4第四章执行元件
液气压传动课后-作业答案
第一章1-1 什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。
动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。
包括液压泵、空压机。
执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。
包括液压气动缸和液压气动马达。
控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。
包括压力阀、流量阀和方向阀等。
辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。
如油箱、过滤器、油雾器等。
1-2 液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的？答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。
执行元件的运动速度取决于流量Q ，与压力无关。
液压传动是通过液体静压力实现传动的。
第二章2-3 液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示?它们又各用什么单位？ 答：（1）动力黏度（绝对黏度）：用μ表示，国际单位为：Pa ∙s （帕∙秒）；工程单位：P （泊）或cP （厘泊）。
（2）运动黏度： 用ν表示，法定单位为sm2，工程制的单位为St（沲,scm 2），cSt （厘沲）。
（3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE ，美国采用赛氏黏度SSU ，英国采用雷氏黏度R ，单位均为秒。
2-11如题2-11图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为D 2=125mm,D 1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d 2=40mm,d 1=20mm ，若流量q=25L/min 。
求v 1、v 2、q 1、q 2各为多少？解： 由题意 41πD 211ν =q ∴ 1ν=4q/π D 21=0.094m/s又 ∵q=41πD 222ν ∴2ν=0.034m/sq 1=41π(D 21-d 21)1ν=3.86x104-m 3/s=23.16L/minq 2=41π(D 22-d 22)2ν=3.74 x104-m 3/s=22.44 L/min2-13求题2-13图所示液压泵的吸油高度H 。
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第一章绪论1.1液压发展史液压传动是指利用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，液压传动和气压传动称为流体传动。
1795年英国约瑟夫.布拉曼在伦敦用水为工作介质以水压机形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。
从第一台水压机算起至今已有300年历史，只是早期技术水平和生产需求较低，所以没有得到普遍应用。
第一次世界大战后液压传动广泛应用，特别在1920年以后发展更为迅速液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间才开始进入正规的工业。
1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动逐步奠定了基础。
第二次世界大战后50余年的时间内液压技术得到真正的发展。
战后液压技术迅速向民用工业发展，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。
本世纪60年代以后，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术得到很大发展，并渗透到各个领域中使它发展为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术。
当前液压技术正向高速、高压、大功率、高效、低噪音、经久耐用、高度集成化的方向发展。
而今，液压传动的发展程度已成为衡量一个国家工业化程度的重要标志之一。
随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键部分之一。
但是，由于设计、制造安装和维护等方面的因素，影响了液压系统正常运行，因此，了解系统工作原理，懂得设计制造、安装、维护等方面的知识，是保证液压系统正常工作并发挥液压技术优势的先决条件。
本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统需要与主机的设计同步进行。
