第三章 执行元件概论
合集下载
课件机电一体化系统设计第3章：执行元件分类及控制用电机驱动a
2、体积小，重量轻
3、便于维修、安装
4、易于微机控制
课件机电一体化系统设计第3章： 执行元件分类及控制用电机驱动a
3.2 机电一体化系统常用的控制用电机
• 控制用电机是将电能转换成机械能的一种 能量转换装置。
• 包括：力矩电动机、脉冲电动机、变频调
速电动机、开关磁阻电动机和各种AC/DC
电动机等。
第三章
机电一体化系统执行元件 的选择与设计
课件机电一体化系统设计第3章： 执行元件分类及控制用电机驱动a
3.1 执行元件
一、执行元件的种类及其特点
执 件行
电磁铁及其它 电磁式
电动机
油缸 液压式
液压马达
交流伺服电机 直流伺服电机 步进电机 其它电机
元
气缸 气压式
气压马达
双金属片
其它
形状记忆合金 与材料有关 课件机电一体化系统设计第3章： 压电元件 执行元件分类及控制用电机驱动a
执行元件的特点及优缺点
种 类
特点
优点
缺点
可使用商用电源，操作简便；编程容 瞬时输出功率 电 信号与动力的传 易；能实现定位伺 大；过载差； 气 送方向相同；有 服；响应快；易与 易受外部噪声 式 交流和直流之别，CPU相接；体积小，影响。
应注意电压大小。动 设备难于小型
4、接触换向部件需要维护
晶体管式无刷直 1、无接触换向部件
流伺服电机 2、需要磁极位置检测器
AC 永磁同步型 3、具有DC伺服电机的全部优点
伺
服
1、对定子电流的励磁分量和转矩分
电 感应型 量分别控制
机
2课、件机具电一有体化D系统C设伺计第服3章电： 机的全部优点
执行元件分类及控制用电机驱动a
3、便于维修、安装
4、易于微机控制
课件机电一体化系统设计第3章： 执行元件分类及控制用电机驱动a
3.2 机电一体化系统常用的控制用电机
• 控制用电机是将电能转换成机械能的一种 能量转换装置。
• 包括：力矩电动机、脉冲电动机、变频调
速电动机、开关磁阻电动机和各种AC/DC
电动机等。
第三章
机电一体化系统执行元件 的选择与设计
课件机电一体化系统设计第3章： 执行元件分类及控制用电机驱动a
3.1 执行元件
一、执行元件的种类及其特点
执 件行
电磁铁及其它 电磁式
电动机
油缸 液压式
液压马达
交流伺服电机 直流伺服电机 步进电机 其它电机
元
气缸 气压式
气压马达
双金属片
其它
形状记忆合金 与材料有关 课件机电一体化系统设计第3章： 压电元件 执行元件分类及控制用电机驱动a
执行元件的特点及优缺点
种 类
特点
优点
缺点
可使用商用电源，操作简便；编程容 瞬时输出功率 电 信号与动力的传 易；能实现定位伺 大；过载差； 气 送方向相同；有 服；响应快；易与 易受外部噪声 式 交流和直流之别，CPU相接；体积小，影响。
应注意电压大小。动 设备难于小型
4、接触换向部件需要维护
晶体管式无刷直 1、无接触换向部件
流伺服电机 2、需要磁极位置检测器
AC 永磁同步型 3、具有DC伺服电机的全部优点
伺
服
1、对定子电流的励磁分量和转矩分
电 感应型 量分别控制
机
2课、件机具电一有体化D系统C设伺计第服3章电： 机的全部优点
执行元件分类及控制用电机驱动a
第三章 执行元件讲解
不相等，因此，活塞向右
运动。
特点：
差动连接时因回油腔的油液 利用两端面积差进行工作！
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
6
液压缸的工作原理及设计计算
柱塞式液压缸
单活塞杆式液压缸
双活塞杆式液压缸
伸缩式液压缸
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
7
液压缸的工作原理及设计计算
双活塞杆式液压缸
单活塞杆式液压缸
伸缩式液压缸
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
8
液压缸的工作原理及设计计算
活塞式液压缸分类：
双杆
按伸出活塞杆不同 单杆
无杆
按固定方式不同
缸体固定 活塞杆固定
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
