液压与气压传动教案

沈阳大学科技工程学院

教案

2012 ～2013学年第 1学期

课程名称：液压与气压传动

教师所在院、系：机电工程学院机械系学生所在专业、班级：

教师姓名：

教师职称：

“液压与气压传动”课程综述

（正文用5号宋体字，标题用四号黑体字）

本课程的主要内容：

理论教学与实验教学两部分内容。

理论教学内容包含有：流体力学基础、液压泵、液压马达与液压缸、液压阀、液压辅助元件、液压基本回路、典型液压系统、气压系统组成及元件、气压回路11部分内容。

实验教学内容包含有：本课程安排2个实验：

1.液压泵性能实验：要求学生掌握液压泵的效率特性、功率特性。

2.液压泵及液压阀拆装实验：要求学生通过拆装各种液压泵和三大类液压阀，了解各种液压元件的结构、每个零件的作用及结构特点，结合课堂教学的内容更好的掌握液压元件的原理和应用。

本课程与其他课程的关系：

为《数控机床与操作》、《数控机床故障诊断与维修》等后续专业课的学习和数控机床操作与加工、数控机床安装调试等专业技能训练奠定基础。

本课程总学时(学分)数：48学时，3学分

本课程的考核方式：

总成绩由期末考试成绩及平时成绩组成。

期末考试时间为120分钟，满分100，占总成绩的70%。

平时成绩：考核学生出勤、听课纪律、作业完成、课堂讨论、回答问题、实验完成等情况,满分100，占总成绩的30%。

平时成绩的平均分应在75-85左右。

本课程的教材：宋锦春，《液压与气压传动》，科学出版社，2006年。

本课程的主要参考书：[1].许福玲等. 液压与气压传动.北京：机械工业出版社， 2004

[2].苏尔皇. 液压流体力学. 北京：国防工业出版社，1979

[3].林建亚等.液压元件.北京：机械工业出版社，1988

[4].张利平等编. 液压气动系统设计手册. 北京：机械工业出版社，1997

[5].陈愈等.液压阀.北京：中国铁道出版社，1983

[6].官忠范.液压传动系统（修订本）.北京：机械工业出版社，1989

[7].郑洪生.气压传动及控制（第二版）. 北京：机械工业出版社，1992

教案编写说明

一、教案编写应明确的几个概念

1、教学大纲

教学大纲是根据培养专业方案中的教学计划，以系统和连贯的形式，按本课程的章、节提纲挈领地叙述有关教学内容及考核方式的纲领性文件。

2、授课计划（教学进程）

由任课教师，有关人员研讨确定，主要通过对学生基本情况的简要分析，本学年或本学期总的教学任务和要求，教学指导思想、教学改革措施，确定课序、教学目的、教学周次和教学时数、课内外实践性教学环节的安排，以及教学参考资料的推介和教具的选用，形成的教学进度表。

3、教案

教案是为实现教学大纲的具体细化而精心设计的授课框架，也是教师为实施课堂教学而做出以课时为单位的具体行动计划或教学方案。其作用是对课堂教学的总的导向、规划和组织，是课堂教学规划的蓝本。此外，还有三个附带性作用：一是备忘录作用。由文字载体保存的信息可供随时提取或查阅；二是资料库作用。从长远角度看，教案中保存着教师从各种渠道获得的珍贵材料，以及自身的经验与心得，积累多了自然形成一座资料宝库；三是教改课题源作用。教案的丰富案例、精心思索过的问题、教学后的得失体会等往往成为教师选择教改研究课题的源泉。

4、讲稿

讲稿是丰富和细化教案中的具体要求并实现教学设想的实质内容和书面台词，是根据教学内容对教案的具体化。讲稿与教案不同之处主要表现在一是讲稿所承载的是知识信息，教案所承载的是课堂教学的组织管理信息。二是讲稿的思路形成受教学过程的知识逻辑支配，而教案的思路形成受教学过程的管理逻辑支配。三是在内容上，讲稿涉及的是知识性项目，教案涉及的是组织性项目。四是在表现形式上，讲稿篇幅较长，教案则是几百字或千余字即可。

二、教案编写要注意的几个环节

撰写教案首先要钻研教学大纲和教材，弄清本课程的教学目的和具体章节的具体要求，了解教材体系和基本内容、结构、重点章节以及各章节的重点、难点。其次要注意广泛阅读本专业的专著、学术杂志、学术网站等资料，了解本学科、专业发展的最新动向，对教

