液压与气压传动课件-绪论

1液压与气压传动Hydraulic&PneumaticTransmission2教学要求

课程性质：

该课程是高等院校机械类专业学生的必修课，是专业基础课。

课程要求：

☆对液压与气压传动的特点、工作原理、构成、发展与应用概况以及流体力学基础知识有系统的认识和理解。

☆熟悉并掌握各类液压和气压元件的基本结构、工作原理和性能特点，具备选用和维修液压和气压元件的能力。

☆熟悉并掌握液压和气压基本回路的功能和本专业领域内一些典型液压和气压传动系统的特点，具备分析液压和气压传动系统的基本能力。3教学安排★

学时安排

总48学时，课内讲授40学时，实验8学时；课后作业每两周交一次；期末考试。

绪论2学时液压油液1学时液压流体力学5学时液压泵8学时液压马达与液压缸3学时液压控制元件8学时液压基本回路5学时典型液压传动系统2学时气源装置及气动元件4学时气动基本回路1学时气压程序系统设计1学时★

教学内容及学时分配4绪论Exordium

液压传动（HydraulicTransmission）—利用液体压力能实现运动和动力传动方式气压传动（PneumaticTransmission）—利用气体压力能实现运动和动力传动方式5本章内容

液压与气压传动的相关定义液压与气压传动的工作原理液压与气压传动的基本特征液压与气压传动的系统构成液压与气压传动的优、缺点液压与气压传动的发展应用6教学要求

理解液压传动和气压传动的基本概念，掌握液压和气压传动的基本原理、基本特征及其系统构成；了解液压传动的发展历程和未来发展趋势；了解液压传动的应用领域。7重点难点液压与气压传动的特点、原理和组成9相关定义10相关定义11相关定义一部完整的机器都是由原动机、传动装置和工作机构三部分组成。12相关定义一部完整的机器都是由原动机、传动装置和工作机构三部分组成。皮带轮传动齿轮传动链条传动13相关定义一部完整的机器都是由原动机、传动装置和工作机构三部分组成。14相关定义

液压传动：以液体为工作介质，主要是依靠液体的压力能来进行能量传递和控制的一种传动形式。工作压力在1MPa以上。气压传动：以气体为工作介质，主要是依靠气体的压力能来进行能量传递和控制的一种传动形式。工作压力在1MPa以下。

液力传动：以液体为工作介质，主要是依靠液体的动能来进行能量传递和控制的一种传动形式。

传动装置：主要有机械传动、电气传动和流体传动。流体传动又可分为液压传动、气压传动和液力传动。15工作原理液压缸液压泵

手柄1压下→小活塞3下移→工作容腔减小压力升高→单向阀4关闭，单向阀7打开→工作容腔油液经管道6进入液压缸9下腔→大活塞8上移，顶起重物

手柄1提起→小活塞3上移→工作容腔增大形成局部真空→单向阀4打开，单向阀7关闭→通过吸油管5从油箱吸油16工作原理17基本特征①

力比例关系

液压传动中工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。

力（或力矩）的传递是靠液体压力来实现的，或者说，力（或力矩）的传递是按帕斯卡原理（即静压传递原理）进行的。因此，也可以把液压传动称为“静压传动”。18基本特征②

运动关系

活塞移动速度正比于流入液压缸中油液流量。基于此，液压传动可以实现无级调速。活塞的运动速度反比于活塞面积，可以通过对活塞面积的控制来控制速度。

运动速度（或转速）的传递是按照“容积变化相等”的原则进行的。因此，有人把液压传动称为“容积式液体传动”。19基本特征③

功率关系

在不计各种功率损失的条件下，液压传动系统的输出功率等于输入功率，并且液压传动中的功率可以用压力p和流量q的乘积来表示。在液压传动中压力p和流量q是最基本、最重要的两个参数。20工作过程分析

液压传动以液体为工作介质

液压传动以液体的压力能传递动力

液压传动以液体的流量传递运动

液压传动过程中经过两次能量转换21结论液压传动是以液体为工作介质，以液体的压力传递动力的传动方式传动过程中必须经过两次能量转换在液压传动系统中，系统的工作压力取决于负载；液压缸的运动速度取决于流量。传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化22系统构成半结构图原理图（符号）油箱滤油器液压泵节流阀换向阀换向阀溢流阀操纵杆管路液压缸工作台活塞机床工作台液压系统的工作原理图23系统构成气压传动系统的组成气压发生装置压力控制阀逻辑元件方向控制阀流量控制阀气缸行程开关消声器油雾器过滤器24系统构成（1）能源装置（或称动力元件，HydraulicPowerUnits）：把机械能转化成液体或气体压力能的装置。（2）执行装置（或称执行元件，HydraulicActuator）：把液体或气体压力能转化成机械能的装置。（3）控制调节装置（或称控制元件，HydraulicControlElements）：对液体或气体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。（4）辅助装置（或称辅助元件，HydraulicAssistantElements）：指以上三种组成部分以外的其它装置。（5）传动介质（TransmissionMedium）：传递能量的液体介质或空气，即各种液压工作介质和空气。25系统构成26系统举例注塑机液压系统图27系统构成28优缺点优点：

①体积小、重量轻、单位重量输出功率大。因为液压传动的动力元件可采用很高的压力（一般可达32MPa,个别场合更高），因此具有体积小、重量轻的特点。单位功率的重量远小于一般的电动机。

