《液壓與氣壓傳動》（第二版）課件 第0章 緒論

為了適應工作機構(gòu)，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動機和工作機構(gòu)之間設(shè)置傳動裝置。原動機輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限工作機構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求原動機傳動裝置工作機構(gòu)傳動的方式介質(zhì)不同機械傳動電氣傳動液壓傳動氣壓傳動機械傳動：通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機件傳遞動力和進行控制的一種傳動方式。它是發(fā)展最早、應用最為廣泛的傳動方式。電力傳動：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動力和進行控制的一種傳動方式。液體傳動：以液體為工作介質(zhì)來進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動和液壓傳動。液力傳動是基于流體力學的動量矩原理，主要是以液體動能來傳遞動力，故又稱為動力式液體傳動。液壓傳動是基于流體力學的帕斯卡原理，只要是用液體靜壓能來傳遞動力，故又稱為靜液傳動。氣壓傳動：是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。1.液壓傳動的起源及發(fā)展概況

液壓傳動與控制起源于1653年法國人帕斯卡提出的靜壓傳動原理——帕斯卡原理，即“作用在封閉液體上的壓力，可以無損失地傳遞到各個方向，并與作用面保持垂直”。帕斯卡原理描述了封閉的液體在傳遞動力、放大力和控制運動中的應用。

1750年，伯努利提出能量守恒即“伯努利定律”。

這兩個定律奠定了流體靜壓傳動的理論基礎(chǔ)。

1795年，第一臺水壓機問世。

1905年，水改為油，對液壓傳動具有劃時代的意義。

1906年，開拓了液壓傳動應用于工業(yè)各個領(lǐng)域。

第二次世界大戰(zhàn)期間

20世紀70年代，液壓傳動已成為“工業(yè)的肌肉”。

至今，液壓工業(yè)已成為現(xiàn)代裝備制造工業(yè)的一個重要組成部分。0.1液壓與氣壓傳動的起源及發(fā)展概況0.1液壓與氣壓傳動的起源及發(fā)展概況2.氣壓傳動的起源及發(fā)展概況

氣動（Pneumatic）是“氣壓傳動與控制”的簡稱，氣動技術(shù)是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。

1776年JohnWikinson發(fā)明的能產(chǎn)生1個大氣壓左右的空氣壓縮機。20世紀30年代初，氣動技術(shù)成功地應用于自動門的開閉及各種機械的輔助動作上。20世紀60年代尤其是70年代初，隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展，氣動技術(shù)才廣泛應用在生產(chǎn)自動化的各個領(lǐng)域，形成了現(xiàn)代氣動技術(shù)。1.液壓傳動的工作原理

（1）液壓傳動是依靠運動著的液體的壓力能來傳遞動力的。它與依靠液體的動能來傳遞動力的“液力傳動”不同。（2）液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑘?zhí)行元件（液壓缸）將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。（3）液壓傳動系統(tǒng)中的油液是在受調(diào)節(jié)、受控制的狀態(tài)下進行工作的，液壓傳動與控制難以截然分開。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動的基本原理1.液壓傳動的工作原理（4）液壓傳動系統(tǒng)必須滿足它所驅(qū)動的機床部件（工作臺）在力和速度方面的要求。（5）液壓傳動需有工作介質(zhì)。液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞信號和動力的。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動的基本原理0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成2.氣壓傳動的工作原理

氣壓傳動與液壓傳動的基本工作原理是相似的。

它利用空氣壓縮機將原動機（電動機、內(nèi)燃機等）輸出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制及輔助元件的配合下，利用執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運動并對外作功。0.2.1液壓與氣壓傳動的基本原理0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.2液壓與氣壓傳動的組成（1）動力元件。（2）控制調(diào)節(jié)元件。（3）執(zhí)行元件。（4）輔助元件。（5）工作介質(zhì)。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號

（1）液壓泵圖形符號。由一個圓加上一個實心三角以及圓外的旋轉(zhuǎn)運動方向來表示，三角尖向外，表示油液的方向。圖0-4中旋轉(zhuǎn)方向為單向箭頭，表示單向旋轉(zhuǎn)；若為雙向箭頭，則表示雙向旋轉(zhuǎn)。圖0-4中無斜向穿過圓的箭頭表示該泵為定量泵，若有箭頭則為變量泵。

（2）換向閥圖形符號。為改變油液的流動方向，換向閥的閥芯位置要變換，它一般可變動2～3個位置；閥體上的通路數(shù)根據(jù)需要也不同。根據(jù)閥芯可變動的位置數(shù)和閥體上的通路數(shù)，可組成“×位×通”換向閥。其圖形意義為：①換向閥的工作位置用方格表示，有幾個方格即表示幾位閥。②方格內(nèi)的箭頭符號表示油液的連通情況，不表示油液的流動方向，“T”表示油液被閥芯閉死的符號。這些符號在一個方格內(nèi)和方格的交點數(shù)，即表示閥的通路數(shù)。③方格外的符號為操縱閥的控制符號?？刂菩问接惺謩印C動、電動和液動等。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號

