液壓與氣壓傳動課件-緒論

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

課程性質(zhì)：

該課程是高等院校機械類專業(yè)學生的必修課，是專業(yè)基礎(chǔ)課。

課程要求：

☆對液壓與氣壓傳動的特點、工作原理、構(gòu)成、發(fā)展與應用概況以及流體力學基礎(chǔ)知識有系統(tǒng)的認識和理解。

☆熟悉并掌握各類液壓和氣壓元件的基本結(jié)構(gòu)、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(yè)領(lǐng)域內(nèi)一些典型液壓和氣壓傳動系統(tǒng)的特點，具備分析液壓和氣壓傳動系統(tǒng)的基本能力。3教學安排★

學時安排

總48學時，課內(nèi)講授40學時，實驗8學時；課后作業(yè)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(tǒng)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(tǒng)設(shè)計1學時★

教學內(nèi)容及學時分配4緒論Exordium

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

液壓與氣壓傳動的相關(guān)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(tǒng)構(gòu)成液壓與氣壓傳動的優(yōu)、缺點液壓與氣壓傳動的發(fā)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(tǒng)構(gòu)成；了解液壓傳動的發(fā)展歷程和未來發(fā)展趨勢；了解液壓傳動的應用領(lǐng)域。7重點難點液壓與氣壓傳動的特點、原理和組成9相關(guān)定義10相關(guān)定義11相關(guān)定義一部完整的機器都是由原動機、傳動裝置和工作機構(gòu)三部分組成。12相關(guān)定義一部完整的機器都是由原動機、傳動裝置和工作機構(gòu)三部分組成。皮帶輪傳動齒輪傳動鏈條傳動13相關(guān)定義一部完整的機器都是由原動機、傳動裝置和工作機構(gòu)三部分組成。14相關(guān)定義

液壓傳動：以液體為工作介質(zhì)，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(zhì)，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(zhì)，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(guān)閉，單向閥7打開→工作容腔油液經(jīng)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(guān)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(guān)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(guān)。

力（或力矩）的傳遞是靠液體壓力來實現(xiàn)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(guān)系

活塞移動速度正比于流入液壓缸中油液流量?；诖?，液壓傳動可以實現(xiàn)無級調(diào)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(zhuǎn)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(guān)系

在不計各種功率損失的條件下，液壓傳動系統(tǒng)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(shù)。20工作過程分析

液壓傳動以液體為工作介質(zhì)

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(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換21結(jié)論液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，以液體的壓力傳遞動力的傳動方式傳動過程中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換在液壓傳動系統(tǒng)中，系統(tǒng)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(nèi)進行，而且容積要發(fā)生變化22系統(tǒng)構(gòu)成半結(jié)構(gòu)圖原理圖（符號）油箱濾油器液壓泵節(jié)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(tǒng)的工作原理圖23系統(tǒng)構(gòu)成氣壓傳動系統(tǒng)的組成氣壓發(fā)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(guān)消聲器油霧器過濾器24系統(tǒng)構(gòu)成（1）能源裝置（或稱動力元件，HydraulicPowerUnits）：把機械能轉(zhuǎn)化成液體或氣體壓力能的裝置。（2）執(zhí)行裝置（或稱執(zhí)行元件，HydraulicActuator）：把液體或氣體壓力能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置。（3）控制調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(zhì)（TransmissionMedium）：傳遞能量的液體介質(zhì)或空氣，即各種液壓工作介質(zhì)和空氣。25系統(tǒng)構(gòu)成26系統(tǒng)舉例注塑機液壓系統(tǒng)圖27系統(tǒng)構(gòu)成28優(yōu)缺點優(yōu)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(xiàn)大范圍內(nèi)的無級調(diào)速，其調(diào)速范圍可達1：2000。

③操作控制方便，易于實現(xiàn)自動化。

④工作安全性好，易于實現(xiàn)過載保護。利用壓力閥控制系統(tǒng)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(jīng)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(fā)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(zhì),以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)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(shù)和液壓元件，且工藝制造水平低下，發(fā)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(chǎn)生壓縮空氣助燃。從18世紀產(chǎn)業(yè)革命開始，逐漸應用于各類行業(yè)中。30發(fā)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(chǎn)液壓元件，并首先應用于機床。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發(fā)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(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F.Vikers)

發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。

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(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。31發(fā)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(shù)也迅速發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域：從藍天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有流體傳動與控制技術(shù)。第二次世界大戰(zhàn)(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(fā)展液壓傳動，1956年成立了

“液壓工業(yè)會”。近20~30年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。32發(fā)展應用

我國液壓與氣動技術(shù)從上世紀60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進國家不差上下，但其發(fā)展速度遠遠落后于同期發(fā)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(shè)計需要，影響了我國流體傳動技術(shù)的發(fā)展。33發(fā)展應用

我國液壓（含液力，下同）、氣動和密封件工業(yè)發(fā)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(yè)化生產(chǎn)體系成長階段；

80~90年代為快速發(fā)展階段。

其中，液壓工業(yè)于50年代初從機床行業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)，自產(chǎn)自用。進入60年代后，液壓技術(shù)的應用從機床逐漸推廣到農(nóng)業(yè)機械和工程機械等領(lǐng)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(yè)生產(chǎn)廠。34發(fā)展應用

到了60年代末、70年代初，隨著生產(chǎn)機械化的發(fā)展，特別是在為第二汽車制造廠等提供高效、自動化設(shè)備的帶動下，液壓元件制造業(yè)出現(xiàn)了迅速發(fā)展的局面，一批中小企業(yè)也成為液壓件專業(yè)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(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)件滯后于主機的矛盾日益突出，并引起各有關(guān)部門的重視。近年來，行業(yè)加大了技術(shù)改造力度，1991~1998年國家、地方和企業(yè)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(zhuǎn)向器、液壓控制閥、液壓系統(tǒng)、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(lián)件、機械密封、橡塑密封等類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)50多家，引進外資2億多美元。35發(fā)展應用

經(jīng)過40多年的努力，我國液壓、氣動和密封件行業(yè)已形成了一個門類比較齊全，有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的工業(yè)體系。據(jù)1995年全國第三次工業(yè)普查統(tǒng)計，我國液壓、氣動和密封件工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷售收入在100萬元以上的國營、村辦、私營、合作經(jīng)營、個體、“三資”等企業(yè)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(yè)統(tǒng)計，我國液壓行業(yè)總產(chǎn)值23.48億元，占世界第6位；氣動行業(yè)總產(chǎn)值4.19億元，占世界第10位。36發(fā)展應用主要的發(fā)展動向：（1）高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化；（2）與計算機科學相結(jié)合，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)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(shù)、機電一體化技術(shù)、計算機仿真技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)；（3）與其他相關(guān)科學結(jié)合,如污染控制技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當前液壓技術(shù)發(fā)展和研究的方向；（4）開辟新的應用領(lǐng)域。37發(fā)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(shù)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(zhuǎn)向器、減振器等汽車工業(yè)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(lián)合收割機等農(nóng)業(yè)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(yè)名稱應用舉例行業(yè)名稱38發(fā)展應用工程機械船舶航空娛樂行業(yè)機床應用39發(fā)展應用40發(fā)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(nèi)的特殊體液上的壓力的改變，控制腿的靈活動作。人類根據(jù)自然界的這些現(xiàn)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(yè)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(yè)出版社張群生主編《液壓與氣壓傳動》，機械工業(yè)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(yè)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(gòu)通常分為

、

和

。4、一般地，液壓傳動系統(tǒng)由

、

、

、

和