液气压传动与控制教案

《液气压传动与控制》课程教案

贵州大学机械工程学院

《液气压传动与控制》教学组

1 绪论

学时分配：2

教学内容：

概述

液气压传动的工作原理和系统组成

液气压传动的工作介质

液气压传动的优缺点

液气压传动的发展趋势

教学重点难点：

本章内容的重点是：①液压传动的工作原理，即什么是液压传动。②液压传动的两个工作特性。这两个概念，尤其是后者贯穿于液压传动课程的全过程，是本课程既重要又最基本的概念。

液压传动的两个工作特性，尤其是压力决定于负载这一特性是本章中的难点。

知识点：

1.1液气压传动的工作原理及系统组成

1、机器的组成。

(举例说明机器的组成及传动机构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。)

2、流体传动的定义。

(举例说明液压传动和液力传动的区别)

3、液压传动的工作原理：用一个液压千斤顶的工作原理来说明。

4、液气压传动系统的组成：

1）.能源装置(动力元件)

2）.执行装置(元件)

3）.控制调节装置(元件)

4）.辅助装置(元件)

5）.工作介质

5、气压传动系统的工作原理

6、液压传动的两个工作特性：压力决定于负载、速度决定于流量

1.2液气压传动的优缺点

1、液压传动的优点

2、液压传动的缺点

3、气压传动的优点

4、气压传动的缺点

1.3液气压传动与控制的发展概况

2 液气压传动工作介质

学时分配：2

教学内容：

液压油的物理特性

空气的湿度和含湿量

工作介质的种类及牌号

液压传动介质的选用

工作介质的污染和控制

教学重点难点：

本章的重点是液压油的物理特性特别是其中的粘性、粘度和可压缩性。

本章的难点是油液的粘度，特别是油液的绝对粘度的概念。油液的绝对粘度所以有点难，除了因该量是个抽象的、公式(1.3)中的比例系数外，更主要是该量无法直接测量、没有实感、理解困难。

知识点：

2.1 液压油的物理特性

1、密度ρ

2、流体的粘性

粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。

3、液体的可压缩性

4. 比热容

5. 导热性

6. 闪点与燃点

7. 润滑性

2.2 空气的湿度和含湿量

１. 湿度

①绝对湿度②饱和绝对湿度③相对湿度。

2. 含湿量

2.3 工作介质的种类及牌号

2.4 液压传动介质的选用

主要从类型和粘度两方面考虑

2.5 工作介质的污染和控制

1．污染的原因及危害

2. 固体污染物的测定

3. 工作液体的污染控制

、

3 流体力学基础

学时分配：6

教学内容：

?流体静力学

?气体状态方程

?流体动力学

?液压系统的压力损失

?孔口及缝隙的流量压力特性

?充、放气温度与时间的计算

?液压冲击和气穴

教学重点难点：

本章是整个液压传动课程的理论基础，其主要内容是帕斯卡定律、流动液体的质量守恒定律(连续性方程式)、能量守恒定律(伯努利方程式)、动量定律(动量方程式)、小孔流量公式等，同时也是本章的重点。

伯努利方程式则是上述内容中的重点，也是本章的难点。液压系统的能量及能量损失、效率等的计算，有关油泵、液压装置的吸油高度、安装位置等问题的设计计算等，都离不开伯努利方程式。真空度的概念也是本章的难点，这个概念容易被错误地认为就是零压，即一点压力也没有。

知识点：

3.1流体静力学

1. 液体静压力及其特性

2. 重力作用下静止液体的压力分布（静压力基本方程）

3. 帕斯卡原理（静压传递原理）

密闭容器内，施加于静止液体内任一点上的压力，将以等值同时传给液体各点。它是液压传动的基本原理。

(举例说明静压传递原理的应用)

