1液壓與氣壓傳動Hydraulic&PneumaticTransmission2教學要求

課程性質：

該課程是高等院校機械類專業學生的必修課，是專業基礎課。

課程要求：

☆對液壓與氣壓傳動的特點、工作原理、構成、發展與應用概況以及流體力學基礎知識有系統的認識和理解。

☆熟悉并掌握各類液壓和氣壓元件的基本結構、工作原理和性能特點，具備選用和維修液壓和氣壓元件的能力。

☆熟悉并掌握液壓和氣壓基本回路的功能和本專業領域內一些典型液壓和氣壓傳動系統的特點，具備分析液壓和氣壓傳動系統的基本能力。3教學安排★

學時安排

總48學時，課內講授40學時，實驗8學時；課后作業每兩周交一次；期末考試。

緒論2學時液壓油液1學時液壓流體力學5學時液壓泵8學時液壓馬達與液壓缸3學時液壓控制元件8學時液壓基本回路5學時典型液壓傳動系統2學時氣源裝置及氣動元件4學時氣動基本回路1學時氣壓程序系統設計1學時★

教學內容及學時分配4緒論Exordium

液壓傳動（HydraulicTransmission）—利用液體壓力能實現運動和動力傳動方式氣壓傳動（PneumaticTransmission）—利用氣體壓力能實現運動和動力傳動方式5本章內容

液壓與氣壓傳動的相關定義液壓與氣壓傳動的工作原理液壓與氣壓傳動的基本特征液壓與氣壓傳動的系統構成液壓與氣壓傳動的優、缺點液壓與氣壓傳動的發展應用6教學要求

理解液壓傳動和氣壓傳動的基本概念，掌握液壓和氣壓傳動的基本原理、基本特征及其系統構成；了解液壓傳動的發展歷程和未來發展趨勢；了解液壓傳動的應用領域。7重點難點液壓與氣壓傳動的特點、原理和組成9相關定義10相關定義11相關定義一部完整的機器都是由原動機、傳動裝置和工作機構三部分組成。12相關定義一部完整的機器都是由原動機、傳動裝置和工作機構三部分組成。皮帶輪傳動齒輪傳動鏈條傳動13相關定義一部完整的機器都是由原動機、傳動裝置和工作機構三部分組成。14相關定義

液壓傳動：以液體為工作介質，主要是依靠液體的壓力能來進行能量傳遞和控制的一種傳動形式。工作壓力在1MPa以上。氣壓傳動：以氣體為工作介質，主要是依靠氣體的壓力能來進行能量傳遞和控制的一種傳動形式。工作壓力在1MPa以下。

液力傳動：以液體為工作介質，主要是依靠液體的動能來進行能量傳遞和控制的一種傳動形式。

傳動裝置：主要有機械傳動、電氣傳動和流體傳動。流體傳動又可分為液壓傳動、氣壓傳動和液力傳動。15工作原理液壓缸液壓泵

手柄1壓下→小活塞3下移→工作容腔減小壓力升高→單向閥4關閉，單向閥7打開→工作容腔油液經管道6進入液壓缸9下腔→大活塞8上移，頂起重物

手柄1提起→小活塞3上移→工作容腔增大形成局部真空→單向閥4打開，單向閥7關閉→通過吸油管5從油箱吸油16工作原理17基本特征①

力比例關系

液壓傳動中工作壓力取決于負載，而與流入的液體多少無關。

力（或力矩）的傳遞是靠液體壓力來實現的，或者說，力（或力矩）的傳遞是按帕斯卡原理（即靜壓傳遞原理）進行的。因此，也可以把液壓傳動稱為“靜壓傳動”。18基本特征②

運動關系

活塞移動速度正比于流入液壓缸中油液流量。基于此，液壓傳動可以實現無級調速。活塞的運動速度反比于活塞面積，可以通過對活塞面積的控制來控制速度。

運動速度（或轉速）的傳遞是按照“容積變化相等”的原則進行的。因此，有人把液壓傳動稱為“容積式液體傳動”。19基本特征③

功率關系

在不計各種功率損失的條件下，液壓傳動系統的輸出功率等于輸入功率，并且液壓傳動中的功率可以用壓力p和流量q的乘積來表示。在液壓傳動中壓力p和流量q是最基本、最重要的兩個參數。20工作過程分析

