液压与气压传动电子教案-32

聊城大学汽车与交通工程学院《液压与气压传动》电子教案《液压与气压传动》第1页共34页电子教案（第一次课）本课程共32学时，其中讲授26学时，实验6学时主讲教师：刘文婷章节绪论课时2授课班级2009级汽服5班、2009级学分互认7班、2009级专科1班授课日期2011-2-22教学目的了解：传动的类型、液压与气压传动的现状及发展、传动工作介质的污染原因。知道：液压传动工作介质的性质、要求及选择。熟悉：液压传动系统的工作特点（包括优点和缺点）。掌握：液压传动和气压传动的概念及液压传动系统的工作原理、组成。教学重点液压传动系统的工作原理、组成。教学难点液压传动系统的工作原理教学手段讲授、多媒体、自学作业补充2个题主要参考书目及网络资源《汽车液压与气压传动》，齐晓杰编著，机械工业出版社，2005年。教学内容及过程组织教学并导入本堂（5分钟）一、传动类型：（10分钟）举例-----挖掘机，说明机器的组成及传动部分在机器中的作用及能量在机器工作过程中输入、输出的转换形式。----引出问题什么是传动？传动的类型有哪些?请掌握两个基本概念。一部完整的机器由原动机、传动部分、控制部分和工作机构等组成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机构即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪刀、车床的刀架等。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围变化较宽，以及性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动部分，其作用是把原动机的输出功率经过变换后传递给工作机构。一切机械都有其相应的传动机构借助于它达到对动力的传递和控制的目的。通过实例及具体概念说明传动部分的类型，并说明本课程的内容是液压和气压传动系统，它们的结构和工作原理有许多相似之处，由于液压传动系统在机械制造、汽车等方面应用很广，所以授课时限制，课堂上本课程以讲授液压传动部分为主。传动部分通常分为机械传动、电力传动、液体传动、气压传动以及复合传动等。1.机械传动是由齿轮、轴、丝杠螺母、曲柄连杆、带等传动件组成的传动。如齿轮、皮带等传动。动画演示2.电力传动是利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式即或利用电能来进行能量传递的工作方式。动画演示3.液体传动是以液体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动方式。按照工作原理不同，它可分为液压传动和液力传动两种形式。（1）液压传动主要是利用液体的压力能传递能量，又可称为容积式液压传动。动画演示（2）液力传动主要是利用液体的动能传递能量，如水泵等。动画演示4.气压传动是用气体作为工作介质利用气体的压力能进行能量传递的传动方式。动画演示二、液压传动系统的组成及工作原理：（40分钟）通过两个实例说明液压传动系统的组成及工作原理，讲解时注意重点让学生清楚系统能具体完成的动作、具体的工作油路等。1.液压传动系统的工作原理：聊城大学汽车与交通工程学院《液压与气压传动》电子教案《液压与气压传动》第2页共34页例一：液压千斤顶动画演示——最简单的例子，通过动画演示工作过程，用于换轮胎等举升工作，生活中常见。工作过程：小活塞上提时，吸油，大活塞静止；小活塞下压时，压油，大活塞上移；多次提压小活塞，重物断续上升；打开放油阀，油流回油箱，大活塞下降。(引申举例)例二：驱动机床工作台的液压系统动画演示通过动画演示机床工作台向左运动、向右运动、过载溢流、油缸停止油泵卸荷等工况下各元件的工作状态，让学生了解液压系统的工作原理、组成及各液压元件的作用。液压泵由电动机驱动连续运转，从油箱吸油，将具有压力能的油液输入管路，通过节流阀，再经换向阀进入液压缸左腔（或右腔），液压缸右腔（或左腔）的油液则经过换向阀后流回油箱，磨床工作台随液压缸中的活塞实现左右往复移动，当换向阀处于中位时，工作台停止运动。结论：（1）液压与气压传动分别是以液体和气体作为工作介质进行能量传递和转换的；（2）液压与气压传动分别是以液体和气体的压力能来传递动力和运动的；（3）液压与气压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的。2.液压传动系统的组成：驱动机床工作台的液压传动系统半结构图——用于讲解液压传动系统的组成及液压系统的图形符号很适合，该系统涵盖的液压元件种类比较全。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，把原动机的机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。（2）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，以保证执行元件和工作机构按要求工作。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等各种阀类元件。（3）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。（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。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，对保证系统正常工作是必不可少的。聊城大学汽车与交通工程学院《液压与气压传动》电子教案《液压与气压传动》第3页共34页（5）工作介质：传递能量的流体，即液压油等。3.液压传动的图形符号：将磨床工作台的液压传动系统半结构图改画成用职能符号表示的液压系统图，体现液压系统图的特点，强调液压图形符号的特点。三、液压传动系统的优缺点及应用：（10分钟）1.优点：（1）在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。（2）液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，对速度的调节还可以在工作过程中进行。