1、第8章液壓與氣壓傳動8-1液壓傳動概述教學目的與要求：1、了解液壓傳動的基本概念。2、熟悉液壓傳動的組成。3、掌握液壓傳動的工作原理和特點。教學重點與難點：1、重點：液壓傳動的工作原理和特點。2、難點：壓傳動的基本概念。教學手段與方式：講授法、歸納法教學過程：引入：機械傳動、電氣傳動、液壓傳動與氣壓傳動是目前運用最為廣泛的四 大類傳動方式。液壓傳動是以液體為工作介質，利用液體壓力來傳遞動力和進行 控制的一種傳動方式。新課傳授：一、液壓傳動工作原理液壓傳動系統的工作過程如下圖所示。S.二、液壓傳動的組成液壓傳動系統主要由以下四部分組成（1）動力元件把機械能轉化為液壓能的裝置，常見的動力元件為液壓

2、泵。（2）執行元件把油液的液壓能轉換成機械能的裝置，執行元件為液壓缸、液壓馬達。（3）控制元件控制調節系統中油液壓力、流量或流向的裝置，常見的控制元件有各種閥類 元件，如換向閥、壓力閥、流量閥等。（4）輔助元件保護系統正常工作的裝置，如過濾器、蓄能器及各種管接頭等。三、液壓系統的特點1. 液壓傳動在應用上與機械傳動相比有以下優點 速度、扭矩、功率均可無級調節，而且能迅速換向和改變速度，調速范 圍寬。 在傳遞相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小，重量輕，結構緊湊,布局靈活。 易于實現過載保護，安全可靠。 便于液壓系統的設計、制造和使用維修 易于控制和調節，實現數字控制。2. 液壓傳動的缺點 傳

3、動效率低。 不宜在溫度很高或很低的條件下工作。 液壓元件結構精密，制造精度較高，給使用和維修帶來一定困難 液壓系統不能保證精確的傳動比。四、液壓系統的特點1、靜壓傳遞規律Fi/Ai= F2 / A = p不計活塞重量，則G = F2=pA2< 液壓系統中的工作壓力取決于外負載。2.流量與平均速度(1)流量流量指單位時間內流過某一截面處的液體體積，即qV=V/t(2) 平均流速液體在單位時間內平均移動的距離稱為平均流速，即v=qV/A(3) 活塞運動速度與流量、流道截面的關系由于油液又被認為根據物質不滅定律，油液流動時既不能增多也不會減少, 是幾乎不可壓縮的，所以油液流經無分支管道時，每一

4、橫截面上通過的流量一定 是相等的，即qVl=qV2=qV3因為Q = Av，故Alvl=A 2v2=A3v3液體在無分支管道中流動時，通過不同截面的流速與其截面積大小成反比, 而流量不變，即管道截面小的地方流速大，反之流速小3.功率功率是指單位時間所做的功，用 P表示，單位為 W （瓦）或kW（千瓦） 液壓缸的輸出功率是液壓缸的活塞運動速度與外負載 F的乘積，即P缸=Fv因為F = pA,v = qV/A，所以上式可以改寫成P缸=戸缸qV缸即液壓缸的輸出功率為流入液壓缸的流量與靜壓力的乘積。 液壓泵的輸出功率等于液壓泵輸出的額定流量和額定工作壓力的乘積， 即P泵=戸泵qV泵小結：1、液壓傳動是

5、另一種傳動方式，它是靠液壓油作為介質來傳遞運動的。2、液壓傳動由四部份組成，要熟悉液壓元件的圖形表示符號。3、液壓傳動的主要優點是可實現無級變速；常用于直線運動的場合。缺點 是泄漏，要求制造精度高。8-2液壓傳動原件教學目的與要求：1、了解液壓泵、液壓缸及控制閥的分類。2、掌握液壓泵、液壓缸的工作原理，以及液壓泵工作的必備條件。3、掌握液壓控制閥的種類、作用和工作原理。4、了解液壓系統的一些輔助原件。教學重點與難點：1、重點：液壓泵、液壓缸和控制閥的分類及工作原理。2、難點：液壓泵、液壓缸和控制閥的工作原理。教學手段與方式：講授法、歸納法教學過程：新課傳授：一、液壓泵液壓泵是將電動機輸出的機械