设计师需从实际出发，有机结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优势，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
1.2液压特点一、优点1）传动平稳，能在低速下稳定运动。
当负载变化时，其运动也较稳定。
同时因其惯性小，反应快所以易于实现快速启动、制动和频繁地换向。
因此它广泛地应用在要求传动平稳机械上。
4《液压传动》执行元件
的供液次数，可分为：
第4章 液压传动执行元件
4.6.2 液压缸的计算
• 液压缸的基本计算，主要指其供液压力和驱动负载计算，以及输入 流量和运动速度的计算，输出功率可根据负载及其运动速度计算出。
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第4章 液压传动执行元件
4.6.2 液压缸的计算
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第4章 液压传动执行元件
4.6.2 液压缸的计算
第4章 液压传动执行元件
4.4.2 静力平衡式径向柱塞马达
•
静力平衡式马达式在staffa马达的基础上演变和发展起来的，如图 4.4-2所示，其特点是取消了连杆，并在主要摩擦副之间实现了静压 力平衡，故称静力平衡式液压马达，国外称之为“Roston”马达。
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第4章 液压传动执行元件
4.4.2 静力平衡式径向柱塞马达
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第4章 液压传动执行元件
4.7 典型液压缸及其结构
3 密封装置 液压缸的密封是液压缸结构中的重要环节之一，用于活塞、活塞杆和 端盖等处。用以防止液压缸的内部泄漏。常见密封结构如下：
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第4章 液压传动执行元件
4.7 典型液压缸及其结构
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第4章 液压传动执行元件
4.7 典型液压缸及其结构
4 液压缸缓冲装置 当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，应设置缓冲装置， 以防止活塞运动到末端时与缸盖碰撞，损坏液压缸。利用节流原理来实现 液压缸的缓冲，常有两种：间隙缓冲装置和节流阀缓冲装置。 环形间隙缓冲装置：当活塞达到行程末端时，长度L上的油液从环形间 隙S处挤出，形成缓冲压力。 节流阀缓冲装置：当活塞进入行程末端时，缓冲柱塞a进入缸盖孔c时， b腔回油液被柱塞a堵塞，回油口d被封闭，压油液只能通过节流阀2的阀口 排出，起到缓冲作用。回程时，油液经单向阀1和d口进入，可使活塞平稳 启动
朱明-电喷系统教学设计4执行元件
朱明工作室zhubob《EFI-D电控燃油喷射系统结构、原理、检测与维修》电子燃油喷射系统的执行元件的构造、原理、检测与维修 (B-04) ﹙8课时﹚一、教学对象分析学生经过一学期《汽车构造》课程的学习，已掌握了发动机工作原理，同时进行了三周的《发动机构造》理论与实操课，对发动机结构与原理有一定的认识；另外，学生还完成了《汽车维护与修理》的学习，掌握了一定的汽车修理理论基础和使用工具用具的知识，都有助于学好本课程。
二、教材内容分析1．教材：人民交通出版社《当代汽车电控系统结构原理与检修》。
2．教材内容：电子燃油喷射系统的执行元件的构造、原理3．教学重点和难点重点：电子燃油喷射系统的执行器的构造、原理1）电动汽油泵FP；2）喷油器；3）脉动衰减器；4）油压调节器；5）真空电磁阀VSV。
难点：电子燃油喷射系统的执行器的构造、原理1）电动汽油泵FP；2）喷油器；三、教学设计思路针对学生已了解电子燃油喷射发动机的分类与组成；电子燃油喷射系统的传感器的构造、原理。
通过讲解电子燃油喷射发动机的执行器的构造、原理，使学生全面、正确理解电控喷射系统，从而引导学生掌握电控喷射系统的工作原理。
四.教学目标1．知识领域的教学目标：讲解电子燃油喷射系统的执行器的构造、原理。
2．情感领域的教学目标通过介绍汽车电子燃油喷射系统的执行器的构造、原理，阐述为什么传统化油器发动机缺点，调动学生学习本课的兴趣；通过介绍事物从简单到复杂，从低级到高级的发展规律，引导学生学会、掌握电控喷射系统使用、维修要点，打好故障诊断知识的基础五．教学过程。
实现教学目标的教学活动[复习] 比较传统与电控喷射系统发动机供油方式的异同。
[提问]3至4个学生。
[引入]新课：电子燃油喷射系统的执行器的构造、原理。
[讲解]1）1.电动汽油泵FP；2.喷油器；3.脉动衰减器；4.油压调节器；5.真空电磁阀VSV；6.废气再循环装置EGR；7.炭罐电磁阀；8.怠速控制阀；9.点火器六．小结[板书] 1。
第四章液压缸
4.1液压缸的工作原理
一、液压缸的组成
液压缸组成：活塞2、缸体1、活塞杆3、端盖4、 密封5
