第1章概述 女知识点 1.液压、气压及液力传动技术基本概念 2.液压与气压传动的工作原理 ★要求 【,液压与气压传动的基本工作原理，液压与气压传动系统的组成 3.液压与气压传动的特点 了解， 1.液压与气压系统的图形符号 2.液压与气压传动的应用 液压、气压技术是机械设备中发展最快的技术之一。随着工业自动化水平的不断提高 液压、气压传动技术被越来越广泛的应用在各个领域中。由于微电子、计算机技术的飞速发 展，液压、气压传动技术不仅作为传动的一种基本形式，而日，还成为一种重要的控制手段 传动是指传递运动与传递动力的方式。 机械 常见的传动形式 电力了气体 流体 「液压 液体 液力 液压传动 利用液体的压力能进行能量传递的传动 气压传动 利用气体的压力能进行能量传递的传动： 液压与气压传动的工作原理与组成 1.1.1液压与气压传动的工作原理 图1-1所示为液压千斤项工作原理示意图，我们可以用它说明液压传动的工作原理。图 中大小两个液压缸6和3的内部分别装有活塞7和2，活塞和缸体之间保持一种良好的配合 关系，不仅活塞能在缸内滑动，而且配合面之间又能实现可靠的密封。当用手向上提起杠杆 1时，小活塞2上行，于是小油缸3的下腔密封容积增大，腔内压力下降，形成部分真空， 这时单向阀5封住通向大液压缸的油路，油箱10的油液在大气压的作用下经过吸油管路推 开单向阀4进入小液压油缸，完成一次吸油。接着，压下杠杆，小液压缸的活塞下 ,其 腔密封容积减小，油液压力升高，单向阀4关闭，压力油推开单向阀5经油路流入大液压缸 6内。由于大液压缸6的油腔也是一个密闭的容积，所以进入的油液因受挤压而产生的作用 力就推动大液压缸的活塞上升，并将重物向上项起一段距离。如此反复提压杠杆，就可使重 物不断上升，达到起重的目的。将放油阀9旋转90°，则大油缸的活塞在外力的作用下， 大油缸内的油液排回油箱 活塞下降，恢复原位。以便再次使用 如果将图1-1所示系统中的油液换成空气，因工作介质直接取自大气，也可直接排入大 气，所以可以去掉回油管与油箱，再将液压缸改为气缸。那么，上述系统就可视为一个气压 传动系统。生活中常用的打气筒，就与上述小活塞工作原理完全相同
第1章 概述 ☆ 知识点 1． 液压、气压及液力传动技术基本概念 2． 液压与气压传动的工作原理 ★ 要求 掌握： 1．液压与气压传动的基本工作原理，液压与气压传动系统的组成 3．液压与气压传动的特点 了解： 1． 液压与气压系统的图形符号 2． 液压与气压传动的应用 液压、气压技术是机械设备中发展最快的技术之一。随着工业自动化水平的不断提高， 液压、气压传动技术被越来越广泛的应用在各个领域中。由于微电子、计算机技术的飞速发 展，液压、气压传动技术不仅作为传动的一种基本形式，而且，还成为一种重要的控制手段。 传动是指传递运动与传递动力的方式。 机械 常见的传动形式 电力 气体 流体 液压 液体 液力 液压传动——利用液体的压力能进行能量传递的传动。 气压传动——利用气体的压力能进行能量传递的传动。 液压与气压传动的工作原理与组成 1.1.1 液压与气压传动的工作原理 图 1-1 所示为液压千斤项工作原理示意图，我们可以用它说明液压传动的工作原理。图 中大小两个液压缸 6 和 3 的内部分别装有活塞 7 和 2，活塞和缸体之间保持一种良好的配合 关系，不仅活塞能在缸内滑动，而且配合面之间又能实现可靠的密封。当用手向上提起杠杆 1 时，小活塞 2 上行，于是小油缸 3 的下腔密封容积增大，腔内压力下降，形成部分真空， 这时单向阀 5 封住通向大液压缸的油路，油箱 10 的油液在大气压的作用下经过吸油管路推 开单向阀 4 进入小液压油缸，完成一次吸油。接着，压下杠杆，小液压缸的活塞下移，其油 腔密封容积减小，油液压力升高，单向阀 4 关闭，压力油推开单向阀 5 经油路流入大液压缸 6 内。由于大液压缸 6 的油腔也是一个密闭的容积，所以进入的油液因受挤压而产生的作用 力就推动大液压缸的活塞上升，并将重物向上顶起一段距离。如此反复提压杠杆，就可使重 物不断上升，达到起重的目的。将放油阀 9 旋转 90°，则大油缸的活塞在外力的作用下， 大油缸内的油液排回油箱，大活塞下降，恢复原位。以便再次使用。 如果将图 1-1 所示系统中的油液换成空气，因工作介质直接取自大气，也可直接排入大 气，所以可以去掉回油管与油箱，再将液压缸改为气缸。那么，上述系统就可视为一个气压 传动系统。生活中常用的打气筒，就与上述小活塞工作原理完全相同
