气压与液压控制技术基础（第3版）章节重点难点教学指南中职高教版

中等职业学校教学用书（数控技术应用专业）

《气压与液压控制技术基础》教学指南

一、课程的性质与任务

“气压与液压控制技术基础”是中等职业学校数控技术应用专业的一门

专业基础课，其主要任务是阐述气压与液压的工作原理，使学生掌握气压与

液压控制技术的基础知识，着重培养学生理解和分析气压与液压系统的能

力，提高学生的职业技能和素质，为适应职业岗位和继续学习打下一定的基

础。

二'教学基本要求

1.掌握液压与气压传动的基础知识、基本计算方法。

2.了解常用液压泵、液压缸、气缸、及控制阀的工作原理、特点及应

用。

3.能分析一般的液压系统回路和气动控制回路，能设计简单的液压系

统及气压传动系统。

4.能按照回路图正确组装液压与气动控制回路。

5.了解国内外先进液压与气动技术成果在机械设备中的应用。

6.能分析数控机床上的气压与液压系统，对常见的故障会分析判断，

掌握数控机床气压与液压系统维护与维修的技能。

7.通过探索性的实训项目，培养学生的创新能力。

三、教学提要

第一章气压与液压传递的基础知识

（一）本章的教学内容、重点难点

1、工作介质的主要物理性质：密度、粘性、可压缩性、

空气的湿度等概念

2、气压与液压传动的基础知识：压力和流量及相关知识，

教学内容

理想气体的状态方程

3、液压油的选用

4、气压与液压传动的发展

1、工作介质的主要物理性质

教学重点

2、气压与液压传动的基本原理。即静压传递原理，连续

性原理。

3、理想气体的状态方程

4、液压油的选用方法

1、帕斯卡定理

教学难点

2、连续性原理

（二）教学要点

1.分清压力、压强、载荷、作用力等概念在不同学科中的含义。

2.利用教材P4中图1T绝对压力、相对压力和真空度的相互关系解决容易

混淆的这三个概念。

3.教学中，除用教材中的实例使学生理解帕斯卡定理和连续性原理外，可

以借助习题更进一步加深对帕斯卡定理和连续性原理的应用。

大活塞面积A2

小活塞面积AI

如图所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100mm,小缸内

径d=20mm,大活塞上放上质量为5000kg的物体。问:1.在小活塞上所加的力

F有多大才能使大活塞顶起重物？2.若小活塞下压速度为0.2m/s,试求大活

塞上升速度？

解：

（1）若物体的重力为G=mg=5000kgX9.8m/s2=49000kg-m/s2=49000N

根据帕斯卡原理，由外力产生的压力在两缸中相等

即F=-^-Ai=196N

A2

故为了顶起重物应在小活塞上加力为196N。

（2）由连续性方程：（3=人丫=常数成之_冠）2可得出大活塞上升速

度。方"产丁"大

本例说明了液压千斤顶等液压起重机械的工作原理,体现了液压装置的力

放大作用。

图示也建立了一个很重要的概念，即在液压传动中工作的压力取决于负

载，而与流入的流量多少无关。

4.液压油的选用

液压油有很多品种，可根据不同的使用场合选用合适的品种，在品种确

定的情况下，最主要考虑的是油液的粘度，其选择考虑的因素如下。

（1）液压系统的工作压力：工作压力较高的系统宜选用粘度较高的液压油，

以减少泄露；反之便选用粘度较低的油。例如，当压力p=7.0〜20.0Mpa时,

宜选用黏度等级46~100的液压油；当压力p<7.0Mpa时宜选用黏度等级

32〜68的液压油。

（2）运动速度：执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率损失，宜

选用粘度较低的液压油。

（3）液压泵的类型：在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同类型

的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关资料。

（4）工作环境温度高时选用粘度较高的液压油，减少容积损失。

第二章气压元件的基础知识

（一）本章的教学内容、重点难点

1、气源系统的组成

教学内容2、气源系统的净化装置

3、气动执行元件

教学重点气源系统的净化装置

教学难点气动执行元件

（二）教学要点

1.气源系统的组成及作用

压缩机：把机械能转变为气压能。

电动机：给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。

单向阀：阻止压缩空气反方向流动。

贮气罐：贮存压缩空气。

压力表：显示储气罐内的压力。

自动排水器：无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。

安全阀：当贮气罐内的压力超过允许限度值时，可将压缩空气排出。

冷冻式空气干燥器：将压缩空气冷却到零上若干度，以减少系统中的水

分。

主管道过滤器：它清除主要管道内灰尘、水份和油。主管道过滤器必须

具有最小的压力降和油雾分离能力。

2.气源系统的净化装置

从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须将压缩空气中含有

的大量水分、油分及粉尘杂质等除去，以得到适当的压缩空气质量，避免它

们对气动系统的正常工作造成危害，并且用减压阀调节系统所需压力以得到

适当的压力。在必要的情况下，使用油雾器使润滑油雾化并混入压缩空气中

润滑气动元件，降低磨损，提高元件寿命。

1）压缩空气的除水装置（1）后冷却器（2）油水分离器（3）干燥器

（4）排水器

2）压缩空气的调压装置：减压阀

3）压缩空气的润滑装置；油雾器

油雾器在使用中一定要垂直安装，它可以单独使用，也可以和空气过滤

器、减压阀、油雾器三件联合使用，组成气源调节装置（通常称之为气动三

联件），使之具有过滤、减压和油雾润滑的功能。联合使用时，其连接顺序

应为空气过滤器一减压阀一油雾器，不能颠倒，安装时气源调节装置应尽量

靠近气动设备附近，距离不应大于5m。

3.气动执行元件的主要内容

（1）气缸的分类

■•单作用

单活塞杆《

，有活塞杆L双作用

'单作用

单活塞

双活塞杆《

活塞中机械耦合“・E3R

双作用

I无活塞杆

双活塞机械藕合

气缸”

平膜片“枭索、钢缆

皮囊"

