汽车机械基础：汽车液压与液力传动

任务一

液压传动

一、液压传动

项目九汽车液压与液力传动1．液压传动基础知识1）帕斯卡定律：加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理，图10-1-1液压系统应用实例

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项目九汽车液压与液力传动图10-1-2帕斯卡定律示意图压强：单位面积所受的力p=F/A，单位MPaF1/A1=F2/A2压强等于作用压力除以受力面积。根据帕斯卡定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。

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项目九汽车液压与液力传动压力通常用压强表示，压力的换算关系：1MPa=10bar（巴）=106Pa=10.2kgf/cm²。系统内压力大小取决于外负载压力大小。液压传动可以将力放大，力的放大倍数等于活塞面积之比。液压系统中油液的压力是由于受到各种形式的负载挤压而产生的，压力的大小决定负载，并随着负载变化而变化，当某处有几个负载并联时，压力的大小取决于客服负载的各个压力值中最小值。压力形成过程：从无到有，从小到大迅速进行的2）液压传动的主要参数：压力和流量。图10-1-3油液压力形成过程图10-1-4液压流量

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项目九汽车液压与液力传动3）汽车常用的传动形式，根据工作介质的不同可分为机械传动、液体传动、气体传动、电力传动等。以液体作为工作介质传递能量的传动方式叫液体传动，液体传动按照其工作原理的不同可分为液压传动与液力传动。主要以液体的压力能进行工作的称为液压传动，而主要以液体的动能进行工作的则称为液力传动。液力传动用变矩器取代了机械传动中的离合器，具有分段无级调速能力。

2.液压传动的基本原理液压传动是用液压油作为工作介质，通过动力元件(油泵)，将原动机的机械能转换为油液的压力能，通过管道、控制元件，借助执行元件，将油液的压力能转换成机械能，驱动负载，实现直线或回转运动。

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1-小柱塞2-小油缸3-密封圈4-顶帽5-液压油6-调节螺杆7-大柱塞8-大油缸9-外壳10-密封圈11-底座

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图10-1-6液压千斤顶工作原理图1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞4，7—单向阀5—吸油管6，10—管道8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱

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液压千斤顶的工作原理如下：大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。3.液压系统的组成一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油，

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1-滤油器2-液压泵3.5.6.8-油管4-换向阀7-液压缸9-溢流阀10-油箱4.液压传动介质的选用一般机械可采用普通液压油，设备在高温环境下，就应选用抗燃性能好的介质，在高压，高速的工程机械上，可选用抗磨液压油，但要求低温时流动性好，则可用加了降凝剂的低凝液压油。液压油粘度的选用应充分考虑环境温度，工作压力，运动速度等要求。

控制油液的污染措施：任务一

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1)减少外来的污染：液压传动系统的管路和油箱等装配线必须严格清洗，用机械的方法出去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗，液压传动系统咋组装后要警醒全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗来保证清洁，油箱通气孔要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油装置，对外露件应装防尘密封，病经常检查，定期更换，液压传动系统的维修，液压原件的更换，拆卸应在无尘区进行。2)滤除系统产生的杂质，应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期检查，清洗或更换滤芯。3)控制液压油液的工作温度，液压油的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。定期检查更换液压油，应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有关规定，定期检查更换液压油，更换液压油时应清洗油箱，冲洗系统管道及液压原件。

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图10-1-8用图形符号表示液压系统原理图

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6.液压传动的特点1）液压传动的主要优点与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：①液压传动的各种元件、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；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，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。2）液压传动的主要缺点：①由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。②工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。③液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。

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④由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。⑤液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。⑥油液污染主要用在下列行业。工程机械：如挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等。矿山机械：如凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等。建筑机械：如打桩机、液压千斤顶、平地机等。农业机械：如联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等。冶金机械：如电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等。轻工机械：如打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等。汽车工业：如自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等。智能机械:如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。起重运输机械：如汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等。7.液压传动的应用

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二、液力传动液力传动以液体为工作介质，利用液体动能来传递能量的流体传动。叶轮将动力机（内燃机、电动机、涡轮机等）输入的转速、力矩加以转换，经输出轴带动机器的工作部分。液体与装在输入轴、输出轴、壳体上的各叶轮相互作用，产生动量矩的变化，从而达到传递能量的目的。液力传动与靠液体压力能来传递能量的液压传动在原理、结构和性能上都有很大差别。液力传动的输入轴与输出轴之间只靠液体为工作介质联系，构件间不直接接触，是一种非刚性传动。液力传动的优点是：能吸收冲击和振动，过载保护性好，甚至在输出轴卡住时动力机仍能运转而不受损伤，带载荷起动容易，能实现自动变速和无级调速等。因此它能提高整个传动装置的动力性能。液力传动装置有液力耦合器和液力变矩器两种。液力耦合器是一种非刚性联轴器。液力变矩器实质上是一种力矩变换器。根据使用场合的要求，液力传动可以是单独使用的液力变矩器或液力耦合器，也可以与齿轮变速器联合使用,或与具有功率分流的行星齿轮差速器联合使用

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传动原理是：发动机的动能通过泵轮传给工作油液，工作油液在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。工作油液在循环流动的过程中，除了与泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其它任何附加的外力。根据作用与反作用力相等的原理，工作油液作用在涡轮上的转矩应等于泵轮作用在工作油液上的转矩，即：发动机传给泵轮的转矩与涡轮上输出的转矩相等。

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1.液力耦合器液力耦合器的组成如图10-1-9所示，其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成。叶轮与外壳刚性连接且与曲轴一起旋转，为偶合器的主动元件，称为泵轮。与从动轴相连的叶轮，为偶合器的从动元件，称为涡轮。泵轮与涡轮统称为工作轮。泵轮与涡轮装合后，通过轴线的纵断面呈环形，称为循环圆。在环状壳体中贮有工作油液。

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1-输入轴2-泵轮叶轮3-涡轮叶轮4-轮出轴图10-1-9液力耦合器涡轮与泵轮的转速差越大，传动比越小，传动效率就越低；反之，传动效率就越高。

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1.液力变矩器液力变矩器是液力传动中的又一种型式，是构成液力自动变速器不可缺少的重要组成部分之一。它装置在发动机的飞轮上，其作用是将发动机的动力传递给自动变速器中的齿轮机构，并具有一定的自动变速功能。自动变速器的传动效率主要取决于变矩器的结构和性能。液力变矩器的结构与液力偶合器相似，如图10-1-10所示，由3个工作轮，即泵轮、涡轮和导轮组成。导轮则位于泵轮和涡轮之间，并与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙，通过导轮固定套固定于变速器壳体上。传动原理是：发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮与之一同旋转，泵轮内的液压油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片内缘，形成循环的液流。导轮的作用是改变涡轮上的输出扭矩。由于从涡轮叶片下缘流向导轮的液压油仍有相当大的冲击力，只要将泵轮、涡轮和导轮的叶片设计成一定的形状和角度，就可以利用上述冲击力来提高涡轮的输出扭矩。这样就可达到变矩目的，液流经过导轮回到泵轮进入下一个循环。

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1-飞轮2-涡轮3-泵轮4-导轮5-变矩器输出轴图10-1-10液力变矩器

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