（3）壓力閥圖形符號方格相當于閥芯，方格中的箭頭表示油液的通道，兩側(cè)的直線代表進出油管。圖0-4中的虛線表示控制油路，壓力閥就是利用控制油路的液壓力與另一側(cè)彈簧力相平衡的原理進行工作的。

（4）節(jié)流閥圖形符號兩圓弧所形成的縫隙即為節(jié)流孔道，油液通過節(jié)流孔使流量變化。圖0-4中節(jié)流閥的箭頭表示節(jié)流孔的大小可以改變，稱為可調(diào)節(jié)流閥，也表示通過該閥的流量是可以調(diào)節(jié)的。

繪制液壓系統(tǒng)圖時規(guī)定：圖中液壓元件的圖形符號應以元件的靜止狀態(tài)或零位來表示。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號0.3液壓與氣壓傳動的特點、應用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點1.液壓傳動的特點（1）主要優(yōu)點

（1）液壓傳動的各個元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置。（2）重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快。（3）操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達2000：1）。（4）可自動實現(xiàn)過載保護，實用安全可靠，不會因過載造成元件損壞。（5）一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長。（6）很容易實現(xiàn)直線運動。（7）容易實現(xiàn)機器的自動化，特別是采用機、電、液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。（8）由于液壓元件已經(jīng)實現(xiàn)標準化、系列化和通用化，故液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計、制造、維修過程都大大簡化，從設(shè)計到投入使用的周期短。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點1.液壓傳動的特點（2）主要缺點

（1）由于液體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。（2）液壓傳動中的泄漏會影響執(zhí)行元件的準確性。（3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感。（4）造價較高；同時，由于液壓元件相對運動件之間的配合間隙很小，所以，對工作介質(zhì)的污染比較敏感，需要較好的工作環(huán)境。（5）故障診斷困難。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點2.氣壓傳動的特點（1）主要優(yōu)點

（1）工作介質(zhì)為空氣，可以從大氣中取得，同時，用過的空氣可直接排放到大氣中去，不會污染環(huán)境。（2）空氣的黏度很小，所以流動阻力小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應（空壓站）和遠距離輸送。（3）壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3～0.8MPa）。因此，對氣動元件的材料和制造精度要求較低。（4）空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時，空氣的黏度變化極小，故不會影響傳動性能。（5）氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。（6）環(huán)境適應性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越。（7）氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，氣閥關(guān)閉，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。（8）氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護方便，過載時能自動保護。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點2.氣壓傳動的特點（2）主要缺點

（1）氣壓傳動裝置中的信號傳遞速度限制在聲速（約340m/s）范圍內(nèi)，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，并且信號要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復雜的回路，但對一般的機械設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)過程氣動信號的傳遞速度是能滿足工作要求的。（2）空氣的壓縮性比較大，因此氣動裝置的動作穩(wěn)定性較差，外載變化時，對工作速度的影響較大。（3）由于工作壓力低，氣動裝置的輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動裝置的輸出力不宜大于10～40KN，且傳動效率低。

（4）噪音較大，尤其是在排氣時需加消聲器。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應用及發(fā)展趨勢0.3.2液壓與氣壓傳動的應用0.3液壓與氣壓傳動的特點、應用及發(fā)展趨勢0.3.2液壓與氣壓傳動的應用

氣壓傳動的應用也相當普遍，許多機器設(shè)備中都裝有氣壓傳動系統(tǒng)。在工業(yè)各個領(lǐng)域，如機械、電子、鋼鐵、車輛、制造、橡膠、紡織、化工、食品、包裝、印刷和煙草領(lǐng)域等，氣壓傳動技術(shù)已成為其基本組成部分。在尖端技術(shù)領(lǐng)域（如核工業(yè)和宇航）中，氣壓傳動技術(shù)也占據(jù)著重要的地位。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應用及發(fā)展趨勢0.3.3液壓與氣壓傳動的發(fā)展趨勢1.液壓傳動的發(fā)展趨勢1）能耗2）主動維護3）機電一體化4）可靠性和性能穩(wěn)定性5）污染控制6）環(huán)境的適應性2.氣壓傳動的發(fā)展趨勢1）小型化、高性能2）多功能化3）集成化4）網(wǎng)絡化、智能化5）節(jié)能、環(huán)保、綠色0.4《液壓與氣壓傳動》課程內(nèi)容及學習要求1.《液壓與氣壓傳動》課程內(nèi)容2.《液壓與氣壓傳動》學習要求0.5工程實例0.5.1液壓千斤頂0.5