6、能轉化為液壓油的壓力能的能量轉換裝置。按單位時間內所輸出的油液體積是否可調，液壓泵可分為變量泵和定量泵 單位時間內所輸出的油液體積可調節的液壓泵是變量泵，不可調節的是定量泵1、液壓泵的分類按結構形式分，常見的液壓泵有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。液壓泵的圖形符號見表81。表8 1液壓泵的圖形符號單向定量雙向定量單向變量雙向變量并聯單向定量0(1) 齒輪泵齒輪泵可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種類型(2) 葉片泵葉片泵可分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵葉片泵有以下特點：優點：工作壓力高，流量脈動小，工作平穩，噪聲小，壽命較長，易于實現 變量。缺點：結構復雜，吸油能力不太好，對油液污染比較敏感（3）柱塞

7、泵柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。2、液壓泵的工作原理用于吸油的腔體稱為吸油腔；用于壓油的腔體稱為壓油腔。吸油過程：吸油腔輪齒逐漸分離退出嚙合，密封工作容積增大，形成部分真 空。油箱中的油液在外部大氣壓力的作用下經吸油管被壓入吸油腔， 將齒槽充滿， 并隨著齒輪的轉動把油液帶入壓油腔內。壓油過程：在壓油腔一側，由于輪齒進入嚙合，密封工作容積減少，齒間油 液被擠出去，經排油口輸出，進入系統的供油管路。由此可見，液壓泵是依靠密封容積變化來進行吸油和排油的，密封容積增加液壓泵吸油，密封容積減小，液壓泵壓油。因此，液壓泵又稱為容積式液壓泵。3、液壓泵工作的必備條件要保證液壓泵正常工作，必須滿足以下條件

8、： 液壓泵內有若干個密封容積，且密封容積可以周期性變化。液壓泵的輸 出流量與密封容積變化量及單位時間內的變化次數成正比。 液壓泵應有配流裝置，保證吸油腔和壓油腔分開，并使吸油腔在吸油過 程中與油箱相通，壓油腔在壓油過程中與系統供油管路相通。 油箱內液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。油箱必須與大氣相 通或采用密閉的充壓油箱。二、液壓缸液壓缸是液壓系統的執行元件， 它把液體壓力能轉換成機械能， 實現執行元 件的直線往復運動。1、液壓缸的類型 按結構特點不同，液壓缸可分為活塞式、柱塞式和擺動式三種。 活塞式液壓缸分為雙出桿活塞式液壓缸和單出桿活塞式液壓缸兩種類型。2、活塞式液壓缸的組成液壓缸的

9、結構分為：缸筒和缸蓋 ,活塞和活塞桿 ,密封裝置 ,緩沖裝置,排氣裝置 五個部分。（1）缸筒和缸蓋缸筒和缸蓋的連接形式常見有： 法蘭式：適用于工作壓力不高的場合。 螺紋式：在機床上應用較多。 拉桿式：只用于短缸。（2）活塞和活塞桿活塞和活塞桿的連接方式很多， 機床上多采用錐銷連接和螺紋連接。 錐銷連 接一般用于雙出桿液壓缸，螺紋連接多用于單出桿液壓缸。（3）液壓缸的密封裝置（4）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸的緩沖裝置是為了防止活塞和缸蓋之間相撞。（5）排氣裝置常用的有兩種形式： 一種是在缸蓋最高部位處開排氣孔， 一種是在缸蓋最高 部位處安放排氣塞三、液壓控制閥 液壓控制閥是用來控制液壓系統中油液的

10、流動方向并調節其壓力和流量的 可分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。1、方向控制閥方向控制閥是控制油液流動方向的閥，包括單向閥和換向閥兩種。（1）單向閥單向閥可分為普通單向閥和液控單向閥兩種。 普通單向閥：只能使油液沿一個方向流動，不容許油液反向倒流。 液控單向閥：與普通單向閥相比，多了一個液控口 K和控制活塞的頂桿。（2）換向閥換向閥是利用閥芯相對閥體的運動， 使油路接通或關斷，使液壓執行元件實 現起動、停止或變換運動方向。換向閥有多種形式，按閥芯的運動方式可分為滑 閥和轉閥。滑閥機能：換向閥的閥芯處于中位時，其油口P、A、B、O有不同的連接方式，可表現出不同的性質，把適應各種不同工作要求的連