(2)典型气缸的结构特点及工作原理

宜对各典型气缸进行功能和结构上的比较

(3)气缸的输出力的计算

为便于学生掌握，宜对气缸活塞杆进行受力分析，利用力的平衡方

程来解决。

(4)气动马达的选择和使用

(三)操作训练

1.训练目的

(1)熟悉气源装置的元件组合及功能。

(2)熟悉空气压缩机的运转操作。

(3)熟悉系统压力的调整操作。

(4)熟悉气源装置的日常维护。

2.训练要点

(1)绘出气源装置系统图，说明各元件功能。

(2)蓄气操作，观察贮气罐内的空气压力的变化。

(3)系统压力的调整。实验中，若空气压缩机输出的压缩空气压力不

足2kg/cn?,或不供应压缩气体，系统压力如何变化？减压阀起不起作用？

第三章气动基本回路和控制阀

(一)本章的教学内容、重点难点

1、气动换向回路的工作原理、作用和相关的控制阀的功能

2、压力控制回路的工作原理、作用和相关的控制阀的功能

教学内容3、速度控制回路的工作原理、作用和相关的控制阀的功能

4、气动逻辑回路的组成和逻辑元件的作用

5、其他常用的基本回路的应用

1、分析各种气动回路的工作原理和作用

2、换向阀的结构特点及工作原理

教学重点

3、压力控制阀、调速阀的工作原理

4、各种控制阀的图形符号和功能

教学难点换向阀的工作原理

(二)教学要点

1.根据使用需要，说明气动回路的类型和控制元件

气缸需要控制方向--方向控制--控制方向阀

气缸需要控制输出力--压力控制一压力控制阀

气缸需要控制伸出或缩回的速度一一速度控制一流量控制阀

2.换向阀控制方式有人力控制、机械控制、电磁控制、气压控制等。

(1)人力控制：用人力来获得轴向力使阀芯迅速移动换向的控制方式。

人力控制可分为手动控制和脚踏控制等。

（2）机械控制：用机械力来获得轴向力使阀芯迅速移动换向的控制方

式。

（3）电磁控制：用电磁力来获得轴向力，使阀芯迅速移动的换向控制

方式。

（4）气压控制：用气压力来获得轴向力使阀芯迅速移动换向的操作方

式。它按施加压力的方式又可分为加压控制、卸压控制、差压控制和时间控

制。加压控制是指施加在阀芯控制端的压力逐渐升到一定值时，使阀芯迅速

移动换向的控制，阀芯沿着加压方向移动。卸压控制是指施加在阀芯控制端

的压力逐渐降到一定值时，阀芯迅速换向的控制，常用作三位阀的控制。差

压控制是指阀芯采用气压复位或弹簧复位的情况下，利用阀芯两端气压作用

的面积不等（或两端气压不等）而产生的轴向力之差值,使阀芯迅速移动换向

的控制。延时控制是利用气流经过小孔或缝隙节流后向气室内充气，当气室

里的压力升至一定值后使阀切换，从而达到信号延时输出的目的。

3.换向阀的位与通

阀芯的工作位置简称“位”，阀芯有几个工作位置就称为几位阀。有两

个通口的二位阀称为二位二通阀（常表示为2/2阀，前一位数表示通口数，

后一位数表示工作位置数），它可以实现气路的通或断。有三个通口的二位

阀，称为二位三通阀（常表示为3/2阀）。在不同的工作位置，可实现P、A

相通，或A、R相通。常用的还有二位五通阀（常表示为5/2阀），它可以用

于推动双作用气缸的回路中。

换向阀处于不同工作位置时，各通口之间的通断状态是不同的。阀处于

各工作位置时，各通口之间的通断状态分别表示在一个长方形的方块上，就

构成了换向阀的图形符号。

当三位阀的阀芯处于中间位置（也称零位），各通口呈封闭状态，则称

为中位封闭式；若输出口全部与排气口接通则称中位卸压式；若输出口都与

输入口接通称中位加压式。若在中位卸压式阀的两个输出口都装上单向阀，

则称为中位止回式阀。

4.快速排气阀与排气节流阀

使用快速排气阀能加快气缸返回的运动速度，排气节流阀通过调节阀的

节流口通流面积来改变气缸的运动速度，两者在功能上有相同的地方，但快

速排气阀属于方向控制阀，排气节流阀属于流量控制阀。

5.气动基本回路的类型及分析要点

（1）类型

1、双气控二位五通换向阀控制的换向回路

换向回路2、双气控三位五通换向阀控制的换向回路

3、手动-自动换向回路

4、双压阀回路

5、快速排气阀应用回路

6、单作用气缸速度控制回路

7、双作用气缸速度控制回路

速度控制回路

8,气液联用缸速度控制回路

9、气液阻尼缸速度控制回路

10、一次压力控制回路

压力控制回路11、二次压力控制回路

12、高低压转换回路

13、安全保护回路

14、延时控制回路

其他常用基本回路

15、单往复动作回路

16、连续往复动作回路

(2)分析要点

回路分析时，换向阀的换向及对气缸的影响是个难点。在学习换向阀的

的工作原理时，学生能理解各工作位置上各接口的连通关系，但一旦放在回

路中分析，往往又会搞不清楚。所以，在回路分析教学中，宜让学生写出气

缸某一动作的进气、排气路线，并多多训练。

(三)操作训练要点

1,正确认识选用气动元件

2.正确组装各种气动回路

3.熟悉各种回路的工作特点

4.能调整回路并排除故障

5.加强安全意识

第四章数控机床上的气压系统

(-)本章的教学内容、重点难点

1、数控加工中心气动换刀系统

2、数控铳床气动系统

教学内容

3、气动系统常见故障及其排除方法

4、气液动力滑台和汽车车门安全操作气动系统

教学重点学会分析气压传动系统的工作原理和特点

教学难点学会分析气压传动系统的工作原理和特点

(二)教学要点

1.学会阅读气动系统图

在阅读气压传动系统图时，一是要了解系统的工作程序；二是能看懂图

中各元件的图形符号，知道它的功能；三是能按工作程序图逐个分析其程序

动作和了解程序转换的发信元件，加深对气压传动系统的理解。

2.教学方法

