《液壓與液力傳動》緒論【本章學習目標】★了解液壓傳動及其發展狀況； ★掌握液壓傳動的工作原理及其組成；★了解液壓傳動的特點及其應用，激發學生學習該課程的積極性；【本章學習方法】

通過課堂學習和課下查閱圖書資料或網絡資料信息相結合的方法，對液壓傳動及其發展概況、液壓傳動的工作原理及其組成、液壓傳動的特點及其應用有更加深刻的了解和認識，意識到液壓傳動對國家工業化發展的重要性，從而對該課程產生濃厚的學習興趣。【導入案例】千斤頂的工作原理圖，如左圖所示。

通過液壓千斤頂的杠桿手柄帶動小活塞上、下運動，將油箱中的油液通過吸油管進入小活塞缸體，然后通過壓油管進入到大缸體，并推動活塞舉起重物。千斤頂的小活塞、小缸體和單向閥相當于液壓系統的液壓泵，用于將低壓油液轉換成高壓油液，而大活塞、大缸體則相當于液壓系統的液壓缸，通過高壓油推動大活塞及重物W運動。2024/1/6

液力傳動－是利用液體的動能來傳遞動力； 液壓傳動－是利用液體的靜壓能來傳遞動力； 氣壓傳動－主要是指氣壓傳動。其中，液壓傳動和氣壓傳動的工作原理、元件原理和回路基本相同，只是工作介質不同。本課重點介紹液壓技術與液力傳動。2024/1/6第一節液壓傳動的發展液壓傳動技術是在流體力學、工程力學和機械制造技術的基礎上，發展起來的一門應用技術，它廣泛地應用于工、農業和國防部門。相對機械傳動來說，是一門新技術。用液體作為工作介質，在密封的回路里，以液體的壓力能進行能量傳遞的傳動方式，稱為液壓傳動。

2024/1/617世紀中葉：帕斯卡提出靜壓傳遞原理18世紀末：英國制成第一臺水壓機19世紀：炮塔轉位器、六角車床和磨床第二次世界大戰兵器（功率大、反應快）戰后轉向民用機械、工程、農業、汽車20世紀60年代后：發展為一門完整的自動化技術現在國外：95%工程機械，90%數控加工中心，95%以上的自動線，都采用液壓傳動因此可知：采用液壓傳動的程度成為衡量一個國家工業水平的重要標志。一、液壓技術的發展2024/1/6（1）正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發展；（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、機電液一體化技術、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。液壓技術的發展方向2024/1/6我國液壓技術的發展狀況

我國液壓工業始于20世紀50年代，其產品最初用于機床和鍛壓設備，后來才用于拖拉機和工程機械上。自1964年從國外引進一些液壓元件生產技術、同時進行自行設計液壓產品以來，我國的液壓元件已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設備上得到廣泛的使用。從80年代起，更加快了對西方先進液壓產品和技術的有計劃引進、消化、吸收和國產化，以確保我國的液壓技術能在產品質量、經濟效益、人才培訓、研究開發等各個方面，全方位趕上世界先進水平。2024/1/6二、液壓技術的應用蜘蛛的腿里沒有肌肉，它是依靠調節液體的壓力來控制8條腿的運動。人類仿照蜘蛛腿部的動作原理，發明了液壓傳動來操縱機器。2024/1/6工程機械：推土機、挖掘機、壓路機起重運輸：汽車吊、叉車、港口龍門吊礦山機械：鑿巖機、提升機、液壓支架建筑機械：打樁機、平地機、液壓千斤頂農業機械：拖拉機、聯合收割機冶金機械：壓力機、軋鋼機鍛壓機械：壓力機、模鍛機機械制造：組合機床、沖床、自動線輕工機械：打包機、注塑機汽車工業：汽車中的轉向器、減振器、自卸汽車智能機械：模擬駕駛艙、機器人2024/1/6裝載機2024/1/6鈕荷蘭拖拉機2024/1/6汽車起重機2024/1/6工程機械液壓缸2024/1/6聯合收割機2024/1/6液壓翻斗車2024/1/6鏟運機2024/1/6數控機床2024/1/6液壓攤鋪機2024/1/6液壓平地機2024/1/6小松挖掘機主液壓泵2024/1/6液壓主泵2024/1/6驅動馬達2024/1/6轉向及先導控制2024/1/6液壓輔件2024/1/6本課程學習的主要任務1、了解液壓元件的結構和工作原理，以便正確、熟練地選用液壓元器件。2、了解各種液壓元器件的控制性能及特點，以及它們組成的回路的特性。3、在以上兩點的基礎上能夠設計液壓回路，解決使用及維修方面的問題。2024/1/6第二節液壓傳動的工作原理及組成