材有关内容作必要的补充。第三要在了解学生的前提下，根据学生已有的知识结构、理解能力，对讲授内容的结构进行安排和设计课堂教学方案。

编写教案要在教学大纲、教材和结合学生实际水平的基础上，充分体现教学设计思想，处理好教什么和学什么？如何教和如何学？教的怎样和学的怎样？即目标、策略、评价三方面问题。

教学设计(课时教学设计)，是指为了实现一定阶段预期的课程目标，运用系统观点和方法，遵循教学过程的基本规律，对教学活动进行系统的规划和安排。简言之，就是对教学活动的设想与计划。

教案应具备以下几个基本要素：

1、教学目的(教学目标)：备课中应考虑“课程目标”和“课堂教学目标”即学生通过整

个课程或某一课堂的学习，预期达到的效果。

2、教学内容：是指通过对教学大纲、教材和主要参考资料的研析，确定课程教学或课堂

教学知识信息的总和及其重点、难点。

3、教学方法：是教师把自己的学识传授给学生的手段。在教学中，教师不应仅是传授知

识和技能，更重要的是教会学生主动学习和掌握知识的能力和方法。

4、教学进程：是根据教学目的进行教学内容、教学方法、辅助手段（教具及现代教学手

段）、师生互动、学时安排、板书布局等的设计或选择。

在这四个因素中，教学进程是整个教案的主体部分，既体现出教学活动的逻辑程序，又要划分出若干环节或步骤，并考虑到它们的时间分配、具体方法的应用，相互间的衔接、过渡，以及教学过程与板书的协调等等，充分反映教师教学设计思想，体现教师的教学经验和风格。

三、教案编写的形式和内容

1、教案总体要求

(1)以一次课为单位编写教案，然后再按每一章中各节的教学内容和学时分配编写每一课

时单元的授课教案。

(2)教案基本内容包括：课程名称、课程代码、总学时、授课教师、授课专业和授课班级等。

(3)一次课（一般为2课时）的教案分首页和续页二页。特殊情况可加页。

2、每次课教案编写的具体内容

(1)本章的教学目标及基本要求；

(2)本章各节教学内容(列出节名)及学时分配；

(3)本章教学内容的重点和难点；

(4)本章教学内容的深化和拓宽；

(5)本章教学方式(手段)，包括：教具、图表、幻灯片、投影仪、录像、计算机多媒体等

教学手段的使用；

(6)本章的思考题和习题等。

3、每一课时单元授课教案编写的具体内容

(1)本次课的教学内容(具体到知识点)；

(2)本次课的教学方式(手段)；

(3)本次课的师生活动设计；

(4)本次课的板书设计；

(5)各教学步骤的时间分配；

(6)本次课的作业布置等。

4、教案和讲稿必须分开，教案格式由学校统一规定；讲稿可根据教师熟悉课程的程度、个人风格、课程类别、教学内容的差异，可有可无或自定格式，不作统一规定。

授课章节名称第一章流体力学基础第 1 次课（3学时）

教学目的与要求了解运动流体的参数；

掌握连续性方程、伯努力方程的应用；掌握液压冲击和空穴现象的物理意义；了解液压油液的物理性质及选用。

教学重点掌握连续性方程、伯努力方程的应用；掌握液压冲击和空穴现象的物理意义。

教学难点液流的连续性方程和伯努利方程研究；

理解气穴现象和液压冲击的产生机理和减少措施。

思考题与作业1.静压力有哪些特点?

2.伯努力方程的意义?

3.连续性方程的意义?

4.液压冲击产生原因?如何降低液压冲击的危害?

5.空穴现象产生原因?减少空穴现象和气蚀危害的措施?