本章节实践内容多，在教学中应将理论教学与实践项目结合，在实践操

作中掌握知识点和故障分析方法。

(三)操作训练要点

对数控机床进行操作，熟悉其气动系统的功能和相关的动作操作，分析

气动系统的工作原理图，能查找故障原因。

在操作训练中要注意加强学生的安全意识。

第五章液压元件的基础知识

(一)本章的教学内容、重点难点

1、液压泵的工作原理和主要性能及参数

2、齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的结构、工作特点及选用

3、各类液压缸的工作原理和特点

教学内容4、液压缸的参数计算

5、液压缸的密封、缓冲和排气

6、液压马达的工作原理和扭矩、转速的计算

7、液压辅助元件的结构和功能

1、液压泵的工作原理和主要参数

教学重点2、液压缸的推力和速度计算方法

3、正确选用液压泵

教学难点齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的结构及工作特点

(二)教学要点

1.泵正常工作的四个必备条件

(1)具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；

(2)密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大

实现吸油，由大变小实现压油；

(3)密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；

密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。

(4)吸油过程中油箱必须与大气相通

2.三种压力不能混淆

(1)工作压力：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压

力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。

(2)额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转

的最高压力称为液压泵的额定压力。

(3)最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验准规定，允

许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力,超过此压力,

泵的泄漏会迅速增加。

3.泵的主要参数

(1)泵的工作压力

(2)泵的理论流量和实际流量

(3)泵的输出功率

(4)驱动泵的电机功率

4.齿轮泵的困油现象

液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封闭体积随时间改

变，常有一部分的液压油被封闭在齿间，这种现象称为困油现象。因液压油

不可压缩将使齿轮泵产生极大的震动和噪音，故必须在侧板上开设卸荷槽，

以防止其发生。

卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽

开设卸荷槽的原则：两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变

小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。

5.液压泵、液压缸、液压马达的共性

油缸油泵油马达,工作原理属一家,

能量转换共同点,均靠容积来变化,

油泵输出压力油,出油当然是高压,

缸和马达与泵反,出油自然是低压。

工作压差看负载,负载含义要记下,

油泵不仅看外载,管路阻力也得加,

缸和马达带负载,压差只是克服它。

流量大小看速度,再看排量小与大,

单位位移需油量,排量含义就是它。

6.液压泵的选用

(1)选择液压泵的原则

一看否要求变量：径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。

二看工作压力：柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa,高压化以后

可达16MPa；齿轮泵压力2.5MPa,高压化以后可达21MPa。

三看工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。

四看噪声指标：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双

作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。

五看效率：轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效

率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。

(2)液压泵大小的选用

液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型

式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格。

液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即

Q案2K»XQit

式中：Q兼一液压泵所需输出的流量，m7min。

K流一系统的泄漏系数，取1.1〜1.3

Q缸一液压缸所需提供的最大流量，m7min,.