9
液压缸的工作原理及设计计算
（1）双杆活塞缸
特点： 1） 两腔面积相等； 2） 压力相同时，推力相等，
流量相同时，速度相等。
即具有等推力等速度特性！
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
13
液压缸的工作原理及设计计算
单杆活塞缸 由于只在活塞的一端有活塞杆，使两 腔的有效工作面积不相等，因此在两腔分别输入流 量相同的情况特下点，：活塞的往复运动速度不相等。 12） ）压两力腔相面同积时不，等推，力A1不>单等A杆2 活塞缸的安装 流量相同时，速度不也等有缸筒固定和活 即不具有等推力等速度塞特杆性固！定两种，进、
d D v 1（5） v
由此可见，速比λv 越大，活塞杆直径d越大。
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
18
液压缸的工作原理及设计计算
差动液压缸
单杆活塞缸的左右腔同时接 通压力油，如右图所示， 称为差动连接，此缸称为 差动液压缸。
液压 执行元件ppt
1. 活塞式液压缸1）双杆活塞缸图所示为缸筒固定的双杆活塞缸，活塞两侧的活塞杆直径相等它的进、出油口位于缸筒两端。
当工作压力和输入流量相同时，两个方向上输出的推力F和速度v是相等的。
其值为：图双杆活塞缸a）缸筒固定1）双杆活塞缸图所示为活塞杆固定的双杆活塞缸。
它的进、出油液可经活塞杆内的通道输入液压缸或从液压缸流出。
也可以用软管连接，进、出口就位于缸的两端。
它的推力和速度与缸筒固定的形式相同。
双杆活塞缸b）活塞杆固定这种安装式，占地面积大，适用于小型机械。
P 1P 1P3）单杆活塞缸的差动连接1 qm m π4F p A p d ηη2==V V 24πq q v A d ηη==式中d —柱塞直径伸缩式液压缸由两上或多个活塞套装而成，前一级缸的活塞杆是后一级缸的缸筒。
伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸。
图所示为一种双作用式普通伸缩缸，在各级活塞依次伸出时，液压缸的有效面积是逐级变化的。
在输入流量和压力不变的情况下，则液压缸的输出推力和速度也逐级变化。
其值为：2m π4ii iF p D η=24πV ii i q v D η=式中i —第i 级活塞置和排气装置五个部分。
图单杆活塞式液压缸结构16、19—反衬密封圈1—活塞杆2—防尘圈3—活塞杆密封4—活塞杆导向环5、7、1618—O型密封9—活塞前缓冲11—活塞12—活塞密封1313、15—低摩10、1717、186、8、10密封14—螺钉止动销20—止动销21—密封圈22—前缸盖23—法兰24—可调缓冲器25—螺纹止动销26—缸筒27—后缓冲套28—后止动环29—后缸盖1.缸体组件1.缸体组件（1）缸体组件连接形式常见如图：缸筒和缸盖结构1—缸盖2—缸筒3—压板4—半环5—防松螺母6—拉杆（C ）螺纹式。
螺纹连接有外螺纹和内螺纹连接两种，体积小、质量小、结构紧凑，但端部结构较复杂。
一般用于要求外形尺寸小、质量小的场合。
chapter执行元件
2018/11/23 33
活塞和活塞杆
a)螺母连接：适用负载较小，无冲击的液压缸。结构 简单，安装方便，但螺纹将削弱杆强度 b)和c)卡环式连接： 结构较复杂，装拆不便，工作可靠
d)径向销式连接 ：适用于双出杆式活塞。
2018/11/23 34
密封装置
a) 间隙密封 : 靠微小间隙防止泄漏 . 结构简单 , 摩擦 阻力小 , 耐高温 , 但泄漏大 . 在尺寸小 \ 压力低 \ 运动 速度较高的缸筒和活塞间使用. b)摩擦环密封 :靠摩擦环贴紧缸壁而防止泄漏 .效果 较好 , 摩擦阻力较小且稳定 , 耐高温 , 磨损后有自动 补偿能力 , 加工要求高 , 装拆不便 . 适用于缸筒和活 塞之间的密封.
2018/11/23 7
液压马达工作原理
叶片式液压马达 结构:叶片径向放置 特点 : 体积小 , 转动惯
A3
压力油
量小 , 动作灵敏 , 泄漏
大,低速时不稳定.
应用场合 : 转速高 , 转
A1
矩小和动作要求灵敏
的场合.
