液压和气压传动教案

液压与气压传动教案

章节题目：绪论

［教学内容］

1、了解液压与气压传动的研究对象

2、了解液压与气压传动的工作原理

3,了解液压与气压传动的组成

4、了解液压与气压传动的优缺点

5、了解液压与气压传动的应用及发展

［教学安排］

绪论部分安排2学时，其中介绍液压与气压传动的研究对象5分钟、液压与气压传动的工

作原理1学时、介绍液压与气压传动的组成10分钟、液压与气压传动优缺点比较10分钟、介

绍液压与气压传动的应用及发展20分钟。

采用多媒体教学，通过动画的演示让学生对液压与气压传动这门课程有一个初步的印

象；通过照片让学生对液压与气压传动的发展和应用有一个基本了解。

［知识点及其基本要求］

1、液压与气压传动的研究对象（了解）

2、液压与气压传动的工作原理（重点掌握）

3、液压与气压传动中的两个基本概念，即：压力取决于负载、速度取决于流量（重点

掌握）

4、压力和流量的概念（重点掌握）

5、液压与气压传动系统的组成（基本掌握）

6、液压与气压传动的优缺点（了解）

7、液压与气压传动的应用与发展（了解）

［重点和难点］

重点：1、液压传动的工作原理

2、液压与气压传动中工作压力取决于负载；活塞运动速度取决于流量

3、压力和流量的概念

难点：1、液压与气压传动中工作压力取决于负载；活塞运动速度取决于流量

2,功率关系

［教学法设计］

采用多媒体教学，在重难点的讲解中将多媒体与板书相结合，通过液压千斤顶的简化模型

的动画演示让学生直观地看到液压系统的工作原理，特别是看到油液的流动、活塞的运动，从而

对液压传动系统有一个直观的印象。然后通过板书推导两个活塞之间的力比例关系、运动关系

和功率关系，从而使学生对液压系统的两个重要概念以及压力、流量这两个重要参数有深刻的印

象。

1、导入新课

液压与气压传动，又称液压气动技术，是机械设备中发展速度最快的技术之一，特别是近年

来，随着机电一体化技术的发展，与微电子、计算机技术相结合，液压与气压传动进入了一个新

的发展阶段。

2、新课讲解

一、液压与气压传动的研究对象（5分钟）

液压与气压传动是研究有压流体（压力油或压缩空气）为能源介质，来实现各种机械的传

动和自动控制的学科。

液压传动传递动力大，运动平稳，但由于液体粘性大，在流动过程中阻力损失大，因而不

宜作遮豳弱而胎制而气压f场曲于空气的可蹄性尢且工作压力低施域10帼以下），所以传递动力

不大，运动也不如液压传动平稳，但空气粘性小，传递过程中阻力小、速度快、反应灵敏，

因而气压传动能用于远距离的传动和控制。

二、液压与气压传动的工作原理

以液压千斤顶为例，介绍液压与气压传动的工作原理。（15分钟）

1、力比例关系（10分钟）

p=_L=一或一=_2.