若为多液压缸同时动作，Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流

量之和。

在PaQ家求出以后，就可具体选择液压泵的规格，选择时应使实际

选用泵的额定压力大于所求出的P案值，通常可放大25%。泵的额定流量略

大于或等于所求出的QM.值即可。

（三）操作训练要点

1.要多注意分析学生实践中产生的共性问题，并及时解决，以提高学

生分析问题与解决问题的能力。

2.将实践项目与理论教学相结合，在实践操作中掌握关键的理论知识

点。

第六章液压基本回路和控制阀

（一）本章的教学内容、重点难点

1、方向控制回路的工作原理、作用和相关的控制阀的功能

2、压力控制回路的工作原理、作用和相关的控制阀的功能

教学内容

3、速度控制回路的工作原理、作用和相关的控制阀的功能

4、顺序动作回路的工作原理、作用

1、各种液压回路的工作原理和相关核心元件的作用

2、三位换向阀的中位机能结构特点及工作原理

教学重点

3、各种控制阀的图形符号和功能

4、平衡回路的特点与应用

1、三位换向阀的中位机能结构特点及工作原理

教学难点

2、先导式调压阀、减压阀、顺序阀、调速阀的特点

（二）教学要点

1.要区别平衡回路与背压回路

2.要比较进油节流调速回路与回油节流调速回路的工作特点

3.要比较行程控制顺序动作回路与压力控制顺序动作回路的组成和工作

特点

（三）操作训练要点

1,正确认识选用液压元件

2.正确组装各种液压回路

3.熟悉各种回路的工作特点

4.能调整回路并排除故障

5.加强安全意识

第七章典型的液压系统

（一）本章的教学内容、重点难点

1、机械手液压系统

2、数控机床液压系统

教学内容

3、数控系统常见故障及其排除方法

4、组合机床动力滑台和液压压力机液压系统

教学重点分析液压系统的步骤和方法

教学难点分析液压系统的方法

（二）教学要点

1.了解液压技术在国民经济各行各业中的应用

2.分析液压系统的步骤：

（1）了解设备对液压系统的要求；

（2）以执行元件为中心，将系统分解为若干块一一子系统；

（3）根据执行元件的动作要求对每个子系统进行分析，搞清楚子系统

由哪些基本回路组成；

（4）根据设备对各执行元件间互锁、同步、顺序动作和防干扰等要求,

分析各子系统的联系；

（5）归纳总结整个系统的特点。

3.本章节实践内容多，在教学中应将理论教学与实践项目结合，在实践

操作中掌握关键的知识点和故障分析方法。

（三）训练要点

对数控机床进行操作，熟悉其液压传动系统的功能和相关的动作操作，

能分析液压系统的工作原理图，能查找故障原因。

在操作训练中要注意加强学生的安全意识。

四、学时安排

1.学时安排表

章次内容理论教学实践教学

第一章气压与液压传动的基础知识4

第二章气压元件的基础知识82

第三章气压基本回路和控制阀28

第四章数控机床上的气压系统12

第五章液压元件的基础知识68

第六章液压基本回路和控制阀28

第七章典型液压系统12

合计2432

总学时54

2.实践教学内容

(1)气源装置的调节

(2)气动基本回路

(3)数控机床气动系统的操作

(4)液压泵和液压缸的拆装

(4)液压基本回路

(5)数控机床液压系统的操作

五、教学建议

1.本课程实践性较强。在教学时应将理论教学和实践教学紧密结合起

来。课堂教学中要采用现实生活中的实例引导，要充分利用多媒体教学软件、

气压与液压训练设备等进行直观性教学，实现理论知识与技能训练的统一。

2.在教学过程中要成分发挥教师的主导和学生的主体作用，多采用启发

式教学，培养学生的学习兴趣，让学生不仅掌握基础知识而且能自主学习，

提高学生的学习能力和动手操作能力。

3.在实践性教学中，要注意培养学生认真细致的工作态度和严谨的工作

