海南大学 液压与气动技术课程 教 案 课程编号：0501B003 教师姓名：梁栋 适用专业：机制、机电、农机 开课时间：第5、6学期
海 南 大 学 液压与气动技术 课程 课程编号：0501B003 教师姓名： 梁栋 适用专业：机制、机电、农机 开课时间： 第 5、6 学期
章节 第一章液压传动概述 课时2学时 教 通过课堂教学，使学生了解液压传动的发展概况、液压传动系统的工作原 理、组成及优缺点等，为学习后续章节打下基础 学 令 的 1.从实例出发，深入浅出对液压传动进行定义： 2.介绍液压传动的起源与发展过程： 教学 3.简介液压传动所的优缺点、研究范围与应用领域： 重点 4.简介液压传动工作介质的主要内容。 1.怎么样理解液压传动： 2.液压传动作为一门学科有什么意义 教学 难点 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.许福玲，陈光明.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，1999 2.黄谊，章宏甲.液压传动.北京：机械工业出版社，1996 3.程啸凡.液压传动，北京：治金工业出版社，1983
1 章节 第一章 液压传动概述 课时 2 学时 教 学 目 的 通过课堂教学，使学生了解液压传动的发展概况、液压传动系统的工作原 理、组成及优缺点等，为学习后续章节打下基础。 教学 重点 1．从实例出发，深入浅出对液压传动进行定义； 2．介绍液压传动的起源与发展过程； 3．简介液压传动所的优缺点、研究范围与应用领域； 4．简介液压传动工作介质的主要内容。 教学 难点 1．怎么样理解液压传动； 2．液压传动作为一门学科有什么意义 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1. 许福玲，陈光明．液压与气压传动．北京：机械工业出版社，1999 2. 黄谊，章宏甲．液压传动. 北京：机械工业出版社，1996 3. 程啸凡. 液压传动，北京：冶金工业出版社，1983
教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 液压传动相对于机械传动来说，是一门新学科，从17世纪中叶帕 斯卡提出静压传动原理算起，液压传动仅有二百多年的历史。二战期 间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 教 第一节液压传动的发展概况 1.1.1液压传动的定义 冰 传动机构通常分为机械传动、电气传动、和流体传动机构。流体 传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括 为 液压传动、液力传动和气压传动。 型 液体传动：以液体为工作介质来进行能量传递的。液体包括油和 水。 液压传动：是利用液体的压力能来传递动力的。 液力传动：是利用液体的动能来传递动力的。 1.1.2液压传动的发展概况 17世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理 18世纪末英国制成第一台水压机 19世纪炮塔转位器、六角车床和磨床 第二次世界大战兵器（功率大、反应快） 战后转向民用，机械、工程、农业、汽车 现在国外20世纪60年代后发展为一门完整的自动化技术。 95%工程机械、90%数控加工中心、95%以上的自动生产线采用 液压传动。 采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的重要标志。 第二节液压传动的工作原理 1.2.1液压传动的工作原理 液压连通器 液压千斤顶
2 教 学 过 程 教师授课思路、设问及讲解要点 一、 引言 液压传动相对于机械传动来说，是一门新学科，从 17 世纪中叶帕 斯卡提出静压传动原理算起，液压传动仅有二百多年的历史。二战期 间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节 液压传动的发展概况 1.1.1 液压传动的定义 传动机构通常分为机械传动、电气传动、和流体传动机构。流体 传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括 液压传动、液力传动和气压传动。 液体传动：以液体为工作介质来进行能量传递的。液体包括油和 水。 液压传动：是利用液体的压力能来传递动力的。 液力传动：是利用液体的动能来传递动力的。 1.1.2 液压传动的发展概况 17 世纪中叶 帕斯卡提出静压传递原理 18 世纪末 英国制成第一台水压机 19 世纪 炮塔转位器、六角车床和磨床 第二次世界大战 兵器（功率大、反应快） 战后转向民用，机械、工程、农业、汽车 现在国外 20 世纪 60 年代后发展为一门完整的自动化技术。 95%工程机械、90%数控加工中心、95%以上的自动生产线采用 液压传动。 采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的重要标志。 第二节 液压传动的工作原理 1.2.1 液压传动的工作原理 液压连通器 液压千斤顶
磨床工作台液压系统原理图 ☒ 米 丽 教 学 过 程 1.2.2液压系统的组成 动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件 123液压系统的图形符号 GB/T786.1一93规定职能符号表示的液压系统图 在一般情况下，液压系统原理图的绘制都用职能符号表示。 职能符号都以元件的静止位置或零位表示。 第三节液压传动的优、缺点 1.3.1液压传动系统的主要优点 1.体积小、重量轻、结构紧凑。 2.无级调速，调速范围宽。 3.易于实现自动化。 4.液压装置工作平稳，易实现快速启动、制动、频繁换向。 5.液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，有利于总体布 置设计。 6液压装置操纵方便，易于防止超载，元件得到自然润滑，寿命 长。 13.2液压传动系统的主要缺点 1.不能保证严格的传动比。 2.效率低，不宜于作远距离大功率传动
3 教 学 过 程 磨床工作台液压系统原理图 1.2.2 液压系统的组成 动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件 1.2.3 液压系统的图形符号 GB/T786.1—93 规定 职能符号表示的液压系统图 在一般情况下，液压系统原理图的绘制都用职能符号表示。 职能符号都以元件的静止位置或零位表示。 第三节 液压传动的优、缺点 1.3.1 液压传动系统的主要优点 1. 体积小、重量轻、结构紧凑。 2. 无级调速，调速范围宽。 3.易于实现自动化。 4.液压装置工作平稳，易实现快速启动、制动、频繁换向。 5.液压元件已实现了标准化、系列化和通用 化，有利于总体布 置设计。 6.液压装置操纵方便，易于防止超载，元件得到自然润滑，寿命 长。 1.3.2 液压传动系统的主要缺点 1. 不能保证严格的传动比。 2. 效率低，不宜于作远距离大功率传动
