料强度决定

56、的实验值，见由材料强度决定的实验值，见 ； 系数，具体数值见系数，具体数值见 。AJr/k School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院主要是估计缓冲时缸内出现的主要是估计缓冲时缸内出现的，以便校核缸筒强度，另外还应校核以便校核缸筒强度，另外还应校核是否符合要求是否符合要求 。，背压腔内产生的，背压腔内产生的和工作产生的和工作产生的分别为（见图分别为（见图） ccclApE 1lFmvlApEfcpp 2221式中式中 缓冲腔中的平均缓冲压力；缓冲腔中的平均缓冲压力；高压腔中的油液压力；高压腔中的油液压力； 、缓冲腔、高压缓冲腔、高压

57、腔的有效工作面积；腔的有效工作面积； 式中式中 缓冲行程长度；缓冲行程长度； 工作部件质量；工作部件质量；工作部件运动速度；工作部件运动速度； 摩擦力。摩擦力。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院表示了：工作部件产生的表示了：工作部件产生的是是与与之和，再减去之和，再减去。当。当，即，即工作部件的机械能全部工作部件的机械能全部 被缓冲腔液体吸收时，则得被缓冲腔液体吸收时，则得 ccclAEp2 BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 是指气缸内压力随时

58、间变化的关系，如是指气缸内压力随时间变化的关系，如所示所示 气缸的压力特性曲线气缸的压力特性曲线，无杆腔内的，无杆腔内的为大气为大气压，有杆腔内的压，有杆腔内的为工作气压。为工作气压。，无杆腔与气源接通，因，无杆腔与气源接通，因其容腔小，气体以高速向无杆腔充气，其容腔小，气体以高速向无杆腔充气，并很快升至气源压力；同时有杆腔开始并很快升至气源压力；同时有杆腔开始向大气排气，但因其容腔大，故腔中气向大气排气，但因其容腔大，故腔中气体压力下降的速度较缓慢。当两腔的压体压力下降的速度较缓慢。当两腔的压力差力差超过起动压差后，活塞就超过起动压差后，活塞就开始向右运动。开始向右运动。， 。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 气缸的压力特性曲线气缸的压力特性曲线，活塞所受的，活塞所受的由由转为转为而而，使活塞，使活塞，无，无杆腔的杆腔的有所有所。若供气充分，活塞继续运动，。若供气充分，活塞继续运动，基本保持不变；