2018/11/23
8
2018/11/23
9
径向柱塞式液压马达 适用场合：多用于低速大转矩的情况
分类
2018/11/23
13
液压缸与其他机构相配合可以完成各种运动
2018/11/23
14
2018/11/23
15
2018/11/23
16
2018/11/23
17
活塞式液压缸 双杆式:活塞两端都有一根直径相等活塞杆伸出. 缸体固定 : 工作台往复运动范围为活塞有效行程
的三倍, (占地面积较大).常用于小型设备.
差动连接广泛应用于滑台等设备的快速运动中
活塞和活塞杆
a)螺母连接：适用负载较小，无冲击的液压缸。结构 简单，安装方便，但螺纹将削弱杆强度 b)和c)卡环式连接： 结构较复杂，装拆不便，工作可靠
d)径向销式连接 ：适用于双出杆式活塞。
2018/11/23 34
密封装置
a) 间隙密封 : 靠微小间隙防止泄漏 . 结构简单 , 摩擦 阻力小 , 耐高温 , 但泄漏大 . 在尺寸小 \ 压力低 \ 运动 速度较高的缸筒和活塞间使用. b)摩擦环密封 :靠摩擦环贴紧缸壁而防止泄漏 .效果 较好 , 摩擦阻力较小且稳定 , 耐高温 , 磨损后有自动 补偿能力 , 加工要求高 , 装拆不便 . 适用于缸筒和活 塞之间的密封.
2018/11/23 7
液压马达工作原理
叶片式液压马达 结构:叶片径向放置 特点 : 体积小 , 转动惯
A3
压力油
量小 , 动作灵敏 , 泄漏
大,低速时不稳定.
应用场合 : 转速高 , 转
A1
矩小和动作要求灵敏
的场合.
2018/11/23
8
2018/11/23
9
径向柱塞式液压马达 适用场合：多用于低速大转矩的情况
分类
2018/11/23
13
液压缸与其他机构相配合可以完成各种运动
2018/11/23
14
2018/11/23
15
2018/11/23
16
2018/11/23
17
活塞式液压缸 双杆式:活塞两端都有一根直径相等活塞杆伸出. 缸体固定 : 工作台往复运动范围为活塞有效行程
的三倍, (占地面积较大).常用于小型设备.
差动连接广泛应用于滑台等设备的快速运动中
3、执行元件
第三章 执行元件
学习目标： 1. 掌握液压缸的类型、结构和工作原理； 2. 掌握液压缸的连接方式及其特点； 3. 掌握液压缸的缓冲结构和工作原理； 4. 掌握液压缸、摆缸和液压马达的职能符号。 5. 了解摆缸和液压马达的结构,掌握它们的工作
原理。
1
一、液压缸
液压缸是将液压能转换为机械能的作直线往复 运动的液压执行元件。
17
3. 应用：两个方向力和速度一样的场合。 职能符号：
4.安装方式：
{ 缸筒固定 L=3l 活塞杆杆固定 L=2l
l——活塞有效工作行程。
18
缸筒固定，活塞杆移动： L = 3 l
Q
Q
L
19
活塞杆固定，缸筒移动: L = 2 l
Q
Q
L
20
6、伸缩臂油缸 单作用多级油缸
作用面积大的活塞最早伸出 缩回时与伸出的顺序相反即面积小的先收回
21
6、伸缩臂油缸 双作用多级油缸
作用面积大的活塞最早伸出 缩回时环型作用面积大的先收回
22
7、液压缸的缓冲
（1）液压缸的缓冲结构
23
（2）液压缸的缓冲
缓冲目的：为了避免活塞在行程 两端撞击缸盖，产生噪音，影响工 作精度以至损坏机件。
缓冲位置：接近液压缸行程终端。
缓冲结构：缓冲柱塞、缓冲腔、 单向阀和节流阀。
9
缸体与缸盖的连接
10
（1）双作用液压缸的工作原理
无杆腔
有杆腔
进油腔
回油腔
Q Q
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞 在液压力的作用下，作直线往复运动。
11
（2）单活塞杆双作用液压缸的连接方式
Q
学习目标： 1. 掌握液压缸的类型、结构和工作原理； 2. 掌握液压缸的连接方式及其特点； 3. 掌握液压缸的缓冲结构和工作原理； 4. 掌握液压缸、摆缸和液压马达的职能符号。 5. 了解摆缸和液压马达的结构,掌握它们的工作
原理。
1
一、液压缸
液压缸是将液压能转换为机械能的作直线往复 运动的液压执行元件。
17
3. 应用：两个方向力和速度一样的场合。 职能符号：
4.安装方式：
{ 缸筒固定 L=3l 活塞杆杆固定 L=2l
l——活塞有效工作行程。
18
缸筒固定，活塞杆移动： L = 3 l
Q
Q
L
19
活塞杆固定，缸筒移动: L = 2 l
Q
Q
L
20
6、伸缩臂油缸 单作用多级油缸
作用面积大的活塞最早伸出 缩回时与伸出的顺序相反即面积小的先收回
21
6、伸缩臂油缸 双作用多级油缸
作用面积大的活塞最早伸出 缩回时环型作用面积大的先收回