作风，培养学生分析问题和解决问题的能力，突出学生应用能力的培养。

4.本课程的重点是：气动基本回路及典型气压系统；液压压力控制阀及

其应用；液压系统中的速度控制回路；典型液压系统。难点是液压压力控制

阀的应用；液压调速回路。

《气压与液压控制技术基础》习题答案

习题1

(1)解释下列概念：

通流截面：垂直于液体或气体流动方向的截面。常用A表示，单位为

m2o

流量：单位时间内流过通流截面的液体或气体体积，常用q,表示，单

位为为

平均流速：液体或气体流过通流截面上各点的速度各不相等，管子中心

的速度最大，管壁处的速度最小。为计算和分析简便起见，可假设液体或气

体通过通流截面的流速分布是均匀的，其流速称为平均流速，用U表示，单

位为m/So

真空度：当绝对压力低于大气压时，习惯上称为出现真空。因此真空度

是指比大气压力小的那部分数值。

连续性原理：液体或气体在无分支管道作不可压缩流动时，每一通流截

面上通过的流相等。

相对湿度：相对湿度是指某温度和总压力不变的条件下，绝对湿度与饱

和湿度的比值，用＜p表示。

帕斯卡定理：加在静止气体或液体上的压力，以同样大小向所有方向传

递，这就是帕斯卡定理。

(2)在工作中如何选择合适的液压油？

选用液压油时常常采用两种方法:一是按液压元件生产厂说明书所推荐

的油类品种和规格选用液压油：二是根据液压系统的具体情况，如工作压力

高低、工作温度高低、运动速度大小、液压元件的种类等因素，全面考虑选

用液压油。在选用时，主要是确定液压油的粘度范围、品种及系统工作时的

特殊要求。

粘度是液压油的最重要的性能指标之一。它对液压系统的运动平稳性、

工作可靠性、系统效率等有显著影响，所以必须根据具体要求选择合适的粘

度。液压泵是液压系统的重要元件，对粘度的要求较高。一般情况下，可将

液压泵要求的粘度作为选择液压油的基准。

1、环境温度矿物油的粘度受温度的影响变化很大。为保证在工作

温度时有较适宜的粘度，选用过程中，当环境温度较高时宜采用粘度较大的

液压油；当环境温度较低时宜采用粘度较小的液压油。

2、液压系统工作压力系统工作压力较高时，宜选用粘度较高的油，

以免系统泄漏过多，效率过低；系统工作压力较低时，宜选用粘度较低的油，

以减少压力损失。

3、运动速度工作部件运动速度较高时，为减少由于与液体摩擦而

造成的能量损失，宜选用粘度较低的液压油；反之，工作部件运动速度较低

时，宜选用粘度较低的液压油。

4、设备的特殊要求精密设备和一般机械对粘度要求不同，精密设

备宜选用较低粘度的液压油。

(3)有一贮气罐，容积为60L,罐内装有t=10"的空气，罐内顶部压力表

指示为0,现对该罐加热到40℃,问此时压力表指示值为多少？

解：贮气罐内的气体属等容过程

5

P,=Pa=1.013X10TI=273℃+1O℃=283℃T2=273℃+40℃=313℃

由M=舁可得pJ炉-=1.12OX105Pa

111211

555

△P=P2-Pa=1.120xl0-1.013xl0=0.107xl0pa

(4)解：由等容过程状态方程可得P2=^p=0.7233MPa

表压力p2=(0.7233-0.1013)MPa=0.622MPa

由等温过程状态方程可得V产呼2=285.6L

Pi一

罐内压缩气体量AV=V,-V2=(285.6—40)L=245.6L

(5)解：1)作用在小活塞上的力为多少？

F.X27=TX540F)=5000N

2)系统中的压力为多少？

P=F|/A=4FMnd=44.23X10%

3)大活塞能顶起多重的重物？

G=PXA2=45000N

4)大、小活塞运动速度哪一个快？快多少倍？

小活塞运动速度快。快8倍。

(6)1)流入液压缸的流量q“和流出液压缸的流量q、2；

3

qVi=A|Xv=0.02XO.O5=1X10m7s