从上述实例可以看出：液压与气压传动是以密封容积中的受压工作介质来传递运动和动 力的。它们先将机械能转换成压力能，然后通过各种元件组成的控制回路来实现能量的调控 最终再将压力能转换成机械能，使执行机构实现预定的功能，按照预定的程序完成相应的动 力与运动输出。 图1.1液压千斤项工作原理示意图 1-手柄2-小活塞3-小油缸4、5单向阀6大油缸7-大活塞8-重物9-开关10-油箱 1.1.2液压传动系统的组成 图1.2所示为一机床的液压系统的示意图。标号4为液压泵，19为工作台，18为液压 缸，16、13和11为操纵阀，7为安全阀，1为油箱，2为过滤器。这样便组成了一个完整的 液压系统，虽然对于不同的工作需要有者成千上万种不同的液压系统，但其主要组成部分却 是相同的。 液压传动系统主要由以下几个部分组成： L.动力元件把机械能转换成液体压力能的装置，如上例中的小活塞缸总成。一般最 常见的是液压泵。 2.执行元件把液体的压力能转换成机械能的装置，如上例中的大活塞缸总成。一般 为作直线运动的液压缸和作回转运动的液压马达 3.控制元件对液压系统中液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置，如 限压阀、流量阀、换向阀和单向阀等。 4.辅助元件对工作介质起到容纳、净化、和实现元件间连接等作用的装置。如油箱、 过滤器、蓄能器、管件等
从上述实例可以看出：液压与气压传动是以密封容积中的受压工作介质来传递运动和动 力的。它们先将机械能转换成压力能，然后通过各种元件组成的控制回路来实现能量的调控， 最终再将压力能转换成机械能，使执行机构实现预定的功能，按照预定的程序完成相应的动 力与运动输出。 图 1.1 液压千斤项工作原理示意图 1-手柄 2-小活塞 3-小油缸 4、5-单向阀 6-大油缸 7-大活塞 8-重物 9-开关 10-油箱 1.1.2 液压传动系统的组成 图 1.2 所示为一机床的液压系统的示意图。标号 4 为液压泵，19 为工作台，18 为液压 缸，16、13 和 11 为操纵阀，7 为安全阀，1 为油箱，2 为过滤器。这样便组成了一个完整的 液压系统，虽然对于不同的工作需要有着成千上万种不同的液压系统，但其主要组成部分却 是相同的。 液压传动系统主要由以下几个部分组成： 1．动力元件 把机械能转换成液体压力能的装置，如上例中的小活塞缸总成。一般最 常见的是液压泵。 2．执行元件 把液体的压力能转换成机械能的装置，如上例中的大活塞缸总成。一般 为作直线运动的液压缸和作回转运动的液压马达。 3．控制元件 对液压系统中液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置，如 限压阀、流量阀、换向阀和单向阀等。 4．辅助元件 对工作介质起到容纳、净化、和实现元件间连接等作用的装置。如油箱、 过滤器、蓄能器、管件等
图1.2液压系统的组成 1-油箱2-过滤器3.8、10、12、14-油管4液压泵5-弹簧7-溢流阀9、15-换向阀11、16-操纵柄 13-节流阀17-活塞18-液压缸19-工作台 1.1.3气压传动系统的组成 典型的气压传动系统主要由以下部分组成： 1.气压发生装置其主体部分是空气压缩机。它将原动机（如内燃机、电动机）输出 的机械能转变为气体的压力能，为各类气动设备提供动力。 2.执行元件包括各种气缸和气马达。它的功用是将气体的压力能转变为机械能，供 给机械运动部件。 3.控制元件包括各种阀类。如各种压力阀、流量阀、方向阀和逻辑元件等，用以控 制压缩空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以保证执行元件完 成预定的动作。 4.辅助元件是使压缩空气净化、干燥、润滑、消声以及用于元件间连接所需的装置， 以保持气动系统可靠、稳定和持久地工作。例如，各种过滤器、干燥器、消声器、 油雾器及管件等。 1.1.4液压与气压系统的图形符号 以上各个装置在液压、气压系统中都可根据国家标准规定用其职能符号来表示，如图 1.3所示液压系统示意图和相对应的图形符号图，图形符号图可使液压系统的表示简单明 了，便于理解，绘制方便