4. 压力的单位及其表示方法

5. 液体对固体壁面的作用力

3.2气体状态方程

1. 理想气体的状态方程：

理想气体是指没有粘性的气体。

2 . 等温过程——波义耳定律：

3. 等压过程——盖·吕萨克定律：

4. 等容过程——查理定律：

5. 绝热状态：

6. 多变过程：

3.3流体动力学

三个基本定律：

☆物质不灭定律（质量守恒定律）——连续方程；

☆牛顿第二运动定律——动量传输方程；

☆热力学第一定律（能量守恒定律）——能量方程

（伯努利方程）；

3.4液压系统的压力损失

1.管道的沿程阻力损失

2.局部压力损失

3.液压阀的压力损失

4.管路系统的总压力损失

管路系统中总的压力损失等于系统中所有沿程阻力损失、局部阻力损失和液压阀的损失之和。

3.5孔口及缝隙的流量压力特性

1.孔口的流量—压力特征

1) 薄壁孔

2) 短孔和细长孔

2.缝隙流量

1) 平行平板缝隙中的平行流动

2) 圆柱环状缝隙中的平行流动

3.气动元件的流通特性

3.6充、放气温度与时间的计算

1.充气温度与时间的计算

2.放气温度与时间的计算

3.7液压冲击和气穴

1.液压冲击

1) 产生的机理

（以液压管路的突然关闭为例来说明液压冲击产生的机理）

2) 冲击压力（自学）

3) 液压冲击的危害及减小措施

2.气穴现象和气蚀

4 动力元件

学时分配：4

教学内容：

☆概 述

☆液压泵的性能参数

☆齿 轮 泵

☆叶 片 泵

☆柱 塞 泵

教学重点难点：

本章重点：容积式泵的基本工作原理(共性工作原理)；泵的性能参数，如压力p 、流量Q 、排量q 、功率P 、效率η和转速n 、转矩T 等的定义、量纲、相互间的关系及计算；常用液压泵的基本结构、工作原理、性能特点及应用范围；外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线(曲线形状、形状分析、影响曲线形状的因素)等内容。

难点：1）泵的密闭工作腔的确定。不同类型的容积泵，其密闭工作腔由不同的表面围成。有的泵其工作腔很明显(容易确定)，如柱塞泵；有的则不明显，如齿轮泵。2）泵的容积效率的正确使用。

知识点：

4.1 液压泵的工作原理和分类

1. 工作原理

(以单柱塞式 液压泵为例来说明其工作原理)

2. 分 类

ａ．按输出流量是否可调：

ｂ．按运动构件的形状和运动形式分：

4.2 空气压缩机的工作原理和分类

1. 原理

(以往复活塞式空气压缩机为例，说明其工作原理)

2. 分类

a. 按工作原理分类：

b. 按输出压力分类：

4.3 液压泵的性能参数

1. 排量、流量和压力

（1)排量V ；（2)理论流量q i ； （3)实际流量q ； （4)额定流量q n 。

2. 压力

(1)工作压力；(2)额定压力；(3)最高允许压力。

4.4 转 速

4.5 功 率 和 效 率

理论功率公式： n T Ti pVn pq P i i i πω2====

功率损失有容积损失和机械损失两部分，效率分容积效率和机械效率

4.6 齿轮泵

1、 齿轮泵的分类

2、 外齿轮泵的工作原理

3、齿轮泵存在的问题

1）齿轮泵的困油问题；

2）径向不平衡力

4、齿轮泵的流量计算

5、特点

4.6 渐开线形内啮合齿轮泵

4.7 摆线形内啮合齿轮泵

4.8 叶片泵

1．单作用叶片泵

1）单作用叶片泵的工作原理

2）单作用叶片泵的流量计算

3）特点

4）限压式变量叶片泵

a 内反馈限压式变量叶片泵的工作原理

b 外反馈限压式变量叶片泵的工作原理

2 双作用叶片泵

1).双作用叶片泵的工作原理

2) 叶片泵的优缺点

4.9 柱塞泵

1.径向柱塞泵

2.轴向柱塞泵的工作原理

3.轴向柱塞泵的排量和流量计算：

4.轴向柱塞泵的结构特点

1)典型结构

2)变量机构

4.10 选择液压泵的原则

5 执行元件

学时分配：4

教学内容：

☆概述

☆液压缸

☆旋转运动执行元件工作运力、类型和特点

☆液压马达

☆气缸

教学重点难点：

重点：液压缸的类型很多，但活塞式液压缸应用最多，因此活塞式液压缸是重点。对液压缸的基本计算方法，特别是对三种不同联接形式的单杆液压缸的压力ρ(P1、h)、推力F、速度认流量Q及负载FL等量的计算必须掌握。