q、，2=AtXu=O.OlX0.05=0.5X10'm7s

2)若进油和出油管的有效直径都是0.02m,求两管道中油液的平均

流速V|和1)2。

Vi=qvl/A=lX10;i4-3.14X0.022X4=3.185m/s

B2=qV2/A=1.59m/s

习题2

（i）气压传动系统由哪几部分组成？

气压传动系统主要由气源装置、执行元件、控制元件、辅助元件、工作

介质等几部分组成。

（2）通常所说的气动三大件是指那些元件？

空气过滤器、减压阀、油雾器被称为气动三大件，是气压传动系统中必不可

少的元件，其安装顺序也不能颠倒。

（3）试说明标记为QGD100X200的含义。

QGD100X200表示直径为100mm,行程为200mm的细杆（标准杆）缓冲气缸。

（4）试说明元件1、2、3、4、5、6的作用。

1一将原动机供给的机械能转换为气体的压力能，为各类气动设备提

供动力。

2一将高温高压空气冷却至40。＜2〜50℃,将压缩空气中含有的油汽和

水汽冷凝成液态水滴，以便油水分离器排出。

3一分离并排除压缩空气中所含的水分、油分和灰尘等杂质，使压缩

空气得到初步净化。

4一贮气罐的主要作用是消除气源输出气体的压力脉动；贮存一定数

量的压缩空气，解决短时间内用气量大于空气压缩机输出气量的矛盾，保证

供气的连续性和平稳性，进一步分离压缩空气中的水分和油分。

5—干燥器的作用是进一步除去压缩空气中含有的水蒸气。

6一清除留存在压缩空气中少部分的尘埃、水分。

（5）油雾器安装时应注意什么？

油雾器一般应配装在空气过滤器和减压阀之后（以防止水分进入油杯内

使油乳化），安装应尽量靠近换向阀，与阀的距离不超过5m。

（6）（略）

（7）①气液阻尼缸由气缸和液压缸组合而成。动力缸是气缸，阻尼缸是液

压缸

②与普通气缸相比，它传动平稳，定位精确、噪音小；与液压缸相比，

它不需要液压源，经济性好。

③由油箱2来补充液压缸因泄漏而减少的油量。

（8）单作用气缸的内径D=63mm,复位弹簧的最大反力为150N,工作压力

p=0.5MPa,气缸效率为0.4,该气缸的推力为多少？

F=：D2pq-F|=473.13N

习题3

(1)说明下列图形符号所表示的控制阀的名称。

A或门型梭阀B与门型梭阀C快速排气阀D带消声器的排气节流阀

(2)气动方向控制阀的控制方式有哪些？

人力控制、机械控制、电磁控制、气压控制等。

(3)图3-30双手操作回路为什么能起到保护操作者的作用？

该回路需要双手在很短时间间隔内“同时”操作，气缸才能动作。若双

手不同时按下，气罐3中的气将从阀1的排气口排空，主阀4就不能换向，

气缸不能动作。此外，阀1或阀2因弹簧失效而未复位时，气罐3得不到充

气，气缸也不会动作。该回路的安全性好。

(4)说明图3-37所示回路的作用。

(a)图为快速排气阀应用回路。快速排气阀装在换向阀和气缸之间，

它使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出，从而加快了气缸往复的运动速

度，缩短了工作周期。

(b)图为采用三位主控阀的双手操作回路。只有手动阀2和3同时动作时,

主控阀1上才会有信号A,可把主控阀1切换到上位，此时活塞杆前进；而当

手动阀2和3同时松开时，主控阀1切换到下位，此时活塞杆后退。若手动阀2

和3中只有一个动作，主控阀则复位到中位，活塞静止。

(c)图为延时回路。按下阀8,气缸向外伸出，当气缸在伸出行程中压下

阀5后，压缩空气经节流阀到气罐6,延时后才将阀7切换，气缸退回。

(d)图为利用延时回路形成的时间控制单往复动作回路。当按下阀1的

按钮后，阀3换向，气缸活塞杆伸出，当压下行程阀2后，延时一段时间，

阀3才换向，活塞杆返回，完成一次循环。

(5)什么是延时控制回路？它相当于电器元件中的什么元件？

