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1、第一章 液压传动的基础知识1.1 液压传动系统的组成液压传动系统由以下四个部分组成：1动力元件液压泵 其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能，为系统提供动力。2执行元件液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或者旋转运动。3控制元件压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。4辅助元件保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。5工作介质-工作介质即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的

2、。1.2 液压传动的优缺点 优点： 1体积小、重量轻，单位重量输出的功率大（一般可达32MPa,个别场合更高）。 2可在大范围内实现无级调速。 3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。4惯性小、响应速度快，起动、制动和换向迅速。（液压马达起动只需0.1s）5易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作为工作介质，自润滑性好。6液压元件易于实现系列化 标准化和通用化。 缺点： 1由于液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易实现定比 传动。 2不适应在温度变化范围较大的场合工作。 3由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不是

3、很高，不易远距离传动。 4液压传动出现故障不易查找。1.3 液压传动技术的发展及应用液压技术，从年英国制造出世界上第一台水压机诞生算起，已经有多年的历史了，然而在工业上的真正推广使用却是世纪中叶的事情了。第二次世界大战期间，在一些武器装备上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大的提高了武器装备的性能。同时，也加速了液压技术本身的发展。战后，液压技术迅速由军事转入民用，在机械制造、工程机械、锻压机械、冶金机械、汽车、船舶等行业中得到了广泛的应用和发展。世纪年代以后，原子能技术、空间技术、电子技术等的迅速发展，再次将液压技术向前推进，使其在各个工业领域得到了更加广泛的应用。现代液压

4、技术与微电子技术、计算机技术、传感技术的紧密结合已经形成并发展成为一种包括传动、控制、检测在内的自动化技术。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善发展比例控制和伺服控制、开发数字控制技术上也有许多新成果。同时，液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）和测试（CAT）、微机控制、机电一体化、液电一体化、可靠性、污染控制、能耗控制、小型微型化等方面也是液压技术发展和研究的方向。继续扩大应用服务领域，采用更先进的设计和制造技术，将使液压技术发展成为内涵更加丰富完整的综合自动化技术。目前，液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上，例

5、如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、船舶等机械，上至航空、航天工业，下至地矿、海洋开发工程，几乎无处不见液压技术的踪迹。液压技术的应用领域大致上可以归纳为以下几个主要方面：（1）各种举升、搬运作业。尤其在行走机械和较大驱动功率的场合，液压传动已经成为一种主要方式。如起重机、起锚机等。（2）各种需要作用力大的推、挤、挖掘等作业装置。例如，各种液压机、塑料注射成型机等。（3）高响应、高精度的控制。飞机和导弹的姿态控制等装置。（4）多种工作程序组合的自动操作与控制。如组合机床、机械加工自动线。（5）特殊工作场合。例如地下水下、防爆等。第二章 液压传动系统的执行元件 液压缸2.1 液压缸的类型及结构形

6、式 液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。空心活塞式液压缸如上图所示。它由缸筒10，活塞8，活塞杆1、15，缸盖18、24，密封圈4、7、17，导向套6、19，压板11、20等主要零件组成。这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作

7、往复运动。活塞用锥销9、22与空心活塞杆连接，并用堵头2堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环12、21，用于阻止压板11、20向外移动，从而通过螺栓将缸盖18、24与压板相连（图中没有画出），并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口a、c提供了液压缸的进、出油口。当缸筒移动到左、右终端时，油口a、c的开度逐渐减小，造成回油阻力逐渐增大，对运动部件起到制动缓冲作用。在缸盖上设有与排气阀（图中没有画出）相连的排气孔5、14，可以排出液压缸中的空气，使运动更加平稳。表2-1液压缸的类型和特点类型速度作用力特点单作用液压缸双

8、活塞杆液压缸U=q/A3F=p1A1活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动单活塞杆液压缸F1=p1A1活塞仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞推回柱塞式液压缸柱塞仅单向运动，由外力使柱塞反向运动差动液压缸U3=q/A3F3=p1A1可使速度加快，但作用力相应减小伸缩液压缸-以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回双作用液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2双边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度均相等单边有杆，双向液压驱动，u1V U2，F1F2双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回组合

9、弹簧复位液压缸单向由液压驱动，回程弹簧复位串联液压缸U1=q/（A1+A2）U2=q2A2F1=p1（A1-A2）-2qA2F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得在的推力增 压 缸由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油齿条液压缸活塞的移动通过传动机构变成齿轮的往复回转运动摆动液压缸单叶片液压缸W=8q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/8把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角 300度双叶片液压缸=4q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/4 150度注：b叶片宽度；D叶片的底端 、顶端直径；w叶片轴的角速度；T-

10、 理论转矩 2.2 液压缸的组成 从以上液压缸的结构形式上可知：液压缸可以分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置五大部分。（1）缸体组件 缸筒组件有缸筒和缸盖组成。缸筒和缸盖的连接形式与其工作压力有关。当工作压力p10MPa时,缸筒使用铸铁；工作压力p20MPa时，使用铸钢或锻钢。以下是几种常见的缸筒与缸盖的联接形式：图2-21（a）所示为法兰连接式，结构简单，容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，常用于铸铁制的缸筒上。图2-21（b）所示为半环连接式，它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。图

11、2-21（c）所示为螺纹连接式，它的缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。图2-21（d）所示为拉杆连接式，结构的通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。图2-21（e）所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，但缸底处内径不易加工，且可能引起变形。图2-21缸筒和缸盖结构（a）法兰连接式（b）半环连接式（c）螺纹连接式（d）拉杆连接式（e）焊接连接式由此可见，缸筒的材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒，还要求有良好的焊接性能。为了能够最大限度的满足用户对产品性能的需求和产品设计的经济合理以

12、及保证工人人身和设备安全，改善操作者工作环境，洛阳强力液压股份有限公司所生产的液压缸缸筒毛坯件选择由专业厂方提供内圆已经过衍磨和外圆已加工的高精度冷拔无缝钢管，能满足以下要求：a、缸筒内径的圆度和圆柱度可选取8级。b、缸筒端面的垂直度选取7级精度。c、缸筒端部用螺纹连接时，螺纹应选取6级精度的细牙螺纹。（2）活塞组件活塞组件有活塞、活塞杆和连接件等组成，活塞与活塞杆连接形式决定于工作压力、安装形式、工作条件等。由于活塞在缸筒内作往复运动，必须选用优质材料。对于整体式活塞，一般采用号钢或号钢；装配式的活塞采用灰口铸铁、耐磨铸铁或铝合金等材料，有特殊要求时可在钢活塞坯外面装上青铜、黄铜和尼龙等耐磨

13、套，以延长活塞的使用寿命。活塞杆无论是空心的还是实心的其材料常采用号钢或号钢等材料，当冲击振动很大时，也可采用号钢或Cr钢。图2-22所示为几种常见的活塞与活塞杆的连接形式：图2-22 （a）所示为活塞与活塞杆之间采用螺母连接，它适用负载较小，受力无冲击的液压缸中。螺纹连接虽然结构简单，安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度。图图2-22 （b）和（c）所示为卡环式连接方式。图2-22 （b）中活塞杆5上开有一个环形槽，槽内装有两个半圆环3以夹紧活塞4，半环3由轴套2套住，而轴套2的轴向位置用弹簧卡圈1来固定。图2-22 （c）中的活塞杆，使用了两个半圆环4，它们分别由两个密封圈座2套住，半圆形的活塞3安放在密封圈座的中间。图2-22 （d）所示是一种径向销式连接结