AAFA

1211

液压和气压传动中工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。

2、运动关系（10分钟）

/力=/力或&=A

I।22hA

12

hhvA

AA一或二.=」，Ah/t的物理意义是单位时间内液体流过截面积为A的某一

1t2tvA

I2

截面的体积，成为流量。即。=Avo

V=L调节进入缸体的流量q,即可调节活塞的运动速度V,这就是液压传动与气压

A

传动能够实现无级调速的基本原理。活塞的运动谏应取决+i井入流压（气压）缸（马认）的

流量，而与流体压力大小无关。

3、功率关系（10分钟）

Fv=Wv

112

P=pAv=pAv=pq

1I22

液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q的乘积来表示，压力p和流量q是

流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为

功率。

三、液压与气压传动系统的组成（10分钟）

简单介绍机床工作台液压系统的工作原理图和气压传动系统的组成。

液压与气压传动系统主要由以下几个部分组成：

1、能源装置

2、执行装置

3、控制调节装置

4、辅助装置

5、传动介质

四、液压与气压传动的优缺点（10分钟）

液压与气压传动的优点：

1、拖动能力

（1）功率-质量比大

(2)力-质量比

2、控制方式性能

操作方便、省力、系统结构空间的自由度大，易于实现自动化，且能在大范围内实现无级

调速，传动比可达到100：1到2000：1。如与电气控制相配合，可较方便地实现复杂的程

序动作和远程控制。此外，流体传动还具有传递运动均匀平稳，反应速度快，冲击小，能高速

启动、制动和换向；易于实现过载保护；流体控制元件标准化、系列化和通用化程度高，有利于缩

短机器的设计、制造周期和降低制造成本。

液压与气压传动的缺点：

传动介质易泄漏和可压缩性会使传动比不能严格保证：由于能量传递过程中压力损失和泄

漏的存在使传动效率低；流体传动装置不能在高温下工作；流体控制元件制造精度高以及系统

工作过程中发生故障不易诊断等。

气压传动与液压传动相比，有如下优点：

1)空气可以从大气中取之不竭，无介质费用和供应上的困难，将用过的气体排入

大气，处理方便。泄漏不会严重影响工作，不会污染环境。

2)空气的粘性很小，在管路中的阻力损失远远小于液压传动系统，宜于远程传输

及控制。

3)工作压力低，元件的材料和制造精度低。

4)维护简单，使用安全，无油的气动控制系统特别适用于无线电元器件的生产过

程，也适用于食品及医药的生产过程。

5)气动元件可以根据不同场合，采用相应材料，使元件能够在恶劣的环境下进行

正常工作。

气压传动与电气、液压传动相比有以下缺点：

1)气压传动装置的信号传递速度限制在声速范围内，所以它的工作频率和响应速度远

不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的回路，但

这个缺点对工业生产过程不会造成困难。

2)空气的压缩性远大于液压油的压缩性，因此在动作的响应能力、工作速度的平稳性

方面不如液压传动。

3)气压传动系统出力较小，且传动效率低。

五、液压与气压传动的应用及发展(20分钟)