②可方便地实现大范围内的无级调速，其调速范围可达1：2000。

③操作控制方便，易于实现自动化。

④工作安全性好，易于实现过载保护。利用压力阀控制系统压力可以防止机器过载。缺点：

①易泄漏，传递效率偏低，在传递大功率时显得不够经济。②高温下不能使用。

③对污染比较敏感，使用和维护要求较高，故障排除比较困难。④噪声较大。29发展应用

第一阶段：液压传动从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生(1795年英国约瑟夫·布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,

又进一步得到改善。)，已有210多年的历史，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下，发展缓慢，几乎停滞。

气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助燃。从18世纪产业革命开始，逐渐应用于各类行业中。30发展应用第二阶段：上世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压元件，并首先应用于机床。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(F.Vikers)

发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。

20世纪初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。31发展应用

第三阶段：上世纪50、60、70年代，工艺水平有了很大提高，液压与气动技术也迅速发展，渗透到国民经济的各个领域：从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有流体传动与控制技术。第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了

“液压工业会”。近20~30年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。32发展应用

我国液压与气动技术从上世纪60年代开始发展较快，新产品研制开发和先进国家不差上下，但其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于工艺制造水平跟不上去，制造比较困难，材料性能不能满足设计需要，影响了我国流体传动技术的发展。33发展应用

我国液压（含液力，下同）、气动和密封件工业发展历程，大致可分为三个阶段。

20世纪50年代初到60年代初为起步阶段；

60~70年代为专业化生产体系成长阶段；

80~90年代为快速发展阶段。

其中，液压工业于50年代初从机床行业生产仿苏的磨床、拉床、仿形车床等液压传动起步，液压元件由机床厂的液压车间生产，自产自用。进入60年代后，液压技术的应用从机床逐渐推广到农业机械和工程机械等领域，原来附属于主机厂的液压车间有的独立出来，成为液压件专业生产厂。34发展应用

到了60年代末、70年代初，随着生产机械化的发展，特别是在为第二汽车制造厂等提供高效、自动化设备的带动下，液压元件制造业出现了迅速发展的局面，一批中小企业也成为液压件专业制造厂。进入80年代，在国家改革开放的方针指引下，随着机械工业的发展，基础件滞后于主机的矛盾日益突出，并引起各有关部门的重视。近年来，行业加大了技术改造力度，1991~1998年国家、地方和企业自筹资金总投入共约20多亿元，其中液压16亿多元。目前我国已和美国、日本、德国等国著名厂商合资或由外国厂商独资建立了柱塞泵/马达、行星减速机、转向器、液压控制阀、液压系统、静液压传动装置、液压件铸造、气动控制阀、气缸、气源处理三联件、机械密封、橡塑密封等类产品生产企业50多家，引进外资2亿多美元。35发展应用

经过40多年的努力，我国液压、气动和密封件行业已形成了一个门类比较齐全，有一定生产能力和技术水平的工业体系。据1995年全国第三次工业普查统计，我国液压、气动和密封件工业乡及乡以上年销售收入在100万元以上的国营、村办、私营、合作经营、个体、“三资”等企业共有1300余家，其中液压约700家，气动和密封件各约300余家。按1996年国际同行业统计，我国液压行业总产值23.48亿元，占世界第6位；气动行业总产值4.19亿元，占世界第10位。36发展应用主要的发展动向：（1）高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化；（2）与计算机科学相结合，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、计算机实时控制技术、机电一体化技术、计算机仿真技术和优化技术；（3）与其他相关科学结合,如污染控制技术、可靠性技术等方面也是当前液压技术发展和研究的方向；（4）开辟新的应用领域。37发展应用汽车吊、港口龙门吊、叉车、装载机械等起重运输机械模拟驾驶舱、机器人、数字式体育锻炼机等智能机械轧钢机、压力机、电炉炉顶及电极升降机等冶金机械自卸式汽车、平板车、汽车的转向器、减振器等汽车工业打桩机、液压千斤顶、平地机等建筑机械打包机、铸塑机、校直机、造纸机等轻工机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机等矿山机械拖拉机、联合收割机等农业机械挖掘机、装载机、推土机、压路机等工程机械应用举例行业名称应用举例行业名称38发展应用工程机械船舶航空娱乐行业机床应用39发展应用40发展应用

生物界也有不少活的液压传动装置，如猪茏草的花瓣、含羞草的枝叶就是靠液压传动完成开合动作的；蜘蛛靠加在腿内的特殊体液上的压力的改变，控制腿的灵活动作。人类根据自然界的这些现象，研制了许多液压传动装置，用于工程实际。41参考书教材：左健民主编《液压与气压传动》，机械工业出版社，2007年第4版或2005年第3版。主要参考书：方昌林主编《液压、气压传动与控制》，机械工业出版社张群生主编《液压与气压传动》，机械工业出版社何存兴等主编《液压与气压传动》，华中理工大学出版社李慕洁主编《液压与气压传动》，机械工业出版社主要科技期刊：

《机床与液压》、《液压气动与密封》、《液压与气动》42测试题1、一部完整的机器一般主要由

、

和

三部分组成。2、液压传动是主要利用

能的液体传动。3、传动机构通常分为

、

和

。4、一般地，液压传动系统由

、

、

、

和