液壓傳動以液體為工作介質

液壓傳動以液體的壓力能傳遞動力

液壓傳動以液體的流量傳遞運動

液壓傳動過程中經過兩次能量轉換21結論液壓傳動是以液體為工作介質，以液體的壓力傳遞動力的傳動方式傳動過程中必須經過兩次能量轉換在液壓傳動系統中，系統的工作壓力取決于負載；液壓缸的運動速度取決于流量。傳動必須在密封容器內進行，而且容積要發生變化22系統構成半結構圖原理圖（符號）油箱濾油器液壓泵節流閥換向閥換向閥溢流閥操縱桿管路液壓缸工作臺活塞機床工作臺液壓系統的工作原理圖23系統構成氣壓傳動系統的組成氣壓發生裝置壓力控制閥邏輯元件方向控制閥流量控制閥氣缸行程開關消聲器油霧器過濾器24系統構成（1）能源裝置（或稱動力元件，HydraulicPowerUnits）：把機械能轉化成液體或氣體壓力能的裝置。（2）執行裝置（或稱執行元件，HydraulicActuator）：把液體或氣體壓力能轉化成機械能的裝置。（3）控制調節裝置（或稱控制元件，HydraulicControlElements）：對液體或氣體的壓力、流量和流動方向進行控制和調節的裝置。（4）輔助裝置（或稱輔助元件，HydraulicAssistantElements）：指以上三種組成部分以外的其它裝置。（5）傳動介質（TransmissionMedium）：傳遞能量的液體介質或空氣，即各種液壓工作介質和空氣。25系統構成26系統舉例注塑機液壓系統圖27系統構成28優缺點優點：

①體積小、重量輕、單位重量輸出功率大。因為液壓傳動的動力元件可采用很高的壓力（一般可達32MPa,個別場合更高），因此具有體積小、重量輕的特點。單位功率的重量遠小于一般的電動機。

②可方便地實現大范圍內的無級調速，其調速范圍可達1：2000。

③操作控制方便，易于實現自動化。

④工作安全性好，易于實現過載保護。利用壓力閥控制系統壓力可以防止機器過載。缺點：

①易泄漏，傳遞效率偏低，在傳遞大功率時顯得不夠經濟。②高溫下不能使用。

③對污染比較敏感，使用和維護要求較高，故障排除比較困難。④噪聲較大。29發展應用

第一階段：液壓傳動從17世紀帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺水壓機誕生(1795年英國約瑟夫·布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用于工業上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質水改為油,

又進一步得到改善。)，已有210多年的歷史，但由于沒有成熟的液壓傳動技術和液壓元件，且工藝制造水平低下，發展緩慢，幾乎停滯。

氣壓傳動早在公元前，埃及人就開始采用風箱產生壓縮空氣助燃。從18世紀產業革命開始，逐漸應用于各類行業中。30發展應用第二階段：上世紀30年代，由于工藝制造水平提高，開始生產液壓元件，并首先應用于機床。第一次世界大戰(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始進入正規的工業生產階段。1925年維克斯(F.Vikers)

發明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。

20世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究；1910年對液力傳動(液力聯軸節、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發展。31發展應用

第三階段：上世紀50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓與氣動技術也迅速發展，滲透到國民經濟的各個領域：從藍天到水下，從軍用到民用，從重工業到輕工業，到處都有流體傳動與控制技術。第二次世界大戰(1941-1945)期間，在美國機床中有30%應用了液壓傳動。在1955年前后，日本迅速發展液壓傳動，1956年成立了

“液壓工業會”。近20~30年間，日本液壓傳動發展之快，居世界領先地位。32發展應用

我國液壓與氣動技術從上世紀60年代開始發展較快，新產品研制開發和先進國家不差上下，但其發展速度遠遠落后于同期發展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設計需要，影響了我國流體傳動技術的發展。33發展應用