［应用］

以液压千斤顶为例，讲解两活塞之间的力比例关系、运动关系和功率关系。

1、力比例关系

P

根据帕斯卡原理，得：p=A.得出液压传动中的第一个重要概念：

AAFA

1211

工作压力取决于负载，而与流入的流体的多少无关。

2、运动关系

推导v=q/4从而得出液压传动中的第二个重要概念：活塞的运动速度取决于进入

液压缸的流量，而与流体压力大小无关。

3、功率关系

推导P=pq,从而让学生掌握压力和流量是流体传动中最基本、最重要的两个参数。

［板书设计］

绪论

因此Av=Av

一、液压与气压传动的研究对象12

二、液压与气压传动的工作原理v=£

1、力比例关系A

3、功率关系

P=，=

T不或丁=TFv=Wv

1211112

2、运动关系

p=pA'=P"？=pq

hA

Ah-Ahgg_2_=_i.三、液压与气压传动系统的组成

1122hA

12四、液压与气压传动的优缺点

液压与气压传动的优点：

1、拖动能力

1t2t

(1)功率-质量比大

VA(2)力-质量比

即，.=3

2、控制方式性能

vA

12五、液压与气压传动的应用及发展

q=Av

［小结］

通过绪论部分的讲解，了解液压与气压传动的研究对象，重点掌握液压与气压传动的工作

原理、两个重要概念以及压力和流量这两个重要参数，了解液压与气压传动系统的组成以及优缺

点，了解液压与气压传动的应用和发展。

［教学后记］

［教学资料补充］

章节题目：液压传动基础知识

［教学内容］

第一章液压传动基础知识

§1-1液压传动工作介质

§1-2液体静力学

§1-3液体动力学

§1-4定常管流的压力损失计算

§1-5孔口和缝隙流动

§1-6空穴现象

§1-7液压冲击

［教学安排］

第一章安排8-10学时，其中讲解液压传动工作介质1.5学时，重点讲解液压油的主要

物理性质、讲解液体静力学1学时、讲解液体动力学2学时、讲解定常管流的压力损失计算2

学时、讲解孔口和缝隙流动1学时、讲解空穴现象和液压冲击0.5学时、若课时较多，安排

习题课2学时。

采用多媒体结合板书进行教学，以板书为主，多媒体为辅。通过大量的例题和习题，使学

生对方程有充分的理解。

［知识点及其基本要求］

1、液压油的物理性质（重点掌握）

2、对液压传动工作介质的要求（了解）

3、工作介质的选用原则（了解）

4、液压系统的污染控制（了解）

5、液体静力学基本方程和帕斯卡原理以及液体静压力对固体壁面的作用力（掌握）

6、液体动力学相关的基本概念（掌握）

7、连续性方程、伯努利方程和动量方程（重点掌握）

8、流态和雷诺数的概念（重点掌握）

9、压力损失的计算（重点掌握）

10、各种孔口的液流特性及缝隙的液流特性（重点掌握）

11,空穴现象和液压冲击的概念（了解）

［重点和难点］

重点：1、液压油的物理性质

2、连续性方程、伯努利方程和动量方程

3、液体流经管路的压力损失

4、流经孔口的流量及其压力差、孔型的关系等

难点：1、液体粘性的概念

2、伯努利方程及其物理意义

3、液压冲击的概念及压力波的传递

［教学法设计］

导入新课

本章主要讲述液压油的物理性质、液压油的使用与污染控制。液体静力学的基本特性、液体流

动时的运动特性、流经管路的压力损失以及流经孔口和缝隙的流量等液压传动的基础知识。

新课讲解

第一次课（2学时）

第一章液压传动基础知识

§1-1液压传动工作介质

一、液压传动工作介质的性质

1、密度（简单提及，5分钟）

单位体积液体的质量称为液体的密度。P="一

V

2、可压缩性（简单提及，5分钟）

压力为P。、体积为V。的液体，如压力增大Ap时，体积减小AV,则此液体的可压缩性

1AV

可用体积压缩系数k,即单位压力变化下的体积相对变化量来表示。k=一=—

△PV0

3、粘性（重点讲解，20分钟）

液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生

的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。

实验测定指出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力F,与液层接触面积A、液层间的速

度梯度du/dy成正比，即：其中，u为比例常数，称为粘性系数或动力粘度，

tdy

简称粘度。

液体的粘度是指它在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。

液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度U,即口=N/p。

4、其它性质（简单提及，5分钟）

二、对液压传动工作介质的要求（简单介绍，10分钟）

1）合适的粘度

2）润滑性能好

3）质地纯净，杂质少

4）对金属和密封件有良好的相容性

5）对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性

6）抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好

7）体积膨胀系数小，比热容大

8）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。

9）对人体无害，成本低。

三、工作介质的分类的选用（简单介绍，10分钟）

1、分类

按ISO6743/4（GB7631.2-1987）分类

f矿物油型

易燃的燃类液压油《八成膝型

液压介质4to®

难燃（抗燃）液压油《

[[无水型、合成液

2、工作介质的选用原则

（1）液压系统的工作条件

（2）液压系统的工作环境

（3）综合经济分析

四、液压系统的污染控制（一般介绍，10分钟）

1、污染的根源

（1）已被污染的新油

（2）残留污染

（3）侵入污染

（4）生成污染

2、污染引起的危害

3、污染的测定

（1）称重法

（2）颗粒计数法

4、污染物的等级

5、工作介质的污染控制

§1-2液体静力学

一、液体静压力及其特性（简单介绍，10分钟）

液体内某次◎单位面积AA上所受到的法向力AF之比，叫做压力p（静压力），即：

p=lim__

如果法向力F均匀地作用于面积A上，则压力可表示为：

F

P=一

A

液体静压力的两个重要特性：

1）液体静压力的方向总是作用面的内法线方向；

2）静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。

二、液体静压力基本方程（简单介绍，10分钟）

pAA=p+F

0G

其中，即为液柱的重量，F-pghAA,所以有：

GG

p=+Pgh

第二次课（2学时）

三、压力的表示方法及单位（简单介绍，5分钟）

绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力。

相对压力：以大气压作为基准所表示的压力。也成为表压力。

绝对压力和相对压力的关系：绝对压力=相对压力+大气压力

真空度：液体中某点处绝对压力比大气压小的那部分数值。

真空度=大气压-绝对压力

四、帕斯卡原理（重点解释，10分钟）

盛放在密闭容器内的液体，其外加压力Po发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止

状态不变，液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于

静止液体上的压力将以等值同时传到各点。这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。

五、液体静压力对固体壁面的作用力（简单介绍，10分钟）

曲面上液压作用力在某一方向上的分力等于液体静压力和曲面在该方向的垂直面内投

影面积的乘积。

§1-3液体动力学

一、基本概念（简单介绍，10分钟）

1、理想液体、定常流动和一维流动

理想液体：即无粘性又不可压缩的液体

液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，则这种流动就称为

定常流动（恒定流动或非时变流动）；反之，只要压力、速度和密度中有一个随时间而变化，

液体就是作非定常流动（非恒定流动或时变流动）»