教 3.油温和负载的变化直接影响速度的稳定性 4.制造工艺要求高，所以成本高。 头 5.液压系统发生故障时，不易检查和排除。 点 6.液压系统要求有单独的油源 三、总结与巩固 程 1.小结 本章主要阐述液压传动的定义、液压传动系统的组成、液压传动 的优缺点 2.考核知识点 2.1液压传动的定义 2.2液压传动系统的组成 2.3液压传动的优缺点 3考核要求 3.1液压传动的定义 3.2液压传动系统的组成 3.3液压传动的优缺点 4.思考题 1.什么叫液压传动、液力传动？ 2.液压传动系统由那几部分组成？ 3液压传动有哪些优缺点？ 教 通过理论与实验教学，参观实物等，基本达到了教学目标要求。 学 令 记
4 教 学 过 程 3. 油温和负载的变化直接影响速度的稳定性。 4. 制造工艺要求高，所以成本高。 5. 液压系统发生故障时，不易检查和排除。 6. 液压系统要求有单独的油源。 三、总结与巩固 1.小结 本章主要阐述液压传动的定义、液压传动系统的组成、液压传动 的优缺点。 2.考核知识点 2.1 液压传动的定义 2.2 液压传动系统的组成 2.3 液压传动的优缺点 3.考核要求 3.1 液压传动的定义 3.2 液压传动系统的组成 3.3 液压传动的优缺点 4.思考题 1.什么叫液压传动、液力传动？ 2.液压传动系统由那几部分组成? 3.液压传动有哪些优缺点？ 教 学 后 记 通过理论与实验教学，参观实物等，基本达到了教学目标要求
章节 第二章液压泵和液压马达 课时8学时 教 通过课堂教学，使学生了解各种液压泵的工作原理、组成及优缺 点等，掌握各种泵的流量、排量、功率、效率等参数的计算方法， 学 解不同类型的泵和马达之间的性能差异及适用范围，为日后正确选用 奠定基础。 令 的 1.对容积式泵和马达工作原理进行阐述，对容积式泵和马达的效 率进行计算： 教学 2.介绍几种泵和马达：齿轮泵及齿轮马达、叶片泵及叶片马达 重点 柱塞泵及柱塞马达的基本结构、工作原理与效率： 3.简介几种泵和马达的工作特点、优缺点与应用领域。 1.泵马达的基本原理及效率计算： 2.柱塞泵及柱塞马达基本结构与工作原理分析： 教学 3.马达产生输出扭矩的方法。 难点 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 4.许福玲，陈光明.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，1999 5.黄谊，章宏甲.液压传动.北京：机械工业出版社，1996 6.程啸凡.液压传动，北京：治金工业出版社，1983
5 章节 第二章 液压泵和液压马达 课时 8 学时 教 学 目 的 通过课堂教学，使学生了解各种液压泵的工作原理、组成及优缺 点等，掌握各种泵的流量、排量、功率、效率等参数的计算方法，了 解不同类型的泵和马达之间的性能差异及适用范围，为日后正确选用 奠定基础。 教学 重点 1．对容积式泵和马达工作原理进行阐述，对容积式泵和马达的效 率进行计算； 2．介绍几种泵和马达：齿轮泵及齿轮马达、叶片泵及叶片马达、 柱塞泵及柱塞马达的基本结构、工作原理与效率； 3．简介几种泵和马达的工作特点、优缺点与应用领域。 教学 难点 1．泵马达的基本原理及效率计算； 2．柱塞泵及柱塞马达基本结构与工作原理分析； 3．马达产生输出扭矩的方法。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 4. 许福玲，陈光明．液压与气压传动．北京：机械工业出版社，1999 5. 黄谊，章宏甲．液压传动. 北京：机械工业出版社，1996 6. 程啸凡. 液压传动，北京：冶金工业出版社，1983
教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心 元件。液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件， 液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力 能，是一种能量转换装置。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等) 娄 第一节液压泵的概述 兴 一、液压泵的工作原理及特点 过 1.液压泵的工作原理 程 图2一1液压泵工作原理图 液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积 式液压泵，图2-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装 在缸体3中形成一个密封容积，柱寒在弹簧4的作用下始终压紧在偏心 轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的 大小发生周期性的交替变化。当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中 油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱ā而实现吸油：反 之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现 压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机 驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油 2.液压泵的特点 6
6 教 学 过 程 教师授课思路、设问及讲解要点 一、 引言 液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心 元件。液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件， 液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力 能，是一种能量转换装置。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节 液压泵的概述 一、液压泵的工作原理及特点 1.液压泵的工作原理 图 2—1 液压泵工作原理图 液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积 式液压泵，图 2-1 所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞 2 装 在缸体 3 中形成一个密封容积 a，柱塞在弹簧 4 的作用下始终压紧在偏心 轮 1 上。原动机驱动偏心轮 1 旋转使柱塞 2 作往复运动，使密封容积 a 的 大小发生周期性的交替变化。当 a 有小变大时就形成部分真空，使油箱中 油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀 6 进入油箱 a 而实现吸油；反 之，当 a 由大变小时，a 腔中吸满的油液将顶开单向阀 5 流入系统而实现 压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机 驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。 2.液压泵的特点