11、通方式稱為滑閥機能。 P、A、B、 O互不相通為0型，P、A、B、O全通為H型。2、壓力控制閥控制油液壓力的閥是利用作用于閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來 實現系統壓力的控制。常見的壓力控制閥有溢流閥、順序閥和減壓閥。（1）溢流閥系統進入液壓缸之外多余的油液經溢流閥流回油箱，保持系統油壓基本穩 定，此時溢流閥起維持系統壓力恒定的作用。溢流閥還可以用來限定系統的最高壓力。常用的溢流閥按其結構形式和基本動作方式可分為直動式和先導式兩種。 直 動式用于低壓系統。先導式溢流閥由先導閥和主閥兩部分組成， 常用于中、高壓 系統或遠程控制場合（2）順序閥順序閥的主要作用是使兩個以上執行元件按壓力實現順序

12、動作，所以稱為順序閥。順序閥按結構的不同也可分為直動式和先導式兩種類型。溢流閥主要用限壓、穩壓以及配合流量閥用于調速；順序閥則主要用來根據 系統壓力的變化情況控制油路的通斷，有時也可以將它當作溢流閥來使用。（3）減壓閥減壓閥的出口壓力低于進口壓力，其作用是降低液壓系統中某一局部的油液 壓力，使用一個油泵能同時得到多個不同的壓力輸出，同時它還有穩壓的作用。根據所控制的壓力不同，減壓閥可分為定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓 閥。定值減壓閥在液壓系統中應用最為廣泛， 因此也簡稱為減壓閥，常用的有直 動式減壓閥和先導式減壓閥。3、流量控制閥流量控制閥依靠改變閥口通流面積大小來調節通過閥口的流量，從而調

13、節執行元件（液壓缸或液壓馬達）的運動速度。常用的流量控制閥有普通節流閥、調 速閥等。（1）普通節流閥普通節流閥是液壓傳動系統中結構最簡單的流量控制閥， 依靠改變節流口的 大小，調節執行元件的運動速度。（2）調速閥調速閥是將節流閥和定差減壓閥串接而構成的。0a四、液壓輔助原件液壓輔助元件主要有蓄能器、過濾器、油箱、熱交換器及管件等。1蓄能器蓄能器的功用主要用來儲存和釋放油液的壓力能，保持系統壓力恒定，減小 系統壓力的脈動沖擊。2.過濾器過濾器的功用是濾清油液中的雜質，保證系統管路暢通，使系統正常工作。3油箱油箱的功用主要是：儲油，散發油液中的熱量，釋放混在油液中的氣體，沉 淀油液中的雜質等。4.

14、 油管和管接頭（1）油管液壓系統中常用的油管有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠軟管等。（2）管接頭管接頭是油管與油管、油管與液壓元件之間的連接件。小結：1、液壓泵的分類及工作原理。2、液壓缸的分類及工作原理。3、液壓控制閥的分類及工作原理。4、液壓輔助原件8-3液壓傳動系統教學目的與要求：1、能認識各個液壓元件的圖形符號。2、具有應用所學液壓傳動的知識分析一般傳動系統圖的能力。教學重點與難點：1、重點：液壓系統原理圖的分析及油液流動情況的簡述。2、難點：液壓系統原理圖的分析及油液流動情況的簡述。教學手段與方式：講授法、歸納法教學過程：引入：由某些液壓元件和附件所構成的能完成某種特定功能的回路稱

