液壓與氣壓傳動(dòng)課件-緒論

1液壓與氣壓傳動(dòng)Hydraulic&PneumaticTransmission2教學(xué)要求

課程性質(zhì)：

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

課程要求：

☆對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、工作原理、構(gòu)成、發(fā)展與應(yīng)用概況以及流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)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(diǎn)，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(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，具備分析液壓和氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本能力。3教學(xué)安排★

學(xué)時(shí)安排

總48學(xué)時(shí)，課內(nèi)講授40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)；課后作業(yè)每兩周交一次；期末考試。

緒論2學(xué)時(shí)液壓油液1學(xué)時(shí)液壓流體力學(xué)5學(xué)時(shí)液壓泵8學(xué)時(shí)液壓馬達(dá)與液壓缸3學(xué)時(shí)液壓控制元件8學(xué)時(shí)液壓基本回路5學(xué)時(shí)典型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)2學(xué)時(shí)氣源裝置及氣動(dòng)元件4學(xué)時(shí)氣動(dòng)基本回路1學(xué)時(shí)氣壓程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)1學(xué)時(shí)★

教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配4緒論Exordium

液壓傳動(dòng)（HydraulicTransmission）—利用液體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)方式氣壓傳動(dòng)（PneumaticTransmission）—利用氣體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)方式5本章內(nèi)容

液壓與氣壓傳動(dòng)的相關(guān)定義液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理液壓與氣壓傳動(dòng)的基本特征液壓與氣壓傳動(dòng)的系統(tǒng)構(gòu)成液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)、缺點(diǎn)液壓與氣壓傳動(dòng)的發(fā)展應(yīng)用6教學(xué)要求

理解液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)的基本概念，掌握液壓和氣壓傳動(dòng)的基本原理、基本特征及其系統(tǒng)構(gòu)成；了解液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷程和未來發(fā)展趨勢；了解液壓傳動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域。7重點(diǎn)難點(diǎn)液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、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(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)構(gòu)三部分組成。12相關(guān)定義一部完整的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)構(gòu)三部分組成。皮帶輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)鏈條傳動(dòng)13相關(guān)定義一部完整的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)構(gòu)三部分組成。14相關(guān)定義

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

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

傳動(dòng)裝置：主要有機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。流體傳動(dòng)又可分為液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)。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(jìn)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(dòng)中工作壓力取決于負(fù)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(shí)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(jìn)行的。因此，也可以把液壓傳動(dòng)稱為“靜壓傳動(dòng)”。18基本特征②

運(yùn)動(dòng)關(guān)系

活塞移動(dòng)速度正比于流入液壓缸中油液流量。基于此，液壓傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速?；钊倪\(yùn)動(dòng)速度反比于活塞面積，可以通過對(duì)活塞面積的控制來控制速度。

運(yùn)動(dòng)速度（或轉(zhuǎn)速）的傳遞是按照“容積變化相等”的原則進(jìn)行的。因此，有人把液壓傳動(dòng)稱為“容積式液體傳動(dòng)”。19基本特征③

功率關(guān)系

在不計(jì)各種功率損失的條件下，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率等于輸入功率，并且液壓傳動(dòng)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(dòng)中壓力p和流量q是最基本、最重要的兩個(gè)參數(shù)。20工作過程分析

液壓傳動(dòng)以液體為工作介質(zhì)

液壓傳動(dòng)以液體的壓力能傳遞動(dòng)力

液壓傳動(dòng)以液體的流量傳遞運(yùn)動(dòng)

液壓傳動(dòng)過程中經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換21結(jié)論液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，以液體的壓力傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)方式傳動(dòng)過程中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載；液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度取決于流量。傳動(dòng)必須在密封容器內(nèi)進(jìn)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(hào)）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(tái)活塞機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理圖23系統(tǒng)構(gòu)成氣壓傳動(dòng)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(dòng)力元件，HydraulicPowerUnits）：把機(jī)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(jī)械能的裝置。（3）控制調(diào)節(jié)裝置（或稱控制元件，HydraulicControlElements）：對(duì)液體或氣體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)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(dòng)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(jī)液壓系統(tǒng)圖27系統(tǒng)構(gòu)成28優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

①體積小、重量輕、單位重量輸出功率大。因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)的動(dòng)力元件可采用很高的壓力（一般可達(dá)32MPa,個(gè)別場合更高），因此具有體積小、重量輕的特點(diǎn)。單位功率的重量遠(yuǎn)小于一般的電動(dòng)機(jī)。

②可方便地實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)速，其調(diào)速范圍可達(dá)1：2000。

③操作控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

④工作安全性好，易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。利用壓力閥控制系統(tǒng)壓力可以防止機(jī)器過載。缺點(diǎn)：

①易泄漏，傳遞效率偏低，在傳遞大功率時(shí)顯得不夠經(jīng)濟(jì)。②高溫下不能使用。

③對(duì)污染比較敏感，使用和維護(hù)要求較高，故障排除比較困難。④噪聲較大。29發(fā)展應(yīng)用

第一階段：液壓傳動(dòng)從17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)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(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油,