图 1.2 液压系统的组成 1-油箱 2-过滤器 3、8、10、12、14-油管 4-液压泵 5-弹簧 7-溢流阀 9、15-换向阀 11、16-操纵柄 13-节流阀 17-活塞 18-液压缸 19-工作台 1.1.3 气压传动系统的组成 典型的气压传动系统主要由以下部分组成： 1．气压发生装置 其主体部分是空气压缩机。它将原动机（如内燃机、电动机）输出 的机械能转变为气体的压力能，为各类气动设备提供动力。 2．执行元件 包括各种气缸和气马达。它的功用是将气体的压力能转变为机械能，供 给机械运动部件。 3．控制元件 包括各种阀类。如各种压力阀、流量阀、方向阀和逻辑元件等，用以控 制压缩空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以保证执行元件完 成预定的动作。 4．辅助元件 是使压缩空气净化、干燥、润滑、消声以及用于元件间连接所需的装置， 以保持气动系统可靠、稳定和持久地工作。例如，各种过滤器、干燥器、消声器、 油雾器及管件等。 1.1.4 液压与气压系统的图形符号 以上各个装置在液压、气压系统中都可根据国家标准规定用其职能符号来表示，如图 1.3 所示液压系统示意图和相对应的图形符号图，图形符号图可使液压系统的表示简单明 了，便于理解，绘制方便
2◇ 图1.3液压系统示意图 1.3液压气压传动的特点及其在汽车等领域中的应用 1.3.1液压与气压传动技术的发展概况 液压技术自1795年世界上第一台水压机诞生已有200多年的历史了，然而，液压传动 的真正推广使用却是近50多年的事。特别在本世纪60年代以后，随着原子能科学、空间找 术、计算机技术的发展，液压技术也得到了很大发展，并渗透到国民经济各个领域中，在工 程机械、汽车、治金、军工、农业机械、轻纺、船舶、石油、航空和机床工业中，液压技术 得到了普遍的应用。当前液压技术正向若高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、 高度集成化的方向发展。而新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CD)、计算机辅助 测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠 性技术，以及污染控制技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向， 气压传动技术（气动技术）自0世纪60年代以来也发展很快，其主要原因是由于气动 技术作为一种实现工业自动化的有效手段，引起各国技术人员的普遍重视和应用。许多国家 已大量生产标准化的气动元件，在生产中广泛采用气动技术。随者工业的发展，气动技术的 应用范围也将日益扩大，而它的性能也就必须适应气动机械多样化以及与机械电子工业快速 发展的要求。因此 就应以更新的观念去研究开发气动技术 ,气动机械和气动系统， 方面 要加强气动元件本身的研究，而使之满足多样化的要求，不断提高系统的可靠性，不断降低 成本。还要进行无给油化、节能化、小型化和轻量化、位置控制的高精度化研究，以及气、 电、液相结合的综合控制技术的研究。同时计算机辅助设计，优化设计，计算机控制也是气 动技术开发的发展方向
图 1.3 液压系统示意图 1.3 液压气压传动的特点及其在汽车等领域中的应用 1.3.1 液压与气压传动技术的发展概况 液压技术自 1795 年世界上第一台水压机诞生已有 200 多年的历史了，然而，液压传动 的真正推广使用却是近 50 多年的事。特别在本世纪 60 年代以后，随着原子能科学、空间技 术、计算机技术的发展，液压技术也得到了很大发展，并渗透到国民经济各个领域中，在工 程机械、汽车、冶金、军工、农业机械、轻纺、船舶、石油、航空和机床工业中，液压技术 得到了普遍的应用。当前液压技术正向着高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、 高度集成化的方向发展。而新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助 测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠 性技术，以及污染控制技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。 气压传动技术（气动技术）自 20 世纪 60 年代以来也发展很快，其主要原因是由于气动 技术作为一种实现工业自动化的有效手段，引起各国技术人员的普遍重视和应用。许多国家 已大量生产标准化的气动元件，在生产中广泛采用气动技术。随着工业的发展，气动技术的 应用范围也将日益扩大，而它的性能也就必须适应气动机械多样化以及与机械电子工业快速 发展的要求。因此，就应以更新的观念去研究开发气动技术、气动机械和气动系统。一方面 要加强气动元件本身的研究，而使之满足多样化的要求，不断提高系统的可靠性，不断降低 成本。还要进行无给油化、节能化、小型化和轻量化、位置控制的高精度化研究，以及气、 电、液相结合的综合控制技术的研究。同时计算机辅助设计，优化设计，计算机控制也是气 动技术开发的发展方向