22
7、液压缸的缓冲
（1）液压缸的缓冲结构
23
（2）液压缸的缓冲
缓冲目的：为了避免活塞在行程 两端撞击缸盖，产生噪音，影响工 作精度以至损坏机件。
缓冲位置：接近液压缸行程终端。
缓冲结构：缓冲柱塞、缓冲腔、 单向阀和节流阀。
9
缸体与缸盖的连接
10
（1）双作用液压缸的工作原理
无杆腔
有杆腔
进油腔
回油腔
Q Q
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞 在液压力的作用下，作直线往复运动。
11
（2）单活塞杆双作用液压缸的连接方式
Q
第3章执行元件-媒
3）混合(HB)型 ）混合(HB)型
• 是永磁型和可变磁阻型相结合的一种形式。 • 这种电动机转子上嵌有永久磁铁，可以说 是永磁型式；但从定子和转子的导磁体来 看，又和可变磁阻型相似；所以称为混合 型步进电动机。 • 其结构如图3．5所示。
• 优点：具有vR型步距角小、响应频率高的优 点，而且还具有PM型励磁功率小、效率高的 优点。 • 这种类型的电动机由转子铁心的凸极 数和定子的副凸极数决定步距角的大小，可 制造出步距角较小(0．9度一3．6度)的电动 机。 • HB和PM型能够实现较低的速度，用作 超低速同步电动机，如用60Hz驱动每步1．8 度的电动机可作为72r／min的同步电动机使 用。
• 1、转动原理： 如果先将电脉冲加到A相励磁绕组， 定子A相磁极就产生磁通，并对转子产生磁拉力，使 转子的l、3两个齿与定子的A相磁极对齐。…… 如 …… 果按照A—B—C—A的顺序通电，转子则沿反时针方 向一步步地转动，每步转过30度，这个角度就叫步 距角。 • 如果按A一C—B—A 的顺序通电，步进电动机将沿顺 时针方向一步步地转动。
二、执行元件的基本要求
• • • • • • (1)惯量小、动力大 表征执行元件惯量的性能指标： 直线运动--质量m， 回转运动--转动惯量J。 表征输出动力的性能指标为推力F、转矩T或功率P。 直线运动：推力 F＝ma； a--加速度 回转运动：P＝ωT．,T=Jε ；ω--角速度， ε--角 加速度为，． • 另一种表征动力大小的综合性指标称为比功率。它包 含了功率、加速性能与转速三种因素， • 比功率＝Pε／ω ＝T／J
• • •
• •
• •
步进电动机具有以下特点： 1）工作状态不易受干扰 (如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、 温度等)，只要在它们的大小未引起步进电动机产 生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作； 2）步距角有误差不会长期积累 转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转 子转过一转以后，其累积误差变为“零”，因此 不会长期积累； 3）控制性能好 在起动、停止、反转时不易“丢步”。
第三章执行元件的选择与设计
的转向和转速。
二、 交流(AC)伺服电动机及其驱动
同步型和感应型伺服电动机称为交流 伺服电动机，其基本原理是检测SM（同步） 型和IM（感应）型的气隙磁场的大小和方向， 用电力电子变换器代替整流子和电刷，并通 过与气隙磁场方向相同的磁化电流和与气隙 磁场方向垂直的有效电流来控制其主磁通量 和转矩。
第三章 执行元件的选择与设计
第一节 执行元件的种类、特点及基本要求
第二节 常用的控制用电动机 第三节 直流(DC)与交流(AC)
伺服电动机及驱动
第四节 步进电动机及驱动
习题与
执行元件是工业机器人、CNC机床、各种自动机械、计算机外围 设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、各种光学装置、家用电 器(音响设备、录音机、摄像机、电冰箱)等机电一体化系统(或产品)必 不可少的驱动部件，如数控机床的主轴转动、工作台的进给运动以及工 业机器人手臂的升降、回转和伸缩运动等所用驱动部件即执行元件。
第三节 直流（DC）与交流（AC） 伺服电动机及驱动
一、直流(DC)伺服电动机及其驱动
1. 直流伺服电动机的特性及选用
直流伺服电动机通过电刷和换向器产生的整流作用，使磁场磁动势和电 枢电流磁动势正交，从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。
直流伺服电动机具有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性等 优点。但由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修。