单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点： (1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空 间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比， 与其他因素无关。这是 容积式液压泵的一个重要特性。 (②)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液 压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须 与大气相通，或采用密闭的充压油箱。 (3)具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律 地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。 如图2-1中的单向阀5、6就是配油机构 容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为压油腔。吸油腔的压力决定于 吸油高度和吸油管路的阻力吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油 腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力，压油腔的压力则取决于外负载和 排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。 容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速， 而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的内泄露和油液的压缩量，从而 影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而 降低。 液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定 量泵和变量泵两类：按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。 二、液压泵的主要性能参数 1.压力 (1)江作压力 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于 外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。 (2)额定压力 液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为 液压泵的额定压力。 (3)最高允许压力 在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的 最高压力值，称为液压泵的最高允许压力
7 单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点： (1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空 间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。这是 容积式液压泵的一个重要特性。 (2)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液 压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须 与大气相通，或采用密闭的充压油箱。 (3)具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律 地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。 如图 2-1 中的单向阀 5、6 就是配油机构。 容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为压油腔。吸油腔的压力决定于 吸油高度和吸油管路的阻力吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油 腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力，压油腔的压力则取决于外负载和 排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。 容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速， 而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的内泄露和油液的压缩量，从而 影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而 降低。 液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定 量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。 二、液压泵的主要性能参数 1.压力 (1)工作压力 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于 外负载的大小和排油管路上的压力损失,而与液压泵的流量无关。 (2)额定压力 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力称为 液压泵的额定压力。 (3)最高允许压力 在超过额定压力的条件下,根据试验标准规定,允许液压泵短暂运行的 最高压力值,称为液压泵的最高允许压力