一、液壓傳動的工作原理、基本特征

一般來說，原動機的輸出特性不能滿足工作機械對力和速度(大小、方向)要求的，這就需要有一個中間裝置，把原動機和工作機連結起來，使之滿足要求，這個中間裝置我們就稱為傳動裝置。傳動裝置主要包括機械傳動、電力傳動和流體傳動，或者是它們的組合；

流體傳動包括液壓傳動、液力傳動和氣壓傳動。2024/1/6手動液壓千斤頂的工作原理圖WA1

p1A2

p2l1l2Pp12動畫演示2024/1/6液壓千斤頂工作原理吸油過程壓油-重物舉升過程卸荷-重物落下過程基本組成元件：1-杠桿手柄；2-小缸體；3-小活塞；4-單向閥；5-吸油管；6-管道；7-大活塞；8-大缸體；9-截止閥；10-油箱。2024/1/6工作臺液壓缸換向閥節流閥開停閥溢流閥液壓泵濾油器油箱油管動畫演示（outer）磨床工作臺工作原理及組成2024/1/6工作狀態及過程1）在圖2a所示的狀態下工作：進油路：電機旋轉

液壓泵旋轉

從油箱中吸油經濾油器、泵，將油液壓入壓力管

開停閥

節流閥

換向閥

液壓缸的左腔

工作臺向右移動。回油路：液壓缸右腔

換向閥

油箱。2）在圖2b所示的狀態下工作：進油路：液壓泵

開停閥

節流閥

換向閥

液壓缸右腔

工作臺向左移動。回油路：液壓缸左腔

換向閥

油箱。2024/1/63）在圖2c所示的狀態下工作：液壓泵

開停閥

油箱

工作臺靜止不動。4）工作臺的移動速度是通過節流閥來調節的：當節流閥開大

進入液壓缸的油液

V

。當節流閥開小

進入液壓缸的油液

V

。結論：工作臺的移動速度取決于流量的大小。5）液壓缸必須產生一個足夠大的推力，以克服工作臺移動所受到的各種阻力，而這個推力是由缸中的油液壓力產生的，需克服的阻力越大，缸中油液壓力越高；反之壓力就降低。結論：壓力的大小取決于負載。2024/1/6

液壓傳動所具有的特征:

就液壓傳動過程來說是能量轉換的過程。即它將原動機的機械能（M，n)液壓能(p，Q)機械能(M`，n`)。主要是靠液體的壓力和流速(流量)來傳遞能量。

2024/1/6液壓系統與其它傳動形式比較有以下特征:1.以液體作為工作介質，實現傳動。

2.在密閉容器內(油泵，管路，閥，油缸等組成)，以靜壓傳遞原理進行工作(忽略管路，閥處的損失)。系統壓力由外載來建立，系統壓力大小與外載大小有關（注意負載的含義很廣泛）。

(靜壓傳遞原理--帕斯卡定律：在密閉容器內的平衡液體中，任一點壓力若有變化，則該點壓力的變化將傳給系統內任一點，其值不變。)2024/1/6根據這一原理，上面的千斤頂A2>>A1，L1+L2>L2，P可以很小，就能頂起很重的重物。