二、液压缸的工作原理
缸筒固定，一腔连续地输入压力油，当油的 压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速 度连续向另一腔运v 1 动，活塞杆对外界做功；反之 亦然。
活塞杆固定，一腔连续地输入压力油时，则 缸筒向另一方向运动；反之亦然。
柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需 成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。
（1）单柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
（2）双柱塞缸
●双向液压驱动
（3）参数计算
推力：F pApd2
4
速度：v
q A
4q
d2
●柱塞粗、受力好。
●简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不 需精加工；柱塞外圆面比内孔加工容易。）
由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞 缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次 伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺 寸很小。
除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压 缸，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠 液压作用力。
4.3液压缸的结构
液压缸按结构组成可以分为缸体组件、活塞 组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等
1、缸体组件
缸体组件包括缸筒 、缸盖和一些连接零 件。缸筒可以用铸铁 （低压时）和无缝钢 管（高压时）制成。
缸筒和缸盖的常见连接方式如图所示。从加工的工艺 性、外形尺寸和拆装是否方便不难看出各种连接的特点。图 a)是法兰连接，加工和拆装都很方便，只是外形尺寸大些。 图b)是半环连接，要求缸筒有足够的壁厚。图 c）是拉杆式 连接，拆装容易，但外形尺寸大。图d）是螺纹连接，外形 尺寸小，但拆装不方便，要有专用工具。图 e）是焊接连接 ，结构简单，尺寸小，但可能会有因焊接有一些变形。
液压传动与气动技术课件 4液压执行元件
液压缸尺寸计算
已知一单杆活塞缸，设液压油进入有杆腔时的速 度为v2，差动连接时的速度为v3，现要求v3/v2=2时， 试求活塞直径D和活塞杆直径d之间的关系？
解：v2=q/A2=4q/π（D2-d2） v3=q/A3=4q/πd2 v3/v2=2 (D2-d2)/d2=2
D= 3 d
液压马达的应用
◆活塞式液压缸 ◆柱塞式液压缸
双活塞杆 单活塞杆
◆摆动式液压缸
◆伸缩式液压缸
双杆活塞缸应用特点
F2 v2
F1 v1
A1
A2
D
d
p、q
A1
A2
A
4
(D2
d
2)
F1
F2
F
pA
p
(D2 4
d 2)
v1
v2
v
q A
4q （D2
d 2）
特点：液压缸活塞往返速度、推力大小相等 应用：平面磨床工作台往返运动
液压缸密封圈
O型密封圈
V 型 密 封 圈
Y型密封圈
液压缸的缓冲与排气
缓冲：当活塞移近缸盖时，凸台逐渐进 入凹槽，将凹槽内的油液经凸台和凹槽 之间的缝隙挤出，增大了回油阻力，降 低活塞的运动速度，从而减小和避免活 塞对端盖的撞击，实现缓冲。
排气：对运动平稳性要求较高的液压缸， 常在两端装有排气塞。工作前拧开排气塞， 使活塞全行程空载往返数次，空气即可通 过排气塞排出。空气排净后，需把排气塞 拧紧，再进行工作。
应用：机床的送料装置、间歇进给机构、回转夹具、 工业机器人手臂和手腕的回转机构等。
齿轮齿条摆动油缸
伸 缩 缸
1—一级缸筒；2—一级活塞；3—二级缸筒；4—二级活塞；
第四章 液压执行元件
3、缸盖螺栓的直径ds ：
式中：F — 液压缸负载；
Z — 固定螺栓的个数；
k — 螺纹拧紧系数 k = 1.12～1.5；
[σ] —螺栓材料的许用应力。
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四、稳定性校核
活塞杆受轴向压缩时，它所承受的力F：
式中：Fk — 临界负载；
nk — 安全系数，一般取 2～4 。
1、当活塞杆的细长比 ι / rk > ψ1√ ψ2 时：
23
4.1.5
液压缸的组件结构
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（一）缸体组件
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（二）活塞组件
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（三）密封装置