2. 直流伺服电动机与驱动
直流伺服电动机为直流供电，为调节电动机转速和方向,
需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶体管 脉宽调速驱动和晶闸管直流调速驱动两种方式。
晶闸管直流驱动方式，主要通过调节触发装置控制晶闸 管的触发延迟角(控制电压的大小)来移动触发脉冲的相位， 从而改变整流电压的大小，使直流电动机电枢电压的变化易 于平滑调速。由于晶闸管本身的工作原理和电源的特点，导 通后是利用交流(50Hz)过零来关闭的，因此，在低整流电压 时。其输出是很小的尖峰值(三相全波时每秒300个)的平均值， 从而造成电流的不连续性。而采用脉宽调速驱动系统，其开 关频率高(通常达2000~3000Hz)，伺服机构能够响应的频带范 围也较宽，与晶闸管相比，其输出电流脉动非常小，接近于 纯直流。
二、 交流(AC)伺服电动机及其驱动
同步型和感应型伺服电动机称为交流 伺服电动机，其基本原理是检测SM（同步） 型和IM（感应）型的气隙磁场的大小和方向， 用电力电子变换器代替整流子和电刷，并通 过与气隙磁场方向相同的磁化电流和与气隙 磁场方向垂直的有效电流来控制其主磁通量 和转矩。
第三章 执行元件的选择与设计
第一节 执行元件的种类、特点及基本要求
第二节 常用的控制用电动机 第三节 直流(DC)与交流(AC)
伺服电动机及驱动
第四节 步进电动机及驱动
习题与
执行元件是工业机器人、CNC机床、各种自动机械、计算机外围 设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、各种光学装置、家用电 器(音响设备、录音机、摄像机、电冰箱)等机电一体化系统(或产品)必 不可少的驱动部件，如数控机床的主轴转动、工作台的进给运动以及工 业机器人手臂的升降、回转和伸缩运动等所用驱动部件即执行元件。
第三节 直流（DC）与交流（AC） 伺服电动机及驱动
一、直流(DC)伺服电动机及其驱动
1. 直流伺服电动机的特性及选用
直流伺服电动机通过电刷和换向器产生的整流作用，使磁场磁动势和电 枢电流磁动势正交，从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。
直流伺服电动机具有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性等 优点。但由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修。
2. 直流伺服电动机与驱动
直流伺服电动机为直流供电，为调节电动机转速和方向,
需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶体管 脉宽调速驱动和晶闸管直流调速驱动两种方式。
晶闸管直流驱动方式，主要通过调节触发装置控制晶闸 管的触发延迟角(控制电压的大小)来移动触发脉冲的相位， 从而改变整流电压的大小，使直流电动机电枢电压的变化易 于平滑调速。由于晶闸管本身的工作原理和电源的特点，导 通后是利用交流(50Hz)过零来关闭的，因此，在低整流电压 时。其输出是很小的尖峰值(三相全波时每秒300个)的平均值， 从而造成电流的不连续性。而采用脉宽调速驱动系统，其开 关频率高(通常达2000~3000Hz)，伺服机构能够响应的频带范 围也较宽，与晶闸管相比，其输出电流脉动非常小，接近于 纯直流。
第3章液压执行元件
思考题
1、试述叶片液压马达的工作原理。液压马达的转速由什 么决定？
2、叶片马达与叶片泵在结构上有哪些区别？
3、试述活塞油缸与柱塞油缸的结构特点。
参考资料
许福玲、陈尧明主编 《液压与气压传动》机械工业出版 社 章宏甲主编《液压与气压传动 》机械工业出版社
作业
1、如图所示，如果液
压缸两腔的面积A1 =100 cm2， A2=40 cm2，泵的 供油量q=40l/min，供油 压力p＝20×105Pa，所 有损失均忽略不记，试 求：1）液压缸在该工况 下可能产生的最大推力 （N）；2）差动快进管 内允许流速为4m/s，管
液压传动
第三章 液压执行元件
第一节 液压马达
液压能 p及特点
液压马达的工作原理正好与液压泵的工作原理相反。
液压泵和液压马达具有可逆性。从原理上讲，任何一台
液压泵都可以作为液压马达使用。但实际上马达与泵的 结构稍微有些差别。
1、液压马达的分类
液压马达的分类