1.3.2液压传动的特点 液压传动与其它传动方式相比较，有如下主要优点： (1)液压传动能方便地实现无级调速，调速范围大。 (2) 在相同功整情况下，液压传动能量转换元件的体积较小，重量较轻 (3)工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 (4)便于实现过载保护，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命较长。 (5)操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的 自动工作循环 （6)）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化。 (7)液压装置比机械装置更容易实现直线运动。 液压传动的主要缺点是： (1)液压传动中的漫漏和液体的可压缩性使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、摩擦损失等），故传动效率不高，不 宜作远距离传动。 (3)液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作。 (4)液压传动出现故障时不易找出原因。 1.3.3气压传动的特点 气压传动与机械、液压、电气传动相，气压传动有如下主要优点： (1) 以空气为工作介质，来源方便，用后排气处理简单，不污染环境 (2) 由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气，远距离输送。 3) 与液压传动相比，气动动作迅速、反应快、维修简单、管路不易堵塞，且不存 在介质变质、补充和更换等问题。 工作环境话应性强，可安全可靠地应用于易燃易爆场所 (5) 气动装置结构简单、轻便、安装维护容易。压力等级低，故使用安全。 (6) 空气具有可压缩性，气动系统能够实现过载自动保护。 气压传动主要缺点有： (1) 受气体可压缩性的影响，气缸动作速度 负载特性差 (2) 因工作压力较低（一般为0.4-0.8Ma),气动系统输出力较小。 (3) 因工作介质空气本身没有润滑性，需另加装置进行给油润滑
1.3.2 液压传动的特点 液压传动与其它传动方式相比较，有如下主要优点： （1） 液压传动能方便地实现无级调速，调速范围大。 （2） 在相同功率情况下，液压传动能量转换元件的体积较小，重量较轻。 （3） 工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4） 便于实现过载保护，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命较长。 （5） 操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的 自动工作循环。 （6） 液压元件易于实现系列化、标准化和通用化。 （7） 液压装置比机械装置更容易实现直线运动。 液压传动的主要缺点是： （1） 液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使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、摩擦损失等），故传动效率不高，不 宜作远距离传动。 （3） 液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作。 （4） 液压传动出现故障时不易找出原因。 1.3.3 气压传动的特点 气压传动与机械、液压、电气传动相比，气压传动有如下主要优点： （1） 以空气为工作介质，来源方便，用后排气处理简单，不污染环境。 （2） 由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气，远距离输送。 （3） 与液压传动相比，气动动作迅速、反应快、维修简单、管路不易堵塞，且不存 在介质变质、补充和更换等问题。 （4） 工作环境适应性强，可安全可靠地应用于易燃易爆场所。 （5） 气动装置结构简单、轻便、安装维护容易。压力等级低，故使用安全。 （6） 空气具有可压缩性，气动系统能够实现过载自动保护。 气压传动主要缺点有： （1） 受气体可压缩性的影响，气缸动作速度——负载特性差。 （2） 因工作压力较低（一般为 0.4-0.8Mpa），气动系统输出力较小。 （3） 因工作介质空气本身没有润滑性，需另加装置进行给油润滑