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（四）缓冲装置
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（五）排气装置
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§4 －2
液压马达
机械能。
功 能：把液压能 分 类：按结构可以分为
齿轮式；
叶片式； 柱塞式。
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液压马达图形符号
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齿轮马达
工作原理
结构特点 进出油口相等，有
配流轴圆周均布2x 个配流窗口，其中x 个窗口对应 于a段，通高压油，x 个窗口对应于b段，通回油 （x≠z )；
输出轴 ，缸体与输出轴连成一体。
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摆动马达——实现往复摆动的执行元件，输入为压力
和流量，输出为转矩和角速度。
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§4－3 液压缸的设计与计算
一、设计时应注意的问题
1、尽量使活塞杆处于受拉状态。 2、注意缓冲和排气。 3、正确确定油缸的安装、固定方式。注意油缸 的热胀冷缩。 4、根据推荐的结构形式和标准设计。 5、注意壁厚强度，必要时进行压杆稳定计算。
1）、进、出油口可布置在活塞杆两端，也可布 置在缸筒两端；
第四章执行器
§4.3 执行器
本节主要内容:
气动薄膜执行器的结构、类型及使用场合 ▲ 气动执行器 控制阀的流量特性
▲电动执行器
控制阀的选择（ ▲ 阀门气开、气关的选 择原则）
▲电气转换器及电气—阀门定位器
●执行器的分类 （按能源形式）
气动执行器： 结构简单、动作可靠、平稳、输出 推力大、 （最常用） 维修方便、防火防爆、价格低廉
①执行机构
气动执行器
薄膜式：结构简单，价格便宜，维修
方便，应用广泛。中小口径（薄膜
20-100kPa）
活塞式：适用于大口径，高静压、高压差的控制
阀或蝶阀的推动装置。（汽缸0.5MPa） 行程规格：25-100mm 带阀门定位器，适合控制质量高的系统
长行程：适 矩用 的于 场输 合出 ，转 如角 用（ 于蝶0°阀～或9风0°门）的和推有力力装
使用场合
结构简单、泄漏量 小、易于保证关闭、 流体对阀芯上、下
小口径、低 压差
的推力不平衡
不平衡力小、泄漏 最为常用 量大、
流路简单、阻力较 小
现场管道要求直 角联接、高压差、 介质粘度大、含 有少量悬浮物和 颗粒状固体
有三个出入口与工 艺管道联接，可组 成分流与合流两种 型式
配比控制或旁路 控制
各种控制阀的结构、特点及使用场合
d( Q )
Qm ax k ( Q )1
d( l )
Qm ax
L
五 控制阀的工作流量特性 对理想流量特性的影响？ ①串联管道的工作流量特性
△P=△P1+△PV 阀权度 S= △PV（全开）
△P
S=1时，是理想特性 工作时S＜1，一般S选0.3～0.5
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• 液压缸和液压马达用液体作为工作介质，常用 液压缸和液压马达用液体作为工作介质， 于需要获得大的输出力和扭矩的场合。 于需要获得大的输出力和扭矩的场合。 • 气缸和气压马达用空气作为工作介质，其工作 气缸和气压马达用空气作为工作介质， 压力小，所以输出力和扭矩较小， 压力小，所以输出力和扭矩较小，但压缩空气 不污染环境，并且气压元件反应迅速，动作快， 不污染环境，并且气压元件反应迅速，动作快， 因此在自动化生产中， 因此在自动化生产中，尤其是在电子工业和食 品工业中应用十分广泛。 品工业中应用十分广泛。 • 由于结构强度，材质要求和密封条件的不同， 由于结构强度，材质要求和密封条件的不同， 液压缸和液压马达与气缸和气动马达不能互换 使用。 使用。
第四章
• 4.1 • 4.2 • 4.3 • 4.4 • 4.5
执行元件
液压马达 液压缸 摆动液压缸 气动马达 气缸
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第四章
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执行元件
Байду номын сангаас液压马达 液压缸 摆动液压缸 气动马达 气缸
• 液压与气压传动执行元件包括液压 气缸、液压马达和气动马达; 缸、气缸、液压马达和气动马达; • 执行元件是将系统的液体或气体的 压力能转换成机械能的转换装置。 压力能转换成机械能的转换装置。 • 缸主输出直线运动和力，但有的是 缸主输出直线运动和力， 输出往复摆动运动和扭矩; 输出往复摆动运动和扭矩; • 马达输出连续旋转运动和转矩。 马达输出连续旋转运动和转矩。