当液体整个地作线性流动时，称为一维流动，当作平面或空间流动时，称为二维或三维流

动。

2、迹线、流线、流束和通流截面

迹线：流动液体的某一质点在某一时间间隔内在空间的运动轨迹。

流线：表示某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线，在此瞬时，流线上各质点速

度方向与该线相切。

流管和流束：在液体的流动空间中任意画一不属流线的封闭曲线，沿经过此封闭曲线上的

每一点作流线，由这些流线组合的表面称为流管。流管内的流线群称为流束。

通流截面：流束中与所有流线正交的截面称为通流截面。

平行流动和缓变流动：流线彼此平行的流动称为平行流动，流线夹角很小或流线曲率半径

很大的流动称为缓变流动。

3、流量和平均流速

流量：单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量。

当液体通流面积为A;通流截面上液体的平均流速为v,则通过该截面的液体的流量为：

q-vA

二、连续性方程（一般介绍，10分钟）

pvAAr=pvAAr

r11「22

Jp不变

vAAr=vAAr

l122

J\t=Ar

vA=vA

1122

uA=uA或4=以=常量即为液流的连续性方程。

1I22

三、伯努利方程（重点讲解，45分钟）

理想液体的叫努利方程：]

p+PgZ+PV2=°+pgZ+PV2

112•2222

也可以写成j

p+PgZ+—PV2=常数

2

实际液体的伯努利方程：

aa

P+Pgz+_LPV2=P+PgZ+_2.PV2+A/7

11212222w

式中，：为单位时间内某截面处的实际动能与按平均流速计算的动能之比，即:

puiudA\uidA

pviAv

2

第三次课（2学时）

四、动量方程（重点讲解，20分钟）

§1-4定常管流的压力损失计算

一、流态、雷诺数

1、层流和紊流（重点讲解，15分钟）

层流和紊流是两种不同性质的流态。层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意

运动，粘性力起主导作用；但在紊流时，因液体流速较高，粘性的制约作用减弱，因而惯性力起

主导作用。

2、雷诺数（重点讲解，15分钟）

液体流动时的雷诺数若相同，则它的流动状态也相同。另一方面，液流由层流转变为紊流

时的雷诺数和由紊流转变为层流的雷诺数是不同的，前者称为上临界雷诺数，后者为下临界雷

诺数。

二、液体在直管中流动时的压力损失（重点讲解，40分钟）

液体在直管中流动时的压力损失称为沿程压力损失。

1、层流时的压力损失

△p=出心竺"上=3_

，兀d4Red2gd2g

2、紊流时的压力损失

第四次课（2学时）

三、局部压力损失（简单介绍，5分钟）

△p=

四、管路系统中总的压力损失与压力效率（简单介绍，5分钟）

管路系统中的总的压力损失等于所有直管中的沿程压力损失和局部压力损失之和，即:

考虑到存在着压力损失，一般液压系统中液压泵的工作压力Pp应比执行元件的工作压

力p高2Ap,即：P=p+ZAP

所以，管路系统的压力效率为：

n二八七且二1一9

LppPP

PPP

例题讲解（例1-5,10分钟）

§1-5孔口和缝隙流动

一、孔口液流特性（重点讲解，25分钟）

在液压系统的管路中，装有截面突然收缩的装置，称为节流装置。突然收缩处的流动叫节

流，一般均采用各种形式的孔口来实现节流。

1、流经薄壁小孔的流量

F2-F2-

q—CCAI—=—Ap

v7PD\P

2、流经细长小孔的流量计算

d2冗d4

Ap

q“=-3-2--川---A\p"=-1--2--8--W--"

3、短孔的流量计算

孔口流动流量通用公式：q=KAApm

d（Ap）Api-m

液阻：—

dqKAm

二、缝隙液流特性（重点讲解，20分钟）

同心环形间隙泄漏流量:

7td/?3ndh

q=-------±-------v

12川2

两个圆柱不同心时，其泄漏量为：

=兀嗯Ap（i+1.5£2）±兀叫v

丽~F

§1-6空穴现象（一般介绍，10分钟）

一、油液的空气分离压和饱和蒸气压

空气分离压的概念

饱和蒸气压的概念

二、节流口处的空穴现象

气蚀的概念

三、减小空穴现象的措施

1）减小流经节扣小孔前后的压力差;

2）正确设计液压泵的结构参数；

3）提高零件的抗气蚀能力。

§1-7液压冲击（一般介绍，15分钟）

一、液压冲击产生的原因

二、减小液压冲击的措施

第五次课（2学时）

教材中未讲解的例题、学生作业中问题较大的作业题，课本中的习题。

［应用］

第一次课

习题1-1、1-2、1-3、1-4

第二次课

例题1-1>1-2、1-3、1-4；习题1-5、1-6、1-7、1-8、1-9、1-10

第三次课

习题1-11、1-13

第四次课

例题1-5；习题1-12、1-14、1-15

第五次课（2学时）

前四次课未讲解的例题、学生作业中问题较大的作业题，课本中的学生未完成的习题。

［板书设计］

第一次课1、污染的根源

第一章液压传动基础知识2、污染引起的危害

§1-1液压传动工作介质3、污染的测定

一、液压传动工作介质的性质4、污染物的等级

1、密度5、工作介质的污染控制

2、可压缩性§1-2液体静力学

3、粘性一、液体静压力及其特性

4、其它性质二、液体静压力基本方程

二、对液压传动工作介质的要求=pA4+F

三、工作介质的分类的选用0G

1、分类p=p+pgh

2、工作介质的选用原则

四、液压系统的污染控制

委丁微的表示方法及单位理想液体的仰努利方程：

11

p+pgz+_pv2=p+pgz+_pv2

四、帕斯卡原理11212222

五、液体静压力对固体壁面的作用力也可以写成：

1n

§1-3液体动力学4-Op2

_=常数

一、基本概念p/+v

实际液体何伯努利方程：

1、理想液体、定常流动和一维流动

2、迹线、流线、流束和通流截面aa4

p+pgz+_i_pv2=p+pgz+20v2-bAp

3、流量和平均流速11212222w

二、连续性方程式中，a为单位时间内某截面处的实际

2或q=-常量动能与按平均流速计算的动能之比，即：

三、伯努利方程

-LjpumdA\utdA

a-■2^1-=----A-r-r?-t-

pV2/lv

2

第三次课二、液体在直管中流动时的压力损失

四、动量方程1、层流时的压力损失

.128Ht-,i,AIV2

§1-4定常管流的压力损失计算△P=勺=更3g匕=2g_

一、流态、雷诺数/7cd4Rea2gd2g

1、层流和紊流2、紊流时的压力损失

2、雷诺数

液阻：)

第四次课R_dGp_Api

三、局部压力损失dqKAm

△P超,二、缝隙液流特性

r2同心环形间隙泄漏流量：

(V兀dh3ndh

9=WAp±~v

Ap=k^Apn

两个圆柱不同心时，其泄漏量为：

四、管路系统中总的压力损失与压力效率

yy/pv2ypv2q=7td/+1,5£2k"dh。丫

△入——+)12g/2

d22

§1-6空穴现象

一、油液的空气分离压和饱和蒸气压

pPP空气分离压的概念

§1-5孔口和缝隙流动饱和蒸气压的概念

一、孔口液流特性二、节流口处的空穴现象

1、流经薄壁小孔的流量气蚀的概念

三、减小空穴现象的措施

4)减小流经节扣小孔前后的压力差:

2、流经细长小孔的流量计算■鼐翔魁魏母参数;

d2兀ch

q=AAp=Ap

32)1/128m§1-7液压冲击

3、短孔的流量计算一、液压冲击产生的原因

q=c.J~^p二、减小液压冲击的措施

d\p

孔口流动流量通用公式：q=KAApm

第五次课

［小结］

第一次课

通过本次课的讲解，使学生对液压传动工作介质的物理性质有一个深刻的理解和掌握，

特别是对粘性的概念必须非常清楚，另外还要让学生了解液压油的使用和污染控制和液体静力

学的基本特性。

第二次课

通过本次课的讲解，使学生对帕斯卡原理有一个深刻的理解；在动力学讲解方面，一定要

使学生熟练掌握连续性方程和伯努利方程及其物理意义并学会灵活应用。

第三次课

通过本次课的讲解，使学生掌握动量方程并学会灵活运用；通过流台和雷诺数的讲解使学

生深刻理解层流和紊流的概念以及雷诺数的概念和灵活运用其计算公式；通过压力损失的讲解

使学生深刻理解压力损失的概念并熟悉压力损失的计算方法。

第四次课

通过本次课程的讲解，使学生熟悉各种不同孔型的孔口液流特性的计算方法和各种缝隙液流

特性的计算分析；另外，使学生了解空穴现象和液压冲击现象的来源及防止措施。第五

次课

通过本次课程中大量习题和例题的讲解，使学生对本章中涉及的方程，特别是重要方程有

充分的理解并学会灵活运用。

（以每次课设计，小结）

［教学后记］

［教学资料补充］

章节题目：液压动力元件

［教学内容］

第二章液压动力元件

§2-1液压泵概述

§2-2齿轮泵

§2-3叶片泵

§2-4柱塞泵

§2-5液压泵的噪声

§2-6液压泵的选用

［教学安排］

第二章安排6学时，其中讲解液压泵概述1学时；讲解齿轮泵1.5学时；讲解叶片泵

1.5-2学时；讲解柱塞泵1-1.5学时；讲解液压泵的噪声及选用0.5学时。

主要采用多媒体和板书结合进行教学，通过动画演示，使学生对各类液压泵的工作原理有

一个直观的认识，在直观认识的基础上，使学生对其工作原理有深刻的理解；通过板书，使学

生对各种泵的流量、排量的概念有深刻的理解，了解机械效率和容积效率的物理意义。［知识

点及其基本要求］

1、液压泵的工作原理（初步掌握）

2、液压泵的主要性能参数（重点掌握）

3、外啮合齿轮泵的结构和工作原理及流量、排量计算（重点掌握）

4、螺杆泵和内啮合齿轮泵的结构（一般了解）

5、单作用叶片泵和双作用叶片泵的结构和工作原理及流量、排量的计算（重点掌握）

6、双级叶片泵和双联叶片泵的工作原理（一般掌握）

7、限压式变量叶片泵的工作原理（重点掌握）

8、径向柱塞泵和轴向柱塞泵的结构和工作原理及流量、排量的计算（重点掌握）

9、柱塞泵的噪声和选用（一般了解）

［重点和难点］

重点：1、容积式液压泵的工作原理、工作压力、排量和流量的概念

2、液压泵机械效率和容积效率的物理意义

3、限压式变量叶片泵的工作原理及压力流量特性曲线

难点：1、液压泵的功率及其计算方法

2、齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的困油现象、原因以及消除方法

［教学法设计］

导入新课

液压传动系统中，液压动力元件是把原动机输入的机械能转变成液压能输出的装置，液压

传动系统中使用的液压泵都是容积式液压泵，它是依靠周期性变化的密闭容积和配流装置来工作

的，其主要形式有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

新课讲解

第一次课（2学时）

第二章液压动力元件

§2-1液压泵概述

一、液压泵的工作原理及特点

1、液压泵的工作原理（简单介绍，5分钟）

以径向柱塞泵为例简单介绍液压泵的工作原理

2、液压泵的特点（基本介绍，10分钟）

(1)具有若干个密封且又可以周期性变化的空间

(2)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力

(3)具有相应的配流机构

二、液压泵的主要性能参数(重点介绍，30分钟)

1、压力(5分钟)

(1)工作压力：液压泵实际工作时的输出压力。

(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。

(3)最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运

行的最高压力值。

2、排量和流量20分钟)

(1)排量V：液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。

(2)理论流量如：在不考虑液压泵的泄漏流量的条件下，单位时间内所排出的液体体积。

(3)实际流量q：液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积。

(4)额定流量液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。

3、功率和效率(15分钟)