2.排量和流量 (1)排量V 液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的 体积叫液压泵的排量。排量可调节的液压泵称为变量泵；排量为常数的液压 泵则称为定量泵。 (2)理论流量q 理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下，在单位时间内所 排出的液体体积的平均值。显然，如果液压泵的排量为V,其主轴转速为 则该液压泵的理论流量q为： 9=Vn (2-1) (3)实际流量q 液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流 量，它等于理论流量q减去泄漏流量△q,即： 9=g-g (2-2) (4)额定流量q 液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定（如在额定压力和额定转速 下)必须保证的流量。 3.功率和效率 (1)液压泵的功率损失 液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分： ①容积损失 容积损失是指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于 其理论流量，其主要原因是由于液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩以及 在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液压泵转速高等原因而 导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率来表示， 它等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量q之比即：
8 2.排量和流量 (1)排量 V 液压泵每转一周,由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的 体积叫液压泵的排量。排量可调节的液压泵称为变量泵;排量为常数的液压 泵则称为定量泵。 (2)理论流量 qi 理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下,在单位时间内所 排出的液体体积的平均值。显然,如果液压泵的排量为 V,其主轴转速为 n, 则该液压泵的理论流量 qi 为： (2-1) (3)实际流量 q 液压泵在某一具体工况下,单位时间内所排出的液体体积称为实际流 量,它等于理论流量 qi 减去泄漏流量 Δq,即： (2-2) (4)额定流量 qn 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定(如在额定压力和额定转速 下)必须保证的流量。 3.功率和效率 (1)液压泵的功率损失 液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分: ①容积损失 容积损失是指液压泵流量上的损失,液压泵的实际输出流量总是小于 其理论流量,其主要原因是由于液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩以及 在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液压泵转速高等原因而 导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率来表示, 它等于液压泵的实际输出流量 q 与其理论流量 qi 之比即：
%=9=3-9=1-9 (2-3) 因此液压泵的实际输出流量q为 9=g,=m, (2-4) 式中：V一一液压泵的排量(mr): N一一液压泵的转速(cS)。 液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小，且随液压泵的 结构类型不同而异，但恒小于1。 ②机械损失 机械损失是指液压泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩T0总是 大于理论上所需要的转矩T,其主要原因是由于液压泵体内相对运动部件 之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以及液体的粘性而引起的摩擦损 失。液压泵的机械 损失用机械效率表示，它等于液压泵的理论转矩T与实际 输入转矩T0之比，设转矩损失为△T,则液压泵的机械效率为： (2-5) (2)液压泵的功率 ①输入功率P 液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩 为T0,角速度为o时，有： 乃=6a (2-6) ②输出功率P。 液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压 差△p和输出流量q的乘积，即： p=lng (2-7) 式中：△p一一液压泵吸、压油口之间的压力差(N/m): 9
9 (2-3) 因此液压泵的实际输出流量 q 为 (2-4) 式中：V——液压泵的排量(m3 /r)； N——液压泵的转速(r/s)。 液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小,且随液压泵的 结构类型不同而异,但恒小于 1。 ②机械损失 机械损失是指液压泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩 T0 总是 大于理论上所需要的转矩 Ti,其主要原因是由于液压泵体内相对运动部件 之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以及液体的粘性而引起的摩擦损 失。液压泵的机械损失用机械效率表示,它等于液压泵的理论转矩 Ti 与实际 输入转矩 T0 之比,设转矩损失为 ΔT,则液压泵的机械效率为： （2-5） (2)液压泵的功率 ①输入功率 Pi 液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率,当输入转矩 为 T0，角速度为 ω 时,有： (2-6) ②输出功率 Po 液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压 差 Δp 和输出流量 q 的乘积,即： (2-7) 式中：Δp——液压泵吸、压油口之间的压力差(N/m2 )；