教学内容、设计与时间安排：

1、液压油液的物理性质及选用10min

1）液压油的性质：

——密度

——可压缩性

——粘性

2）对液压油液的要求

3）液压油液的选用的原则

2、液体静力学

1）什么是压强？8min 2）液压静压力的特性有哪些？12min 4）帕斯卡原理8min 3、液体运动的基本概念5min

1）什么是理想液体？

——假设既无粘性又不可压缩的流体。

2）什么是恒定流动？

——任一空间点处液体的运动要素不随时间变化的流动。

4、流量连续性方程10min

1）流量连续性方程的含义

2）流量连续性方程表达式

3）流量连续性方程的应用

5、伯努利方程及应用20min

1）理想液体伯努利方程

p1 /ρg + Z1 + v12 / 2g = p2 /ρg + Z2 + v22 / 2g=常数

2）实际流体的伯努利方程

p1/ρg + Z1+α1v12/ 2g = p2 /ρg+ Z2+α2 v22/ 2g + hw

6、动量方程10min

动量方程是用来计算流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。

∑F = ρq（u2 - u1）

作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。

7、管道流动10min

1）流态的种类，什么是雷诺数？

2）什么是沿层压力损失？

3）什么是局部压力损失？

4）孔口流动的含义及孔口流量压力公式。

5）什么是液阻，液阻的特性。

8、液压冲击15min

1）什么是液压冲击？

——危害

——类型

2）减少气穴现象的措施

9、气穴现象15min

1）气穴现象含义

2）减少气穴现象的措施

10、小结 5 min

授课章节名称第二章液压传动绪论第三章液压泵概述、齿轮泵第 2次课（3学时）

教学目的与要求了解液压与气压传动工作原理与特征；掌握液压与气压传动系统的组成；

了解液压传动的特点；

了解液压与气压传动系统的职能符号；掌握液压泵的工作原理、主要性能参数；了解液压泵的选用原则；

掌握齿轮泵工作原理。

教学重点掌握液压与气压传动系统的组成；

掌握液压泵的工作原理以及液压泵的主要性能参数；掌握齿轮泵的工作原理。

教学难点掌握齿轮泵的工作原理；理解困油现象和泄漏问题；

思考题与作业1.何谓液压传动？液压传动系统有哪些基本组成部分？各部分的作用是什么？

2.液压传动与机械传动相比有哪些优缺点？

3.液压传动中传递力是依据什么原理？

4、液压泵的工作压力取决于什么？

5、容积式液压泵正常工作必备的条件？

6、解决齿轮泵困油现象的最常用方法是什么？

7、齿轮泵泄漏的三种途径？

教学内容、设计与时间安排：

复习与提问上一次课的所讲的重点的内容5min

1、液压传动的工作原理15min

液体容易流动，而且几乎是不可压缩的。液体受压后，其内部的压力强度可以向各个方向传递。液压传动正是利用了液体的这一特征。

工作原理：结合千斤顶实例讲解液压传动系统的工作原理

2、液压传动的特征5min

1）分析总结液压传动系统的特征

2）液压传动装置的本质

3、液压传动系统的组成15min

1）组成：

动力装置——执行机构——控制调节装置——辅助装置——工作介质

2）各组成部分的含义。

4、液压传动的优缺点5min

无级调速，调速范围可达2000：1。

传动平稳，易于实现快速启动、制动和频繁换向。

标准化、系列化、通用化程度高，有利于縮短设计周期、制造周期和降低成本。

传动效率不高；维护要求较高。

5、液压传动系统的职能符号5min

1）以职能符号表示的液压系统原理图，按国家标准规定，应以元件的静止位置或零位置表示，否则需做说明。

2）职能符号只表示元件的职能和管路的连接，不反映结构参数和安装位置。

6、液压泵的概述30min

1）什么是液压泵及其在液压系统中的作用？

2）液压泵的基本工作原理？

——以柱塞泵为例

3）液压泵正常工作必备的三个条件？

4）液压泵的主要性能参数

液压泵的压力——工作压力p、额定压力p s 、吸入压力

排量V

流量——平均理论流量q t、实际流量q 、额定流量q s

容积效率ηv：ηv= q /q t

泵的功率和效率——输入功率、输出功率、总效率

泵的转速——额定转速n s、最高转速n max、最低转速n min

5）液压泵的图形符号

7、液压泵的分类与选用10min

1）液压泵的分类

2）液压泵的选用原则

8、齿轮泵

1）齿轮泵工作原理10min 2）泄漏与间隙补偿措施10min

3）困油现象10min ——困油现象产生原因？

——消除困油现象的常用办法

——困油现象的危害

8、小结5min

9、课堂习题强化重点知识10min