我國液壓（含液力，下同）、氣動和密封件工業發展歷程，大致可分為三個階段。

20世紀50年代初到60年代初為起步階段；

60~70年代為專業化生產體系成長階段；

80~90年代為快速發展階段。

其中，液壓工業于50年代初從機床行業生產仿蘇的磨床、拉床、仿形車床等液壓傳動起步，液壓元件由機床廠的液壓車間生產，自產自用。進入60年代后，液壓技術的應用從機床逐漸推廣到農業機械和工程機械等領域，原來附屬于主機廠的液壓車間有的獨立出來，成為液壓件專業生產廠。34發展應用

到了60年代末、70年代初，隨著生產機械化的發展，特別是在為第二汽車制造廠等提供高效、自動化設備的帶動下，液壓元件制造業出現了迅速發展的局面，一批中小企業也成為液壓件專業制造廠。進入80年代，在國家改革開放的方針指引下，隨著機械工業的發展，基礎件滯后于主機的矛盾日益突出，并引起各有關部門的重視。近年來，行業加大了技術改造力度，1991~1998年國家、地方和企業自籌資金總投入共約20多億元，其中液壓16億多元。目前我國已和美國、日本、德國等國著名廠商合資或由外國廠商獨資建立了柱塞泵/馬達、行星減速機、轉向器、液壓控制閥、液壓系統、靜液壓傳動裝置、液壓件鑄造、氣動控制閥、氣缸、氣源處理三聯件、機械密封、橡塑密封等類產品生產企業50多家，引進外資2億多美元。35發展應用

經過40多年的努力，我國液壓、氣動和密封件行業已形成了一個門類比較齊全，有一定生產能力和技術水平的工業體系。據1995年全國第三次工業普查統計，我國液壓、氣動和密封件工業鄉及鄉以上年銷售收入在100萬元以上的國營、村辦、私營、合作經營、個體、“三資”等企業共有1300余家，其中液壓約700家，氣動和密封件各約300余家。按1996年國際同行業統計，我國液壓行業總產值23.48億元，占世界第6位；氣動行業總產值4.19億元，占世界第10位。36發展應用主要的發展動向：（1）高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化；（2）與計算機科學相結合，新型液壓元件和液壓系統的計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助測試（CAT）、計算機直接控制（CDC）、計算機實時控制技術、機電一體化技術、計算機仿真技術和優化技術；（3）與其他相關科學結合,如污染控制技術、可靠性技術等方面也是當前液壓技術發展和研究的方向；（4）開辟新的應用領域。37發展應用汽車吊、港口龍門吊、叉車、裝載機械等起重運輸機械模擬駕駛艙、機器人、數字式體育鍛煉機等智能機械軋鋼機、壓力機、電爐爐頂及電極升降機等冶金機械自卸式汽車、平板車、汽車的轉向器、減振器等汽車工業打樁機、液壓千斤頂、平地機等建筑機械打包機、鑄塑機、校直機、造紙機等輕工機械鑿巖機、開掘機、開采機、破碎機等礦山機械拖拉機、聯合收割機等農業機械挖掘機、裝載機、推土機、壓路機等工程機械應用舉例行業名稱應用舉例行業名稱38發展應用工程機械船舶航空娛樂行業機床應用39發展應用40發展應用

生物界也有不少活的液壓傳動裝置，如豬蘢草的花瓣、含羞草的枝葉就是靠液壓傳動完成開合動作的；蜘蛛靠加在腿內的特殊體液上的壓力的改變，控制腿的靈活動作。人類根據自然界的這些現象，研制了許多液壓傳動裝置，用于工程實際。41參考書教材：左健民主編《液壓與氣壓傳動》，機械工業出版社，2007年第4版或2005年第3版。主要參考書：方昌林主編《液壓、氣壓傳動與控制》，機械工業出版社張群生主編《液壓與氣壓傳動》，機械工業出版社何存興等主編《液壓與氣壓傳動》，華中理工大學出版社李慕潔主編《液壓與氣壓傳動》，機械工業出版社主要科技期刊：

《機床與液壓》、《液壓氣動與密封》、《液壓與氣動》42測試題1、一部完整的機器一般主要由

、

和

三部分組成。2、液壓傳動是主要利用

能的液體傳動。3、傳動機構通常分為

、

和

。4、一般地，液壓傳動系統由

、

、

、

和