(1)液压泵的功率损失：液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。

I)容积损失：液压泵在流量上的损失

液压泵的容积损失用容积效率来表示，等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量q

之比，即:

vqqq

ttt

泵的实际输出流量q为：

q=qT]=Vnv\

tVV

2)机械损失：液压泵在转矩上的损失。等于液压泵的理论转矩工与实际转矩T之比，设转

T1

矩损失为TJ则液压泵的机械效率为：口=?=―我

(2)液压泵的功率

I)输入功率P：作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩为T,角速度为3时，有：

P=713

2)输出功率P：液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差4p和输出流量q的乘积

P-Apq

3)液压泵的总效率：液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值，即：

PApqApqr|

m

§2-2齿轮泵

一、外啮合齿轮泵

（-）外啮合齿轮泵的工作原理（重点讲解，10分钟）

参照外啮合齿轮泵的工作原理图介绍外啮合齿轮泵的工作原理

（-）外啮合齿轮泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）

当齿轮的模数为m、齿宽为B、齿数为z时，外啮合齿轮泵的排量为：

V=6.66zm2B

设驱动齿轮泵的原动机转速为中外啮合齿轮泵的容积效率为nv，则外啮合齿轮泵的

理论流量和实际输出流量分别为：

q=6.66zm2Bn

q=6.66zm28m

v

设q”,”、qmm表示最大、最小瞬时流量，则流量脉动率。可用下式表示：

....."qn»nX100%

q

（三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

1、泄漏（一般介绍，10分钟）

2、困油（重点讲解，15分钟）

第二次课（2学时）

3、径向不平衡力（简单讲解，5分钟）

4、优缺点（简单介绍，5分钟）

（四）提高外啮合齿轮泵压力的措施（简单介绍，5分钟）

二、螺杆泵和内啮合齿轮泵（简单介绍，5分钟）

1、螺杆泵

2、内啮合齿轮泵

§2-3叶片泵

一、单作用叶片泵

1、单作用叶片泵的工作原理（重点讲解，10分钟）

以单作用叶片泵的工作原理图为例介绍单作用叶片泵的工作原理

2、单作用叶片泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）

设R为定子的内半径，e为转子与定子之间的偏心距，B为定子的宽度，B为相邻两叶

片间的夹角（B=2n/z）,z为方■片的个数,则单作千叶片泵的排量为：

V=zW-v）=Z-LBQKR+6\一G?-e）」=47rReB

I22

单作用叶片泵当转速为R泵的容积效率为nV时，其理论流量和实际流量分别为：

%=匕=4兀ReBn

q=qr|=4兀ReBnr\

tVV

3、特点（简单介绍，5分钟）

二、双作用叶片泵

（-）双作用叶片泵的工作原理（与单作用类比，简单介绍，10分钟）

以双作用叶片泵的工作原理图为例介绍双作用叶片泵的工作原理。

（二）双作（简单介绍，5分钟）

当定子的大圆弧半径为R,小圆弧半径为r,定子宽度为B,两叶片间的夹角为B=2n

/z弧度时,若虑叶片1度和倾e的影响则双作用叶片泵的排量为:

V=2z—P/?2-「28=2兀火2-尸28

2

转速为n,容积效率为［v时，双作用叶片泵的理论流量和实际输出流量分别为:

q-V=2兀Yp-r2hn

q=qv\=V?2-rJB〃X]