15、為液壓基本回路。這些基本回路根據其功用不同可分為壓力控制回路、調速回路、方向控制回路等。新課傳授：一、典型液壓系統分析1、方向控制回路1方向控制回路（1）利用方向控制閥的換向回路。（2）利用換向閥的中位機能鎖緊回路。2、壓力控制回路它是由溢流閥4來實現主系統的壓力 控制的。當液壓泵的出油壓力超過溢流閥的 調定壓力時，泵油液經溢流閥溢流回油箱， 起到控制液壓泵出口壓力的作用。3、調速回路由行程閥9和調速閥共7同組成速度控 制回路。液壓系統的工作分析如下。 快速前進階段：電磁鐵1YA斷電、 通電，其油路是：2YA進油路 過濾器2 f定量液壓泵3單向閥5換向閥6行程閥9液壓 缸10左腔。回油路 液壓

16、缸10右腔換向閥6油箱1。 工作進給階段：當快速進給階段終了，擋塊壓下行程閥9,活塞實現工作進給階段時，其油路是：進油路 過濾器2定量液壓泵3單向閥5換向閥6調速閥7液壓 缸10左腔。 回油路 液壓缸10右腔換向閥6油箱1。 快退階段：1YA通電、2YA斷電，此時活塞實現快退動作，其油路是： 進油路 過濾器2定量液壓泵3單向閥5液壓缸10右腔。回油路 液壓缸10左腔單向閥8換向閥6油箱1 o 卸荷階段：1YA、2YA都斷電，換向閥處于中位，液壓缸兩腔被封閉， 活塞停止運動，此時泵卸荷，其油路是：卸荷油路過濾器2定量液壓泵3單向閥5油箱1。電磁鐵和行程閥的動作順序可參照表 8-2,其中電磁閥通電

17、行程閥壓下用 “ +” 表示，電磁閥斷電行程閥抬起用-"'表示。表8-2電磁鐵和行程控制閥順序動作電磁鐵或行程閥動作順序電磁鐵行程閥1YA2YA快進+一工進+快退+原拉停止（卸荷）二、典型液壓系統應用實例1. 快速前進電磁鐵1YA通電，電磁換向閥5左位接入系統。液控換向閥4在液控油壓 的作用下，其左位也接入系統。2. 第一次工作進給滑臺前進到預定位置時，擋塊壓下行程閥 10，1YA繼續通電。此時，系統 壓力升高，順序閥14打開，變量液壓泵2自動減小流量，以適應工作進給的需要。3. 第二次工作進給在第一次工作進給結束時，3YA通電，電磁閥7通路被截斷，順序閥仍打開，進給量大小由

18、調速閥6來調節。4死擋鐵停留停留是在滑臺以二工進速度碰到死擋 鐵塊時開始的，不再前進，系統壓力進一步 提高，至壓力繼電器8發出信號后，停留結 束。5快速退回快退在壓力繼電器8發出信號，使電磁 鐵1YA、3YA斷電，2YA通電，換向閥 5 右位接入系統，換向閥4右位也接入系統。6.原位停止滑臺快退至原位時，擋鐵壓下，終點行 程開關發出信號，使電磁鐵2YA、3YA斷電， 換向閥4、換向閥5處于中間位置，液壓缸 兩腔封閉，滑臺停止運動，系統開始卸荷。表8-3YT4543型動力滑臺液壓系統動作循環電磁鐵或行程閥動作順序電碰鐵行程閥1YA2YA3YA快進+一工進+二工進+死擋鐵停止+快退+±原

19、位停止該系統主要采用了下列基本回路：限壓式變量液壓泵和調速閥的聯合調速回 路，液壓缸左、右兩腔都通壓力油的差動快速回路，電液換向閥控制的換向回路， 行程閥和電磁閥控制的速度換接回路，兩個串聯的調速閥組成的調速控制回路 （實現二次進給），背壓閥、順序閥控制的壓力回路。小結：1、掌握氣壓傳動系統圖的分析思路8-4氣壓傳動概述教學目的與要求：1、了解氣壓傳動的特點及組成和工作原理。2、能認識氣壓動傳動元件的圖形符號及系統的組成。教學重點與難點：1、重點：氣壓傳動的特點及組成和工作原理。2、難點：氣壓動傳動元件的圖形符號及系統的組成。教學手段與方式：講授法、歸納法教學過程：引入：氣壓傳動的工作原理是利