又進(jìn)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(dòng)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(dòng)早在公元前，埃及人就開始采用風(fēng)箱產(chǎn)生壓縮空氣助燃。從18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命開始，逐漸應(yīng)用于各類行業(yè)中。30發(fā)展應(yīng)用第二階段：上世紀(jì)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(yīng)用于機(jī)床。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)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(jì)末20世紀(jì)初的20年間,才開始進(jìn)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(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。

20世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究；1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。31發(fā)展應(yīng)用

第三階段：上世紀(jì)50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓與氣動(dòng)技術(shù)也迅速發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：從藍(lán)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(dòng)與控制技術(shù)。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間，在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng)，1956年成立了

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

我國液壓與氣動(dòng)技術(shù)從上世紀(jì)60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進(jìn)國家不差上下，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)需要，影響了我國流體傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。33發(fā)展應(yīng)用

我國液壓（含液力，下同）、氣動(dòng)和密封件工業(yè)發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段。

20世紀(jì)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(jī)床行業(yè)生產(chǎn)仿蘇的磨床、拉床、仿形車床等液壓傳動(dòng)起步，液壓元件由機(jī)床廠的液壓車間生產(chǎn)，自產(chǎn)自用。進(jìn)入60年代后，液壓技術(shù)的應(yīng)用從機(jī)床逐漸推廣到農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械等領(lǐng)域，原來附屬于主機(jī)廠的液壓車間有的獨(dú)立出來，成為液壓件專業(yè)生產(chǎn)廠。34發(fā)展應(yīng)用

到了60年代末、70年代初，隨著生產(chǎn)機(jī)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(dòng)化設(shè)備的帶動(dòng)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(jìn)入80年代，在國家改革開放的方針指引下，隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)件滯后于主機(jī)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(dú)資建立了柱塞泵/馬達(dá)、行星減速機(jī)、轉(zhuǎn)向器、液壓控制閥、液壓系統(tǒng)、靜液壓傳動(dòng)裝置、液壓件鑄造、氣動(dòng)控制閥、氣缸、氣源處理三聯(lián)件、機(jī)械密封、橡塑密封等類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)50多家，引進(jìn)外資2億多美元。35發(fā)展應(yīng)用

經(jīng)過40多年的努力，我國液壓、氣動(dòng)和密封件行業(yè)已形成了一個(gè)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(jì)，我國液壓、氣動(dòng)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(gè)體、“三資”等企業(yè)共有1300余家，其中液壓約700家，氣動(dòng)和密封件各約300余家。按1996年國際同行業(yè)統(tǒng)計(jì)，我國液壓行業(yè)總產(chǎn)值23.48億元，占世界第6位；氣動(dòng)行業(yè)總產(chǎn)值4.19億元，占世界第10位。36發(fā)展應(yīng)用主要的發(fā)展動(dòng)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(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT）、計(jì)算機(jī)直接控制（CDC）、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)；（3）與其他相關(guān)科學(xué)結(jié)合,如污染控制技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓技術(shù)發(fā)展和研究的方向；（4）開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。37發(fā)展應(yīng)用汽車吊、港口龍門吊、叉車、裝載機(jī)械等起重運(yùn)輸機(jī)械模擬駕駛艙、機(jī)器人、數(shù)字式體育鍛煉機(jī)等智能機(jī)械軋鋼機(jī)、壓力機(jī)、電爐爐頂及電極升降機(jī)等冶金機(jī)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(jī)、液壓千斤頂、平地機(jī)等建筑機(jī)械打包機(jī)、鑄塑機(jī)、校直機(jī)、造紙機(jī)等輕工機(jī)械鑿巖機(jī)、開掘機(jī)、開采機(jī)、破碎機(jī)等礦山機(jī)械拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)等工程機(jī)械應(yīng)用舉例行業(yè)名稱應(yīng)用舉例行業(yè)名稱38發(fā)展應(yīng)用工程機(jī)械船舶航空娛樂行業(yè)機(jī)床應(yīng)用39發(fā)展應(yīng)用40發(fā)展應(yīng)用

生物界也有不少活的液壓傳動(dòng)裝置，如豬蘢草的花瓣、含羞草的枝葉就是靠液壓傳動(dòng)完成開合動(dòng)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(dòng)作。人類根據(jù)自然界的這些現(xiàn)象，研制了許多液壓傳動(dòng)裝置，用于工程實(shí)際。41參考書教材：左健民主編《液壓與氣壓傳動(dòng)》，機(jī)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(dòng)與控制》，機(jī)械工業(yè)出版社張群生主編《液壓與氣壓傳動(dòng)》，機(jī)械工業(yè)出版社何存興等主編《液壓與氣壓傳動(dòng)》，華中理工大學(xué)出版社李慕潔主編《液壓與氣壓傳動(dòng)》，機(jī)械工業(yè)出版社主要科技期刊：

《機(jī)床與液壓》、《液壓氣動(dòng)與密封》、《液壓與氣動(dòng)》42測試題1、一部完整的機(jī)器一般主要由

、

和

三部分組成。2、液壓傳動(dòng)是主要利用

能的液體傳動(dòng)。3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常分為

、

和

。4、一般地，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由

、

、

、

和