tV

（三）双作用叶片泵的结构特点（简单介绍，10分钟）

1、配油盘

2、定子曲线

3、叶片的倾角

（四）提高双作用叶片泵压力的措施（简单介绍，5分钟）

（1）减小作用在叶片底部的油液压力

（2）减小叶片底部承受压力油作用的面积

（3）使叶片顶部和底部的液压作用力平衡

三、双级叶片泵和双联叶片泵（简单介绍，10分钟）

1、双级叶片泵

以双级叶片泵工作原理图为例介绍双级叶片泵工作原理

2、双联叶片泵

第三次课（2学时）

四、限压式变量叶片泵（重点讲解，20分钟）

1、限压式变量叶片泵的工作原理

以限压式变量叶片泵工作原理图为例介绍限压式变量叶片泵的工作原理。

2、限压式变量叶片泵的特性曲线

3、限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别

§2-4柱塞泵

一、径向柱塞泵

1、径向柱塞泵的工作原理（重点讲解，10分钟）

以径向柱塞泵的工作原理图为例介绍径向柱塞泵的工作原理。

2、径向柱塞泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）

当转子和定子之间的偏心为e时，柱塞在缸体孔中的行程为2e,设柱塞个数为z,直径

为d时，泵的排量为：

71

V=-^d22ez

设泵的转速为n,容积效率为＞lv，则泵的实际输出流量为：

兀,cnd2

-_d22eznv\=-----eznv\

4v4V

二、轴向柱塞泵

（-）轴向柱塞泵的工作原理（重点讲解，10分钟）

以轴向柱塞泵的工作原理图介绍轴向柱塞泵的工作原理。

（-）轴向柱塞泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）

设柱塞的直径为d,柱塞分布圆直径为D,斜盘倾角为Y时，柱塞的行程为s=DtanY，

所以当柱塞数为zn寸，轴向柱塞泵的排量为：

71

V=_d2Dtanyz

4

设泵的转速为n，容积效率为nt，则泵的实际输出流量为:

71,八

q=_a2Dtanyznr］

4v

（三）轴向柱塞泵的结构特点（重点介绍，15分钟）

1、典型结构

以直轴式轴向柱塞泵结构图介绍轴向柱塞泵的结构。

2、变量机构

（1）手动变量机构

以直轴式轴向柱塞泵为例介绍手动变量结构

（2）伺服变量机构

以伺服变量机构结构图为例介绍伺服变量机构

（四）双端面配油轴向柱塞泵简介

§2-5液压泵的噪声（简单介绍，10分钟）

一、产生噪声的原因

二、降低噪声的措施

§2-6液压泵的选用（简单介绍，5分钟）

［应用］

第一次课

习题2T、2-2

第二次课

习题无

第三次课

习题2-3、2-4、2-5

本章讲授结束后，安排一次实验：液压泵的性能及结构实验

［板书设计］

第一次课:（1）液压泵的功率损失

第二章液压动力元件1）容积损失

§2-1液压藜概述qq-qq

n=—=——-=1一一

一、液压泵的工作原理及特点,q,1%

1、液压泵的工作原理q=qr）=Knr）

2）机械质失

2、液压泵的特点

二、液压泵的主要性能参数T1

r\=—u=^―

1、压力血T"I

T

（1）工作压力t

（2）额定压力（2）液压泵的功率

（3）最高允许压力

1）输入功率R：p=Tco

2、排量和流量ii

（1）排量V2）输出功率P：P=Apq

（2）理论流量43）液压泵的总效率：

（3）实际流量dPApqApqr|

T）=-=—=-zrt-v-=nn

（4）额定流量q”PTsTeoVm

tIn

3、功率和效率

m

a-q

§2-2齿轮泵◎='，…100%

一、外啮合齿轮泵q

（一）外啮合齿轮泵的工作原理（三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

（二）外啮合齿轮泵的排量和流量计算1、泄漏

V=6.66zm2B2、困油

3、径向不平衡力

q=6.66zm2Bn

4、优缺点

q=6.66zmiBnr\

第二次课

（四）提高外啮合齿轮泵压力的措施

二、螺杆泵和内啮合齿轮泵

2＞患矗渗齿轮泵

§2-3叶片泵

一、单作用叶片泵（三）双作用叶片泵的结构特点

1、单作用叶片泵的工作原理1、配油盘

2、单作用叶片泵的排量和流量计算2、定子曲线

V=Z（V-V）3、叶片吆恢批

1,P）（）1（四）盘高双祢用叶片泵压力的措施

L

=z—B^R+e2-R-e2=4nReB

2（1）减小作用在叶片底部的油液压力

q=V=ReBn（2）减小叶片底部承受压力油作用的面积

tn（3）使叶片顶部和底部的液压作用力平衡

q=qiReBnr|

tvv三、双级叶片泵和双联叶片泵

3、特点1、双级叶片泵

二、双作用叶片泵2、双联叶片泵

（-）双作用叶片泵的工作原理

第三次课（-）轴向柱塞泵的排量和流量计算

四、限压式变量叶片泵兀

V=—d2DtanYz

1、限压式变量叶片泵的工作原理4

2、限压式变量叶片泵的特性曲线it

a=_diDtanyznt]

3、限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区4y

别（三）轴向柱塞泵的结构特点

§2-4柱塞泵1、典型结构

一、径向柱塞泵