延时控制回路是指在气动回路中，气缸按一定程序延时完成动作。它相

当于电器元件中的时间继电器。

习题4

(1)在图4-2数控加工中心气动换刀系统中，夹紧缸采用了气液增压缸，为

什么？

气液增压缸可获得较大的作用力，避免采用高压的大型气压缸，可使设

备小型化。

（2）简述XK5032数控铳床上的刀具装卸过程。

装刀时，必须先启动电磁阀，然后将刀柄缺口对准主轴端面键，向上推

入主轴锥孔，直至碰到锁紧套不能向上为止。此时断开电磁阀，锁紧套依靠

弹簧的恢复力向上运动，6个钢球卡入拉钉的凹槽部分将刀柄锁紧。

卸刀是由一常闭型的二位三通先导式电磁阀1来控制的。当更换刀具时，

可按下按钮，接通电磁阀。压缩空气由主轴套筒（图4-4所示）上部进入气

缸，推动活塞及锁紧套向下运动，此时钢球分开，锁紧套推动刀柄向下与主

轴锥孔分离。必须注意卸刀时，应先用手握住刀柄，然后再启动电磁阀按钮,

以防刀柄掉落，损坏零件或工作台面。

（3）①元件名称1一脚踏换向阀2—机动行程阀

3、4—二位四通气动换向阀5、6—单向节流阀

②工作循环：A缸伸出（定位）一B、C缸伸出（夹紧）一B、C缸返

回fA缸返回

（4）①换向阀4

②换向阀3（右位）、挡铁B切换行程阀6,挡铁C切换行程阀2,

挡铁离开行程阀6,挡铁A切换行程阀8

③进：气源装置一阀1左位一阀3右位一气缸上腔

回：气缸下腔一阀3右位一大气

油：油缸下腔一阀6左位一阀7一油缸上位

（5）①换向回路、安全保护回路、双向调速回路

②阀1或3,阀2或4,阀5

③车门在关闭过程中如碰到障碍物，便推动阀5,此时压缩空气经

阀5把控制信号通过阀8送到阀9的a侧，使阀9向车门开启方向切换，从

而保证了乘客的安全。

习题5

（1）液压泵要实现吸油和压油，必须具备什么条件？

①具有密封容积。

②密封容积能交替变化。

③应有配流装置。

④吸油过程中油箱必须和大气相通。

(2)什么是齿轮泵的的困油现象？困油现象有什么危害？如何消除？

为使齿轮泵平稳地工作，齿轮啮合的重合度必须大于1,即前一对轮齿

尚未脱离啮合时，后一对齿轮己经进入啮合，因此在某一段时间内，会有两

对轮齿同时啮合。此时，就有一部分油液被围困在这两对啮合的轮齿之间形

成的一个密封容积内，此密封容积称为困油区。随着齿轮的旋转，困油区的

容积将发生从大到小，又从小到大，当容积减小时，困油区的油液受挤压，

压力急剧上升，并从一切可能泄漏的缝隙中挤出，造成功率损失，轴承负载

也增大。当容积增大时，困油区产生真空度，使油液汽化，油液中的空气析

出，形成气泡，气泡被带到液压系统内引起震动、噪声、气蚀。这种困油现

象严重影响了齿轮泵的工作平稳性和使用寿命。为了消除困油现象，通常在

两端泵盖内侧面上铳出两个卸荷槽，开载荷槽的原则是：当困油区容积缩小

时，油液通过卸荷槽，能与压油腔相通，以便及时将被困油液排出；当困油

区容积增大时，通过卸荷槽能与吸油腔相同，以便及时补油。

(3)(略)

(4)某液压系统中液压泵的输出工作压力pP=20MPa,实际输出流量

q*=60L/min,容积效率n1P=0.9,机械效率n*0.9。试求驱动液压泵的电动

机功率。

P.=P。/n=P。qjn>-n『24.7KW

(5)在图示的单活塞杆液压缸中，已知活塞的直径D=125mm,活塞杆的的直

径d=70mm,活塞向右运动的速度u=0.lm/s,

求：进入液压缸的流量卬和排出液压缸的流量中个为多少？

qi=oAi=0.1X3.14X0.12524-4=1.23X10V/s

q2=UJl(D2-d2)/4=8.42X10m'/s

(6)在下图所示的串联液压缸，Ai和Az均为有效工作面积，W和F2为两活塞

杆的负载。在不计压力损失的情况下，求小、0、U1、02o

解：由piAi-Fi+pzAz

P2A尸F?