授课章节名称第三章叶片泵、柱塞泵、液压马达第 3次课（3学时）

教学目的与要求掌握叶片泵、柱塞泵的分类；

理解叶片泵、柱塞泵的工作原理；了解液压泵常见故障及其排除方法。掌握液压马达的分类；

理解液压马达的工作原理。

教学重点叶片泵、柱塞泵的分类；

理解叶片泵、柱塞泵的工作原理；液压泵常见故障及其排除方法

教学难点叶片泵、柱塞泵、液压马达的相关参数

思考题与作业1、双作用叶片泵和单作用叶片泵哪个可以作变量泵作用？

2、斜盘式轴向柱塞泵改变流量是靠改变什么？

3、柱塞泵的额定工作压力一般都比齿轮泵和叶片泵高，这是为什么？

4、高压系统宜采用什么泵？

5、从能量转换的观点来看，液压马达与液压泵是可逆工作的液压元件，所以在实际应用中，同类型的液压泵都可以直接作液压马达用，对吗？

教学内容、设计与时间安排：

复习与提问上一次课的所讲的重点的内容5min 1、叶片泵20min

1）叶片泵的分类

2）双作用叶片泵的结构和工作原理

3）单作用叶片泵的结构和工作原理

4）限压式变量叶片泵的工作原理

2、柱塞泵20min

1）柱塞泵的工作原理

2）柱塞泵的分类

轴向柱塞泵：

斜盘式轴向柱塞泵

斜轴式轴向柱塞泵

径向柱塞泵：

配流轴式径向柱塞泵

阀配流径向柱塞泵

3）斜盘式轴向柱塞泵工作原理

4）径向柱塞泵工作原理

3、各类液压泵的性能比较及应用10min

1）两类不同液压装置的主要区别

2）液压系统中常用液压泵的性能比较

4、液压泵常见故障及排除方法

1）泵不输油10min ——分析原因：泵不转；泵反转；泵轴仍转动；泵不吸油

——消除办法

2）压力不足或压力升不高10min ——分析原因：漏油严重；驱动机构功率过小；泵排量选得过大或压力调得过高

——消除办法

3）泵噪声大10min ——分析原因：吸空现象严重；吸入气泡；液压泵运转不良；泵安装不良

——消除办法

5、液压马达10min

1）液压马达的图形符号

2）液压马达的分类

——高速液压马达

——低速大转矩液压马达

3）齿轮马达

叶片马达

轴向柱塞马达

6、液压马达常见故障和排除方法15min

1）转速低转矩小

——分析原因：液压泵供油量不足；液压泵输出油压不足

——消除办法

2）泄漏

——分析原因：内部泄漏；外部泄漏

——消除办法

7、小结 5 min

8、课堂习题强化重点知识15min

授课章节名称第四章液压缸第4次课（3学时）

教学目的与要求了解液压缸功能，工作原理，主要结构和主要参数；熟练掌握各种液压缸的输出力和输出速度；

液压缸常见故障和排除方法。

教学重点掌握液压缸的主要输出参数；

能对液压缸常见故障具有一定的诊断能力。

教学难点缸在各种固定情况下的输出力和输出速度.。

思考题与作业1、液压缸的结构由哪几部分组成？

2、单活塞缸靠什么实现两个方向的运动？

3、柱塞缸靠什么实现两个方向的运动？

4、在液压缸中，为了减少活塞在终端的冲击，应用采取什么措施？

5、分析活塞杆爬行产生原因及排除方法？

教学内容、设计与时间安排：

复习与提问上一次课的所讲的重点的内容5min 1、液压缸在液压系统中的作用5min

1）实现机构的直线运动

2）实现往复摆动运动

3）液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是速度和力。

2、液压缸的分类及特点

1）液压缸的分类15min

a.按结构形式分：

活塞缸又分单杆活塞缸、双杆活塞缸

柱塞缸

摆动缸又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸

b.按作用方式分：

单作用液压缸一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；

双作用液压缸两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；

复合式缸活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。

2）液压缸的图形符号5min

3）液压缸的工作原理及特点10min 3、液压缸的典型结构及主要零部件20min

1）缸筒和缸盖

2）活塞和活塞杆

3）密封装置

4）缓冲装置

5）排气装置

4、液压缸的相关计算25min

1）工作负载

2）工作速度

3）主要结构尺寸

——缸筒内径、活塞杆直径、缸筒长度、最小导向长度

6、液压缸常见故障和排除方法

1）活塞杆不能动作10min ——分析原因：压力不足；压力已达到要求但仍不动作

——消除办法

2）速度达不到规定值10min ——分析原因：内泄漏严重；外载荷过大；活塞移动时“别劲”