20、用空氣壓縮機使空氣介質產生壓力能，在控 制元件的控制下，將氣體壓力能傳輸給執行元件，控制執行元件（氣缸或氣馬達） 完成直線運動和旋轉運動。新課傳授：一、氣壓傳動系統的工作原理氣壓傳動的工作原理是利用空 氣壓縮機使空氣介質產生壓力能， 在控制元件的控制下，將氣體壓力 能傳輸給執行元件，控制執行元件（氣缸或氣馬達）完成直線運動和 旋轉運動。二、氣壓傳動系統的組成1能源元件能源元件是使空氣壓縮并產生 壓力能，為各類氣動設備提供動力的裝置，例如空氣壓縮機。2. 控制元件控制元件是用來控制壓縮空氣的壓力、流量、流動方向及執行元件工作順序 的元件，例如壓力閥、流量閥、方向閥、邏輯元件和行程閥等。3. 執行

21、元件執行元件是把氣體的壓力能轉換為機械功的一種裝置，例如氣缸、氣馬達等。4. 輔助元件輔助元件是使空氣凈化、潤滑、消聲及用于元件間連接的元件，例如過濾器、 油霧器、消聲器及管件等。三、氣壓傳動系統的優缺點1. 氣壓傳動的優點 氣壓傳動的工作介質是空氣，排放方便，不污染環境，經濟性好。 空氣的粘度小，便于遠距離輸送，能源損失小。 氣壓傳動反應快，維護簡單，不存在介質維護及補充問題。 蓄能方便，可用貯氣筒貯氣獲得氣壓能。 工作環境適應性好，允許工作溫度范圍寬。 有過載保護作用。2. 氣壓傳動的缺點 由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩定性較差。 工作壓力低，氣動傳動裝置總輸出力較小。 工作介質無潤

22、滑性能，需設潤滑輔助元件。 噪聲大。小結：1、氣壓傳動系統的工作原理2、氣壓傳動系統的組成3、氣壓傳動系統的優缺點8-5氣壓傳動原件教學目的與要求：1、了解空氣壓縮站的作用和組成。2、熟悉氣缸、方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥的功用及結構。3、了解氣壓傳動的特點及組成和工作原理教學重點與難點：1、重點：空壓機、后冷卻器和貯氣缸的功用及結構。2、難點：空壓機、后冷卻器和貯氣缸的工作原理。教學手段與方式：講授法、歸納法教學過程：新課傳授：一、空氣壓縮站氣壓縮站（簡稱空壓站）是氣壓傳動的動力源，為氣動設備提供壓縮空氣。 它的主要組成裝置有空氣壓縮機1 （簡稱空壓機）、貯氣罐3和后冷卻器2。1空氣壓

23、縮機空氣壓縮機是產生壓縮空氣的裝置，它將機械能轉化為氣體的壓力能。按壓力高低空氣壓縮機分為低壓型（0.21 MPa）、中壓型（110MP a）、高壓型（10100 MPa ）和超高壓型（100 MPa）。按流量可分為微型（ 1 ' '/min ）、小型（110 " /min ）、中型 （10 100 : /min ）和大型（ 100/min）。按工作原理的分類如表8-4所示。表8-4空氣壓縮機的分類不阿鋁構朋成工作 Ki 理住包式誦過端小r怦的保積”儉"休簫廈站加以掇爲代體葉片式的馬力-肌翻系蜒中”實采用昨枳型竊r托瞬機誦竝捉福厲林的運動建虞.訃動儺轉化為仏

24、力徳.以粗島壓力()惜構.涼理陽<*>陽毎符兮0冷卻朮0冷卻朮2.后冷卻器空壓機輸出的壓縮空氣溫度可以達到 120C以上，空氣中水分完全呈氣態。 后冷卻器的作用就是將空壓機出口的高壓空氣冷卻至40C以下，把大量水蒸氣和變質油霧冷凝成液態水滴和油滴，從空氣中分離出來。后冷卻器有風冷式和水冷式兩大類。3.貯氣罐貯氣罐的主要作用是消除氣源輸出氣體的壓力脈動,貯存一定數量的壓縮空氣，解決短時間內用氣量大于空氣壓縮機輸出氣量的矛盾，保證供氣的連續性和 平穩性，進一步分離壓縮空氣中的水分和油分。貯氣罐的安裝有直立式和平放式。 可移動式壓縮機應水平安裝，而固定式壓 縮機因空間大則多米用直立式安裝

