液压传动概述01

1第一题：客车门开闭机构客车门开启和关闭，为方便起见，在司机位和售票员位都要能控制。（1）比较目前客车门使用的开启和关闭的主要方法优缺点，确定自己选的方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等；（4）给出控制策略；（5）操作与维护说明。2第二题：工业夹紧机构图示为工业上的夹紧机构，为了避免损坏工件，夹紧时应缓慢夹紧，松开工件时则速度保持不变。（1）通过阅读文献，比较目前工业上使用的主要夹紧装置类型和特点，确定自己选的方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等。（4）给出控制策略或操作方法。3第三题：小型起吊机构图示为工业上的吊装装置，可把不同重量的工具吊装到机器上，为了工作安全放下工具时速度不能过快，需要降低该速度。（1）通过阅读文献，比较目前工业上使用的小型起吊装置类型和特点，确定自己选的方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等。（4）给出控制或操作策略。4第四题：工业胶粘机构图示为一工业胶粘机构，拉杆伸出将图形或字母粘贴在塑料板上，根据材料的区别需要有调整压紧力功能。（1）通过阅读文献，比较目前工业胶粘机构类型和特点，确定自己选的方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等；（4）给出控制策略。5第五题：震荡器机构图示为一工业应用中的颜料混合震荡器图，设计震荡机构。（1）通过阅读文献，比较目前工业应用中的颜料混合震荡器机构类型和特点，确定自己选的方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等；（4）给出控制策略。6第六题：导线铝管压结机构图示为导线铝管压结施工图，它将导线与铝管通过机械力连接在一起，是导线施工的重要连接工具，机构缓慢压紧线管，并保持一定时间后，快速松开。（1）通过阅读文献，比较目前线路施工中导线铝管压结机构类型和特点，确定自己选的方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等；（4）给出控制策略。7第七题：千斤顶千斤顶广泛应用于重物的提升，要求省力、同等输入力的条件下出力大、自锁性能好、使用稳定、携带方便等。（1）通过阅读文献，比较目前线手动千斤顶的类型和特点，确定自己选的方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等；（4）说明控制策略。8第八题：低速行走机构要求按回转轮几转/分的速度行走，动力来源于电机或内燃机械。（1）通过阅读文献，比较目前低速行走机构类型和特点，确定自己选的（减速）方法；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等；9第九题：自选题要求：以小型回转、直线、摆动、振动等机构为例，要有明确的工业或活动目的，根据下列要求完成设计。（1）通过阅读文献，比较所考虑机构的类型和特点，确定自己选方法的理由；（2）画出原理和部分结构图；（3）计算主要部件结构强度等；（4）需要对动作进行控制的应有控制策略。101112HydraulicDriveandControl液压传动与控制主讲教师：赵新泽Office:M-2515Email:[e-mail](O)Tel:[phone]Mobile:[phone]QQ：505158460助课：王锐锋；严厚林；康晓妮Office:M-2502Mobile:[phone]QQ：1127695248509918456484810913主要参考书：工程流体力学/盛敬超编.机械工业出版社,1988液压传动/姜继海主编.哈尔滨工业大学出版社,2004液压传动技术/肖龙等编著.冶金工业出版社,1999液压传动概论/王明智等主编.机械工业出版社,1998主要期刊：机床与液压、液压与气动、中国机械工程、机械工程学报机械设计手册；液压设计手册类使用教材：陈奎生主编．液压与气压传动．武汉理工大学出版社，2004赵新泽主编．液压传动基础．华中科技大学出版社，201214学习要求学习时间上课42学时。1－12W；周一：7－8节；周三：7－8节；实验8学时（课外，自行安排，其中2个设计型实验）地点：J－3313考核方式课程成绩＝考试（闭卷）×70％＋平时成绩（作业、到课）×20％＋实验成绩×10％15本章主要内容为：①液压传动的定义；②液压传动的工作原理及系统构成；③液压传动的优缺点；④液压传动的工作介质。第1章液压传动概述16学习要求①掌握液压传动的基本概念；②深入了解液压传动的的两个重要特性；③掌握液压传动系统的组成及各部分的作用；④了解液压系统职能符号图；⑤掌握液压工作介质的基本性质；⑥基本了解液压传动技术。171.1液压传动定义与发展概况1.1.1液压传动的定义一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机（含辅助装置）组成。◆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。◆液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。◆液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。18液压传动（Hydraulics）：是以液体为工作介质；通过驱动装置；将原动机的机械能转换为液压的压力能；通过管道、液压控制及调节装置等传递、控制压力液体；借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能；驱动负载实现直线或回转运动。19为什么要用液压传动呢？将能量从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为机械能，何必多此一举呢？几乎所有的机械或机器都需要传动机构。因为原动机一般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求，必须通过中间环节—传动装置进行调节控制。液压传动就是这种调节控制方式中的一种。其它的传动方式有：机械传动（mechanics）:常用零件为齿轮,曲轴,轴,皮带等。气压传动（pneumatics）:常用空气或其它气体为传输介质。