——消除办法

3）液压缸产生爬行10min ——分析原因：液压缸活塞运行“别劲”；缸内进入空气

——消除办法

7、小结 5 min

8、课堂习题强化重点知识 10min

授课章节名称第五章液压阀第 5次课（3学时）

教学目的与要求了解方向控制阀的功能、结构原理；

掌握方向阀在系统中的作用。

了解压力控制阀的功能、结构原理、用途，主要性能参数，阀的选用；熟练掌握压力阀在各种情况下的参数和工作状态；

掌握压力阀在系统中的作用；

教学重点方向阀在系统中的作用。

压力阀在各种情况下的参数和工作状态；压力阀在系统中的作用。

教学难点溢流阀的阀前压力判定.。

滑阀式换向阀主体结构及图形符号换向阀中位机能

思考题与作业1、液压控制阀有几大类？

2、溢流阀的主要用途？

3、溢流阀一般是安装在什么元件的出口处，起稳压、安全等作用？

4、何谓滑阀的中位机能？

5、分流阀是用来保证两液压执行元件( )的流量控制阀。

教学内容、设计与时间安排：

复习与提问上一次课的所讲的重点的内容5min 1、控制阀的分类20min

1）按用途分类: 方向控制阀

压力控制阀

流量控制阀

2）按控制方式分类: 开关（或定值控制）阀

比例控制阀

伺服控制阀

数字控制阀

3）按结构形式分类

4）按安装连接方式分类：螺纹式（管式）

板式连接阀

集成块式连接

叠加式安装连接

法兰式安装连接

插装式安装连接

2、方向阀的作用及分类5min

3、单向阀15min

1）单向阀的分类？

2）普通单向阀的用途？

3）液控单向阀的工作原理。

4、换向阀

1）换向阀的分类5min 2）滑阀式换向阀的结构和工作原理10nim 3）换向阀的中位机能和图形符号10min 4）换向阀的主要性能5min 5）换向阀的操纵方式5min 7、压力控制阀10min

1）什么是压力控制阀？

2）压力控制阀的图形符号；

2）压力控制阀的基本工作原理？

3）压力控制阀的分类：溢流阀、减压阀、顺序阀

8、溢流阀15min

1）溢流阀的分类：

直动式溢流阀

先导式溢流阀

2）直动式溢流阀的结构和工作原理

3）先导式溢流阀的结构和工作原理

4）溢流阀的用途

4、减压阀15min

1）减压阀的工作原理

2）减压阀的应用

5、顺序阀的应用5min

6、压力继电器5min

7、小结 5 min

授课章节名称第五章液压阀第6次课（3学时）

教学目的与要求了解流量控制阀的功能、结构原理、用途；了解插装阀的功能、结构原理、用途；

掌握节流阀的应用和性能特点；

了解伺服阀、比例阀的功能、用途；

液压阀的常见故障和排除方法。

教学重点掌握节流阀的应用和性能特点

了解流量阀常见故障及排除方法。

教学难点插装阀的功能、结构原理及用途

思考题与作业1、根据节流阀或调速阀在回路中的安装位置不同节流调速回路可以分成哪几种形式？

2、调速阀是通过调节什么来调节执行机构运动速度？

3、分流阀是用来保证两液压执行元件什么同步的流量控制阀？

教学内容、设计与时间安排：

复习与提问上一次课的所讲的重点的内容5min 1、流量控制阀的分类5min

1）节流阀

2）调速阀

3）分流集流阀

2、节流阀15min

1）节流阀的结构和工作原理

2）节流阀的图形符号

3）节流阀的应用和性能特点

3、调速阀15min

1）调速阀的结构和工作原理

2）调速阀的图形符号

3）调速阀的流量稳定性分析

4、分流集流阀5min

1）调速阀的结构和工作原理

2）调速阀的图形符号

5、插装阀、叠加阀20min

1）插装阀基本组件

2）插装阀的工作原理

3）插装阀的应用：单向阀、二通阀、三通阀、四通阀、复合控制阀

4）叠加阀：换向阀安装在最上方，对外连接油口开在最下边的底板上，其他的阀通过螺栓连接在换向阀和底板之间。

6、比例伺服阀15min

1）伺服阀：电液伺服阀、机液伺服阀

2）电液比例阀：电液比例压力阀、电液比例方向阀、电液比例流量阀

7、液压阀常见故障及处理方法

a. 方向阀常见故障及处理方法10min

1）主阀芯不动作

2）阀芯换向后流量不足

b.压力阀常见故障及处理方法15min

1）溢流阀的常见故障和排除方法

2）减压阀的常见故障和排除方法

c.流量阀常见故障及处理方法15min

1）调整节流阀手柄无流量变化

原因1：由压力补偿阀不动作

原因2：节流阀故障

原因3：系统未供油

针对以上原因提供相应的解决办法

2）执行元件动作速度不稳定

原因1：由压力补偿阀不动作

原因2：节流阀故障

原因3：系统未供油

针对以上原因提供相应的解决办法

8、小结 5 min 9．课堂习题强化重点知识 10min