（3）液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。（4）液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。（5）液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。（6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。2.缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。（2）液压传动有较多的能量损失（泄漏损失、压力损失等），因此，传动效率相对低。（3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。（4）液压传动当出现故障时不易找出原因。3.应用：-----------应用举例结合专业说清：液压与气压传动，又称液压气动技术，是机械设备中发展速度最快的技术之一，特别是近年来，随着机电一体化的发展，与微电子、计算机技术想结合，液压与气压传动进入一个新的发展阶段。液压传动在汽车上的应用举例：现代汽车的发展向着驾驶方便、运行平稳、乘用舒适、安全可靠、节能环保的方向发展，液压与气压传动的技术特点与之相适应，因此得到越来越多的应用。如：电控液力自动变速器、电控悬架装置、电控防抱死系统、液压或气压式转向助力装置、自卸汽车举升机构、发动机燃料供给、机械润滑系统等。略讲液压驱动风扇冷却系统工作原理-----------引申举例（科研课题）安排课下自学课本p5-p6了解液压与气压传动的现状与发展。四、液压传动工作介质的性质和选择：（15分钟）------重点介绍粘度和可压缩性目前，在液压系统中—般使用石油基液压油作为工作介质，它是以精炼后的机械油为基料，按需要加入适当的添加剂而制成。液压油最重要的性质为粘性和可压缩性。1.种类：石油基液压油、难燃液压油。2.性能：（1）密度ρ：ρ=m/V[kg/m3]一般矿物油的密度为850～950kg/m3（2）可压缩性：液体受压力后其容积发生变化的性质。称为液体的可压缩性。一般的中、低压液压系统，其液体的可压缩性很小。因而可以认为液体是不可压缩的。而在压力变化很大的高压系统中，就需要考虑液体可压缩性的影响。当液体中混入空气时，其可压缩性将显著增加，并将严重影响液压系统的工作性能，因而在液压系统中应使油液中的空气含量减聊城大学汽车与交通工程学院《液压与气压传动》电子教案《液压与气压传动》第4页共34页少到最低限度。（3）膨胀性：（3）粘性：粘性：反映流动时液体内摩擦力的大小，也反映出液体的流动性能。粘度：用来表示液体粘性。常用的液体粘度表示方法有三种，即：动力粘度、运动粘度和相对粘度。a.动力粘度ν:物理意义：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间单位面积上产生的内摩擦力。b.运动粘度:ν=μ/ρ,没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。我国液压油的牌号就是用它在温度为40℃时的运动粘度（厘斯）平均值来表示的。c.相对粘度（条件粘度）:是按一定的测量条件制定的。影响液体粘度的因素是：温度和压力。液压油粘度对温度的变化十分敏感，温度升高，粘度下降，液压油的粘度随温度变化的性质称为粘温特性。因此，一般高温应选择粘度大的液压油，以减少泄漏；低温应选择粘度小的液压油，以减小摩擦。3.对液压工作介质的要求----简单介绍p10。4.液压工作介质的选择------讲清要点：先选择液压油液类型，再选择液压油液的粘度（一般根据液压泵的要求来确定液压油液的粘度）p11。五、液压传动工作介质的污染原因及控制（5分钟）-----简单介绍p14。六、本课程的学习要求：（10分钟）------------主要提一些学习建议总结、布置作业（5分钟）课后体会1.引用实例，多媒体课件辅助教学，易于激发学生的学习兴趣，帮助学生尽快入门。2.时间紧张，可将驱动机床工作台的液压传动系统的工作过程简单些。聊城大学汽车与交通工程学院《液压与气压传动》电子教案《液压与气压传动》第5页共34页电子教案（第二、三次课）本课程共32学时，其中讲授26学时，实验6学时主讲教师：刘文婷章节第一章液压流体力学基础课时4授课班级2009级汽服5班、2009级学分互认7班、2009级专科1班授课日期2011-3-1/8教学目的了解：空穴现象与液压冲击。理解：液体在流动过程中的压力损失及其计算。掌握：液体静力学和动力学中的基本概念、计算方法。教学重点液体静力学和动力学中的基本概念、计算方法。教学难点液体在流动过程中的压力损失及其计算。教学手段讲授、多媒体、启发式、自学作业课下练习：P277:1-1~1-14作业：1-7又补充一题教学提示教学时提醒学生学习重点应放在对主要概念、主要结论的理解和应用上。主要参考书目及网络资源《汽车液压与气压传动》，齐晓杰编著，机械工业出版社，2005年。教学内容及过程复习上堂内容、组织教学并导入本堂（5分钟）要求学生理解基本概念、牢记公式并会应用。§2.1液体静力学（35分钟）首先讲清液体静止的概念，这是理解本节内容的条件。液体静止是指液体内部质点间没有相对运动。一、液体的压力：1.静止液体压力概念：静压力是指静止液体单位面积上所受的内法向力，用p表示。计算：P=F/A（单位：Pa或MPa）换算：lMPa＝1×106Pa液体静压力在物理学上称为压强，在工程应用中习惯称为压力。2.静止液体压力的重要性质：(1)液体压力沿内法线方向垂直于承压面。(2)静止液体内任一点所受到的各方向的静压力都相等。二、静止液体中的压力分布：静力学基本方程描述了静止液体中的压力分布情况。1.静力学基本方程根据图2.1，列出静力学基本方程如以FG----液柱重力，则FG=ρghΔA则根据受力分析有：得出静力学基本方程（2—3）图2.1重力作用下的静止液体2.静止液体压力分布有如下特点：简单讲解例2.1，根据公式（2—3）和例2.1的结果，得出静止液体压力分布有如下特点。ghρpp+=0GFApAp+Δ=Δ0聊城大学