电器传动（electrics）:常用零件是电机,可控器,变频器等。20液压传动条件：密封容器eg：有两个不同直径的液压缸2和4，缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和5。假设活塞在缸内自由滑动(无摩擦力)，无泄漏。缸2、4下腔用一管道3连通，内充满液体。这些液体是密封在缸内壁、活塞和管道组成的容积中的。-构成密封容器3管道2泵4缸152421这个系统传递力：如果活塞5上有重物W，则当活塞1上施加的F力达到一定大小时，就能阻止重物W下降，即可以利用密封容积中的液体传递力。这个系统传递运动：帕斯卡定律：力的传递各方向相同。样：当活塞1在力F作用向下运动时，重物将随之上升，即可以利用密封容积中的液体传递运动。3管道2泵4缸152422液压传动的重要性质之一压力取决于负载为能提升重物W，必须在活塞1上施加主动力F,这时，重物W就是工作的负载。如活塞5上作用W为0：P2=W/A2=0，故F=0，P1=P2=0即：主动力是加不上去的。如活塞5上作用为W：当F足够大时，p1=p2=W/A1。简化模型：缸2、4和活塞5做为一体（被一容器取代）：在活塞1上施加F1后，如果其它有足够的压强，就可以认为工作负载是无穷大的，那么，系统中的液体压力将为：P1=F1/A根据帕斯卡原理，压力P1将在这个封闭的液体间等值传递。泵缸1234A1P15A2P2如：打气筒；吸管；吹气管2324液压传动的重要性质之二运动速度取决于流量由图可知：活塞1下移h1,液体能量传输，使活塞5上升h2，h1≠h2。不考虑泄露、液体的可压缩性，在Δt时间里从缸2中挤出的液体等于通过管道3挤入液压缸4的体积。即：A1h1=A2h2同除Δt：A1h1/Δt=A2h2/Δt即：A1v1=A2v2流量Q(Flow)：单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸4的体积称为流量Q(Flow)，Q1=Q2=A1h1/Δt=A2h2/Δt=A1v1=A2v2。V1=Q1/A1，在液压系统中执行机构的速度只取决于流量。功率N=Fv=pQ，压力p和流量Q是液压传动中最基本也是最重要的参数满足能量守恒定律。Q15h2v2h12A1A234缸251.1.2液压传动的发展概况■从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有2～3百年的历史。■第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。■20世纪60’后发展为一门完整的自动化技术。■现在国外95%工程机械、90%数控加工中心、95%以上的自动线采用液压传动。26■近40年来，由于原子能、航空航天、控制、材料科学、微电子等技术发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内完整的自动化技术，在各个部门都得到应用，如工程机械、数控加工、冶金等。★采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。★当前在下列领域取得较大进展：实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化；完善比例控制、伺服控制、数字控制技术；液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制。27液压传动技术的主要发展趋势(1)绿色液压：“洁净液压、静音液压，易用液压”。(2)高效液压：做到与工作机械的负荷相匹配，提高效率；合理选用元件，正确设计液压系统，减少内部功率损失；选用新型密封、减摩材料及静压技术等，减少摩擦损失；采用交流变频调速电动机或伺服电动机驱动定量油泵，减少功率损失；发展新型节能元件和系统。(3)智能液压：液压技术与电子技术的结合，有利于实现液压系统的集成化、模块化和智能化，提高其工作可靠性，改变液压系统效率低、泄漏大、维修性差等缺点。(4)长寿液压：新材料、新工艺的应用给液压元件的使用寿命带来了新的飞跃。281.2液压传动的工作原理及系统构成1.2.1液压传动系统的工作原理例1：液压千斤顶液压千斤顶常用于顶升重物,如顶起汽车以便拆换轮胎……29液压千斤顶在杠杆上没有作用力时,负载可以停止在任意位置;在液压缸行程范围内,可以将负载提升到任意位置。其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下一些简化模型所不具备的功能：30play31油缸(执行元件)手动油泵（油源）液压千斤顶的系统中，小缸、小活塞以及单向阀4和7组合在一起，就可以不断从油箱中吸油和将油压入大缸，这个组合体的作用是向系统中提供一定量的压力油液，称为液压泵。大活塞和缸用于带动负载，使之获得所需运动及输出力，这个部分称为执行机构。放油阀门11的启闭决定执行元件是否向下运动，是一个方向控制阀。另外，要进行动力传输必须借助液压传动介质。play32例2：磨床工作台液压系统磨床工作台磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。实现工作台水平往复运动控制的是一套液压控制系统，如图所示是一台磨床的液压系统结构原理图。磨床工作台液压系统液压缸液压泵节流阀换向阀油箱1-油箱；2-过滤器；3,12,14-回油管；4-液压泵；5-弹簧；6-钢球；7-溢流阀；8,10-压力油管；9-手动换向阀；11,16-换向手柄；13-节流阀；15-换向阀；17-活塞；18-液压缸；19-工作台磨床工作台[演示]341.2.2液压传动系统的组成从千斤顶和磨床的液压系统组成和工作原理可以看出，液压系统一般有以下几个部分组成：动力元件传动介质控制元件辅助元件执行元件351.2.2液压传动系统的组成液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成：（l）液压泵（动力元件）：是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。（2）执行元件：把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。（3）控制元件：包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方