可得Pi=(RAi+F2A2)/A：

P2-F2/Ai

若进入液压缸的流量为q,则ui=q/Ai,U2=qA2/AF

(7)简述丫型密封圈的特点和使用注意事项。

特点：Y形密封圈是一种密封性、稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小，

寿命较长的密封圈，故应用比较普遍。

注意事项：①Y形圈安装时，唇口端应对着液压力高的一侧。若活塞两

侧都有高压油一般应成对使用。②当压力变化较大、滑动速度较高时，为避

免翻转，要使用支承环，以固定Y形密封圈。

(8)过滤器有哪几种类型？分别有什么特点？

网式滤油器结构简单，通油能力大，清洗方便，但过滤精度较低。

线隙式滤油器结构简单，通油能力大，过滤精度比网式的高，但不易

清洗，滤芯强度较低。

烧结式滤油器过滤精度高，抗腐蚀，滤芯强度大，能在较高油温下工

作，但易堵塞，难于清洗，颗粒易脱落。

纸芯式滤油器过滤精度高，压力损失小，重量轻，成本低，但不能清

洗，需定期更换滤芯。

(9)油管和管接头有哪些类型？各适用于什么场合？

油管：

钢管多用于中、高压系统的压力管道

紫铜管一般只用在液压装置内部配接不便之处

黄铜管可承受较高的压力，但不如紫铜管那样容易弯曲成形

尼龙管有着广泛的使用前途

耐油管适用于工作压力小于0.5MP”的管道

橡胶管用于两个相对运动件之间的连接

管接头：

焊接式管接头用于钢管连接中

卡套式管接头用在钢管连接中

扩口式管接头用于薄壁铜管、工作压力不大于8"Pa的场合

胶管接头随管径不同可用于工作压力在6~40A/Pa的液压系统中

快速接头适用于经常装拆处

习题6

(1)常用的液压基本回路按其功能可分为哪几类？

有方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路、顺序动作回路

(2)图形符号(略)

(3)锁紧回路的功用是什么？图示6-38的锁紧回路a和b,其关键元件分

别是什么？两种回路相比，哪一种密封性能好？哪一种锁紧效果好？

锁紧回路的作用是使液压缸停止运动时能够准确地停止在要求的位置

上，而不因外界影响发生漂移或窜动。

(a)图关键元件是。型换向阀,(b)图关键元件是液控单向阀A、B

(b)图密封性能好，锁紧效果好

(4)调压回路在液压系统中有何重要性？

调压回路的功用是使液压系统的整体或部分的压力保持恒定或不超过

某个数值，能保证液压系统的压力稳定。

(5)卸荷回路的作用是什么？常采用的卸荷方式有哪些？

卸荷回路的功用是在液压泵不停转的情况下，使液压泵在功率损耗接

近于零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电机的寿

命。

常用的卸荷方式有用换向阀卸荷、用先导型溢流阀卸荷

(6)在液压系统中为什么要设置快速运动回路？实现执行元件快速运动的

方法有哪些？

快速运动回路又称增速回路，其功用在于使液压执行元件在空行程时

获得所需的高速，以提高生产率或充分利用功率。根据“=q、，/A可知，增加

进入液压缸的流量或缩小液压缸有效工作面积都能提高液压港的运动速度。

方法有：液压缸差动连接、采用蓄能器、双泵供油

(7)如图6-39所示，液压缸无杆腔有效面积A|=100cm2,有杆腔的有效面

积A2=50cm\液压泵的额定流量为10L/min,试确定：

⑴若调速阀开口允许通过的流量为6L/min,活塞右移的速度多大？其

返回速度有多大？

qv=6L/min=lX10m3/s

vi=qv/Ai=O.Olm/sv2=q1/A2=0.02m/s

⑵若将调速阀串接在回油路上(其开口不变)时，活塞右移的速度多大？

其返回速度有多大？

Vi=qv/A2=0.02m/sv2-qv/Ai=O.Olm/s

⑶若调速阀的最小稳定流量为0.05L/min,该液压缸能得到的最低速度

是多少？

VBi„=qvmin/Ai=O.833X10'm/s

(8)读图6-40所示回路，说明它属于哪一种基本回路,并简要说明动作原理。

该回路为顺序动作回路。

当换向阀左位接入回路且顺序阀4的调定压力大于液压缸1的最大前进

工作压力时，压力油先进入液压缸1的下腔，实现缸1活塞杆的上行；当液

压缸1行至终点后，压力上升，压力油打开顺序阀5进入液压缸2的下腔，

实现缸2活塞杆的上行；同样地，当液压缸2行至终点后，压力上升，压力

油打开顺序阀6进入液压缸3的下腔，实