25、。4. 其他氣源輔助元件除后冷卻器、貯氣罐之外，常見的氣源輔助元件還有空氣過濾器、干燥器、 油霧器。二、氣壓傳動執行元件氣缸和氣馬達是氣壓傳動中所使用的執行元件。氣缸用于實現往復直線運動 或擺動，常用于往復直線運動。氣馬達用于實現連續回轉運動。(1) 氣缸的分類 根據結構特征，氣缸分為活塞式、柱塞式、膜片式等。 根據結構不同，氣缸可分為特殊氣缸、組合氣缸等。 按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向不同，氣缸可分為單作用式、雙作 用式(2) 幾種常見的氣缸工作原理和用途 單作用式氣缸：單作用式氣缸在工作時，壓縮空氣僅在氣缸一端進氣， 推動活塞移動，活塞借助彈簧、膜片、外力作用回位。單作用式氣缸應用于短

26、行程及活塞桿推力、 運動速度均要求不高的場合，如 定位和夾緊等裝置。 雙作用式氣缸：雙作用式氣缸工作時，壓縮空氣交替地從氣缸兩端進入 并排出，推動活塞往復運動。主要用于機械加工機械及包裝機械設備。圖 8-36(3) 氣馬達氣馬達是用來實現連續回轉運動的執行元件，常見的有齒輪式、葉片式、柱塞式等。氣馬達工作適應性強，可適用于無級調速、起動頻繁、經常換向及有過 載可能的場合，許多風動工具，如風鉆、風動扳手等均裝有氣馬達。三、氣壓控制閥氣壓控制閥是控制和調整壓縮空氣的流向、 壓力和流量的控制元件，可分為 方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。1方向控制閥方向控制閥是用來控制氣體流動方向和氣流通斷的氣動

27、控制元件。氣動元件中，方向制閥的種類最為繁多，按其作用特點可以分為單向型控制閥和換向型控 制閥(換向閥)。單向閥是用來控制氣流方向，只能單向通過的方向控制閥。換向閥的功能主要是改變氣體通道， 使氣體流動方向發生變化，從而改變氣 動執行元件的運動方向，它是氣壓傳動系統中最主要的控制元件。換向閥按控制 方式分類主要有人力控制、機械控制、氣壓控制和電磁控制四類。2.壓力控制閥壓力控制閥又分為調壓閥、順序閥和安全閥(1) 調壓閥(減壓閥)調壓閥的作用是將較高的輸入壓力調整到符合設備使用要求的壓力，并保持輸出壓力的穩定。由于輸出壓力必然小于輸入壓力，所以調壓閥也常被稱為減壓 閥。根據調壓方式調壓閥可分為

28、直動式調壓閥和先導式減壓閥兩種。(2) 順序閥順序閥是依靠回路中壓力的變化來控制執行機構按順序動作的壓力閥。順序閥常與單向閥組合在一起使用，稱為單向順序閥，是一種最常見的順序閥。(3) 安全閥安全閥在系統中起過載保護作用，當貯氣罐或氣動回路超過某氣壓安全調定 值時，安全閥打開向外排氣。3. 流量控制閥流量控制閥是通過改變閥的流通面積來實現流量控制的元件。流量控制閥主要是控制流體的流動，以達到改變執行機構運動速度的目的。小結：1、空氣壓縮站2、氣壓傳動執行元件3、氣壓控制閥8-6氣壓傳動系統教學目的與要求：1、使學生能夠看懂氣動傳動系統圖的組成及各元件的功能與作用2、能夠分析氣動系統圖的工作過程。教學重點與難點：1、重點：按系統圖和工藝流程分析氣動傳動工作過程。2、難點：按系統圖和工藝流程分析氣動傳動工作過程。教學手段與方式：講授法教學過程：新課傳授：一、數控銑床氣動系統該系統氣源壓力為 0.60.7 MPa，由氣動三聯件、二位三通電磁閥、氣 缸等元件組成，完成卸刀