难点：差动液压缸的计算，回油腔及回油压力的概念，及液压缸的缓冲是本章的难点。

知识点：

5.1 液压缸的分类

5.2 各种液压缸的结构原理

1.双杆活塞缸

2.单杆活塞缸

3.柱塞缸

4.伸缩液压缸

6.齿条活塞缸

7.增压缸

5.3液压缸的典型结构

1.缸体组件；

2.活塞组件；

3.密封装置；

4.缓冲装置；

5.排气装置5.4压缸的设计计算

1.液压缸设计中应注意的问题

2.液压缸主要尺寸的确定

3.强度校核

5.5 旋转运动执行元件工作运力、类型和特点

5.6 液压马达

1．轴向柱塞马达

2.低速大扭矩马达

3.液压马达的特性参数

1) 工作压力与额定压力

2) 流量与容积效率

3)排量与转速

4) 转矩与机械效率

5) 功率与总效率

5.7 气缸

1．气缸的分类及典型结构

2. 气缸的工作特性

6 控制元件

学时分配：8

教学内容：

概述

方向控制阀

压力控制阀

流量控制阀

其他液压阀

气动控制阀（特殊阀）

教学重点难点：

重点：本章讲的主要是常用各种阀,以达到对常用阀的合理选择,正确使用。故常用换向阀(手动式、机动式、电动式、液动式、电液动式)、压力阀(溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器)、流量阀(普通节流阀、调速阀)的作用、工作原理、职能符号及阀的应用是本章重点。

难点：直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性比较；减压阀的作用；调速阀的基本工作原理是本章的难点。

知识点：

6.1 阀的分类

按工作特性分：

按阀与管路的连接方式分：

按控制方式分：

按结构形式分：

6.2 控制阀的基本结构和原理

6.3 控制阀的性能参数

1．公称通径； 2.额定压力； 3.工作性能参数

6.4 对控制阀的基本要求

6.5 方向控制阀

1．单向阀

1）普通单向阀

2）液控单向阀

2. 换向阀

1）分类

2）换向阀的位、通

3）操纵定位装置

手动；机动；电磁；气动；液动；电液

3. 滑阀机能（中位机能）

4. 多路换向阀

6.6 压力控制阀

1.溢流阀

1）直动式溢流阀

2）先导式溢流阀

①三级同心式溢流阀

②二级同心式溢流阀

3）溢流阀的主要性能

①静态特性；②动态特性

4）溢流阀在液压系统中的应用

作安全阀使用；定压溢流作用；作卸荷阀使用；实现远程控制；作背压阀使用

2. 减压阀

1）直动式减压阀

2）先导式减压阀

3. 顺序阀

1）直动式减压阀

2）先导式减压阀

3）三种压力阀的比较

4. 压力继电器

5.4 流量控制阀

1.节流口形式及其流量特性

2.节流阀

1)普通节流阀

2)单向节流阀

3.调速阀

4.溢流节流阀

5. 溢流节流阀与调速阀的比较

5.5 其他液压阀

1.电液比例阀

2. 插装阀（逻辑阀）

5.6 气动控制阀（特殊阀）

1. 气动减压阀

2. 定值器

3. 梭阀

4. 截止式换向阀

7 辅助元件

学时分配：1

教学内容：

☆蓄能器

☆过滤器

☆油箱

☆热交换器

☆管件

☆密封装置

☆气动辅件

教学重点难点：

重点：各种液压辅件的功能及使用是本章重点，限于课时本章不能深入，因此重点应放在学生对液压附件功能的理解和使用上。

难点：无。

知识点：

6.1 蓄能器

1.蓄能器的功用

2.蓄能器的分类

3.蓄能器的安装

6.2过滤器

1.过滤器的功用

2.过滤器的分类

3.过滤器的选用