2024/1/63.工作機(執行元件)的運動速度，通常由系統中的流量(動力元件容積變化)來決定的。設在△t時間內，活塞A1移動了距離S1，活塞A2移動了距離S2

，則由于液體不可壓縮，有：

A1S1=A2S2→A1S1/△t=A2S2/△t→A1V1=A2V2

以Q為油缸1(或稱為泵，看成一個手動泵)的流量，即系統的流量，Q=A2V2

所以V2=Q/A2

可見，V2∝Q

，Q變化時,V2也隨之變化，因此，工作機構的運動速度是由流量Q來滿足的，這是液壓傳動一個很重要的特點。2024/1/64.系統的功率決定于系統的流量和壓力。

N=WV2=pA2V2=pQ

p-系統壓力

Q-系統流量上式說明，對油泵來說，它把發動機（或手）的能量（機械能）轉換為液體的能量；對工作機來說，把液體的能量轉換為機械能。2024/1/6

綜上所述，液壓傳動是靠密閉容器內受靜壓力的液體來傳遞運動的一種方式，它是由油泵把發動機的機械能轉化為液體能，再由油缸等液動機，將液壓能轉化為機械能，以滿足工作對運動和力的要求。兩個最重要概念：

1.系統壓力決定于外負載。如果W＝0，則p＝0。主動力是加不上去的。負載是第一性的，壓力是第二性的。

2.運動速度決定于流量。

V2=Q/A22024/1/6

二、液壓系統的組成上面我們討論了液壓系統的工作原理及其特征，可知：液壓系統主要由以下幾部分組成的:1.動力元件：泵。為系統提供動力液，將發動機的機械能轉化為液體的壓力能，即,

M,n→p,Q。齒輪泵柱塞泵

要滿足工作對象對力和運動的要求，還必須有一定的裝置，將液體能量變為機械能，這就是-執行元件。如，液壓缸動畫演示（outer2024/1/63.控制元件:

控制元件是用來控制系統的壓力、流量和液流方向的各種控制閥，它包括壓力控制閥、流量閥、方向閥等。2.執行元件：油缸，液馬達等。即p,Q→M,n（液壓能轉化為機械能，帶動負載運動）。液壓缸馬達

要滿足工作機的工作要求，還必須有另外一些元件來調節、限定系統中的壓力、流量，改變液流方向，這就是：控制元件動畫演示（outer2024/1/6溢流閥4.輔助元件：管線、油箱、濾網、蓄能器等，改善液壓系統的工作條件，保證液壓系統的正常工作。換向閥5.工作介質：油液或液壓液是液壓傳動中能量傳遞的載體。動畫演示（outer2024/1/6第三節液壓傳動的優缺點

優點:(與機械傳動相比較，液壓傳動具有如下優點)1.液壓元件尺寸小，結構緊湊，重量輕（相對于電傳動，同功率相比），與同功率電機相比，液壓傳動的泵的重量為電機的1/10~1/20,如：飛機上的泵:q=0.209kg/kw

現代電機:q=1.5~2kg/kw2.運動形式變化方便：液壓傳動可以很方便的將發動機的旋轉運動變為執行機構的往復運動，也可以實現復雜的空間角轉動。2024/1/63.易獲得大的力矩:如油缸直徑為d=30cm,推力為F=140噸時，所需要的液壓力僅為p=200kg/cm2。

4.可在較大范圍內調速，而且是無級調速，調速方便。

5.可獲得復雜的動作(即運動形式多種多樣),從而可以很容易地實現自動化控制、過載保護等。

6.由于用油作為工作介質，因此潤滑性能良好，液壓元件壽命長。

7.大部分液壓元件是標準的，設計系統比較方便。2024/1/6

缺點:

1.不適于遠距離傳遞(特別是動作要求精確的場合);2.制造精度要求高，使用和維修需要較高的技術水平，進入雜物會失靈，閥芯易卡住，彈簧易斷，線性度不好，先導閥芯易磨損等。

3.由于工作介質為油，容易漏失，因此，不能實現定比傳動（不如步進電機）。

4.油中易混入空氣，