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1液压与气压传动教案系（部）机械系教研室机械教研室课程名称液压与气压传动任课教师于杰2011年1月2牡丹江大学教案一、教材信息1、课程名称：《液压与气动传动》高等学校“十一五”规划教材/机械类2、主编：钟平主审：吴晓明3、出版社：哈尔滨工业大学出版社4、出版时间：2011年1月5、编号：ISBN978—7—5603—2573—6二、授课班级：机电10级101、102、103/104三、授课时数：64学时，周学时4理论四、课程考核方式考试五、授课计划：教学周数授课内容学时授课形式（讲授、实验、实习、上机、习题课、课程设计、室外实践课、单元测试等）一第一章绪论1-1液压传动的工作原理及系统组成1-2液压传动的优缺点1-3液压传动的应用和发展第二章液压传动基础2-1液压传动的工作介质4讲授二第二章液压传动基础2-2流体力学基础2-3实际流体在管道内的流动2-4小孔和间隙的流量及液体冲击和气穴现象4讲授三第三章液压泵、液压马达3-1液压泵的概述3-2齿轮泵4讲授四第三章液压泵、液压马达3-3叶片泵3-4柱塞泵4讲授五第三章液压泵、液压马达3-5液压马达第一章、二章、三章习题课4讲授、习题课六第四章液压缸、液压辅件4-1液压缸4讲授七第四章液压缸、液压辅件4-1液压缸4-2辅助装置4讲授八第五章液压控制阀和基本回路5-1控制元件的分类及基本性能参数5-2方向控制阀及其应用4讲授九第五章液压控制阀和基本回路5-3压力控制阀及其应用4讲授十第五章液压控制阀和基本回路5-4流量控制阀及速度控制回路4讲授3十一第五章液压控制阀和基本回路5-5其他基本控制回路4讲授十二第五章液压控制阀和基本回路5-6其它液压阀及应用第四章、五章习题课4讲授十三第八章典型液压系统8-1组合机床动力滑台液压系统8-2液压机液压系统8-3汽车起重机液压系统8-4数控机床液压系统4讲授十四第八章典型液压系统8-5M1432A型万能外圆磨床液压系统第六章气压传动基础6-1气压传动概述6-2空气的物理性质4讲授十五第六章气压传动基础6-4气源装置及气动辅助元件6-5气动执行元件4讲授十六总复习4习题课参考书目：1.雷天觉主编.新编液压工程手册.北京：机械工业出版社,19982.王致清编.流体力学基础.北京：高等教育出版社,19883.罗惕乾主编.流体力学.北京：机械工业出版社,19984.王春行主编.液压伺服控制系统.北京：机械工业出版社,19815.李芝主编.液压传动.北京：机械工业出版社,20016.姚新主编.液压与气动.北京：高等教育出版社,20037.章宏甲、黄谊、王积伟主编.机床液压传动.北京：机械工业出版社,20008.姜佩东主编.液压与气动技术.北京：高等教育出版社,20009.薛祖德主编.液压传动.北京：中央广播电视大学出版社,198610.许福玲主编.液压与气压传动.武汉：华中科技大学出版社,200111.何存兴、张铁华主编.液压传动与气压传动.武汉：华中科技大学出版社,200012.陈奎生主编.液压与气压传动.武汉：武汉理工大学出版社,200113.黄志坚编著.液压设备故障分析与技术改进.武汉：华中理工大学出版社,199914.马玉贵主编.液压件使用与维修技术大全.北京：中国建材工业出版社,199515.嵇光国编著.液压泵故障诊断与排除.北京：机械工业出版社,199716.全国液压气动标准化技术委员会编.液压气动标准汇编.北京：中国标准出版社,199717.王孝华、赵中林主编.气动元件及系统的使用与维护.北京：机械工业出版社,199618.梨启柏主编.液压元件手册.北京：冶金工业出版社,200019.黄谊、章宏甲主编.机床液压传动习题集.北京：机械工业出版社,199020.夏廷栋、杜绍武编.液压系统的使用与管理.北京：机械工业出版社,19864授课时间:第一周2小节授课内容：第一章绪论1-1液压传动的工作原理及系统组成1-2液压传动的优缺点1-3液压传动的应用和发展授课学时：2能力目标：通过观察千斤顶工作过程，能够初步认识液压系统的组成元件、图形符号。知识目标：1、了解液压与气压传动的特点；2、熟悉本课程的性质与任务；3、掌握液压与气压传动系统的工作原理、组成及各组成部分的作用；4、熟悉元件的图形符号及其功用。教学重点：1．液压与气压传动系统的工作原理；2．液压与气压传动系统的组成及各组成部分的作用；3．液压与气压元件的图形符号及其功用。教学难点：1．液压与气压传动系统的工作原理；2．液压与气压传动系统的组成及各组成部分的作用；3．液压与气压元件的图形符号及其功用。教学内容：第一章概论液压传动是以液体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式，液压传动相对于电力拖动和机械传动而言，其输出力大、重量轻、惯性小、调速方便以及易于控制等优点而广泛应用于工程机械、建筑机械和机床等设备上。近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及液压传动许多突出的优点，其应用领域遍及各个工业部门。第一节液压传动的工作原理及系统组成一、液压传动系统的工作原理（一）液压千斤顶图1-1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，图1-1液压千斤顶工作原理图使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举4、7—单向阀5—吸油管6、10—管道升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。5通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。（1）液压传动以液体（一般为矿物油）作为传递运动和动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。首先压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。（2）油液必须在密闭容器（或密闭系统）内传送，而且必须有密闭容积的变化。如果容器不密封，就不能形成必要的压力；如果密闭容积不变化，就不能实现吸油和压油，也就不可能利用受压液体传递运动和动力。液压传动利用液体的压力能工作，它与在非密闭状态下利用液体的动能或位能工作的液力传动有根本的区别。（二）简单机床的液压传动系统机床的液压传动系统要比千斤顶的液压传动系统复杂得多。如图1-2所示，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图1-2(a)所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。图1-2机床工作台液压系统工作原理图1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀6、8、16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—开停阀11—压力管12—压力支管13—溢流阀14—钢球15—弹簧17—液压泵18—滤油器19—油箱6如果将换向阀手柄转换成图1-2(b)所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减小，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理——压力取决于负载。二、液压传动系统的组成从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：（1）能源装置(动力元件)：它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。（2）执行装置(元件)：它是把液压能转换成机械能以驱动工作机构的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。（3）控制调节装置(元件)：它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。（4）辅助装置(元件)：上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。（5）工作介质：传递能量的流体，如液压油等。三、液压传动系统图的图形符号图1-3机床工作台液压系统的图形符号图1—工作台2—液压缸3—油塞4—换向阀5—节流阀6—开停阀7—溢流阀8—液压泵9—滤油器10—油箱7图1-2所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它具有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB786—93)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB786—93)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。（1）符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。（2）元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。（3）符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。图1-3所示为图1-2(a)系统用国标《GB786—93液压系统图图形符号》绘制的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，且便于绘图。第二节液压传动的优缺点一、液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动相比具有以下的主要优点：（1）由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。（2）液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。（3）可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。（4）传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。（5）液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。（6）液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。（7）液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。二、液压传动系统的主要缺点（1）液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。（2）液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。（3）为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，