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 11.701:15:2501 :15Nov -207-N ov-20
•
重于泰山，轻于鸿毛。01:15:2501:15:2 501:15 Saturday , November 07, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.11. 720.11. 701:15:2501:1 5:25No vember 7, 2020
齿轮齿条机构组成的复合 式缸。它将活塞的直线往 复运动转变为齿轮的旋转 运动，用在机床的进刀机 构、回转工作台转位、液 压机械手等。
•齿条活塞缸的速度推力特性
–输出转矩 TM＝Δp（π/ 8）D 2 D iηm –输出角速度 ω＝8 qηv / πD 2 D I 式中 Δp 为缸左右两腔压力差，D 为活塞直径，D i为齿轮
1、试述叶片液压马达的工作原理。液压马达的转速由什 么决定？
2、叶片马达与叶片泵在结构上有哪些区别？
3、试述活塞油缸与柱塞油缸的结构特点。
参考资料
许福玲、陈尧明主编 《液压与气压传动》机械工业出版 社 章宏甲主编《液压与气压传动 》机械工业出版社
作业
1、如图所示，如果液
压缸两腔的面积A1 =100 cm2， A2=40 cm2，泵的 供油量q=40l/min，供油 压力p＝20×105Pa，所 有损失均忽略不记，试 求：1）液压缸在该工况 下可能产生的最大推力 （N）；2）差动快进管 内允许流速为4m/s，管
液压传动
第三章 液压执行元件
第一节 液压马达
液压能 p及特点
液压马达的工作原理正好与液压泵的工作原理相反。
液压泵和液压马达具有可逆性。从原理上讲，任何一台
液压泵都可以作为液压马达使用。但实际上马达与泵的 结构稍微有些差别。
1、液压马达的分类
液压马达的分类
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 11.701:15:2501 :15Nov -207-N ov-20
•
重于泰山，轻于鸿毛。01:15:2501:15:2 501:15 Saturday , November 07, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.11. 720.11. 701:15:2501:1 5:25No vember 7, 2020
齿轮齿条机构组成的复合 式缸。它将活塞的直线往 复运动转变为齿轮的旋转 运动，用在机床的进刀机 构、回转工作台转位、液 压机械手等。
•齿条活塞缸的速度推力特性
–输出转矩 TM＝Δp（π/ 8）D 2 D iηm –输出角速度 ω＝8 qηv / πD 2 D I 式中 Δp 为缸左右两腔压力差，D 为活塞直径，D i为齿轮
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
复习：
1、我们所讲的能源装置包括哪两大部分？
2、我们所讲的液压泵为什么叫容积式液压泵？
3、哪些液压泵能变量？哪些不能变量？ 4、气动三联件由哪三大部分组成？安装在什么地
方？起什么作用？
第3章 液压执行元件
本章学习目标： ❖ 掌握液压缸和液压马达的工作原理，熟悉其
图形符号； ❖ 掌握液压缸的推力、速度及液压马达的输出
5. 排气装置
3.2 旋转运动执行元件
3.2.1液压马达（图形符号）（动画）
作用：将液压能转化为旋转或摆动的机械能的执行元件。 （一）工作原理 下图是轴向柱塞式液压马达
T Fy r Fy R sin FR tan sin
T=∑FRtanδsinθ
3.2.2 液压马达的主要性能参数
❖ 工作压力和额定压力 ❖ 排量和理论流量 ❖ 效率和功率
（四）摆动液压马达（工作原理）
第三章 思考题
• 液压缸有哪些种类？各有什么特点？ • 差动连接应用在什么场合？ • 液压缸缓冲装置、排气装置的作用是什么？如
何实现？ • 液压马达的工作条件是什么？ • 液压马达与液压泵可逆吗？有何异同？ • 简述齿轮式、叶片式、轴向柱塞式液压马达的
工作原理，它们和同种型式的液压泵有何异同？
２．液压缸缸筒和缸盖的结构
3. 活塞和活塞杆的结构
4．缓冲装置
❖ 目的：活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖 之间的一部分油液封住，迫使油液从小孔或缝隙中挤出， 从而产生很大的阻力使工作部件制动。理想的缓冲装置应 在其整个工作过程中保持缓冲压力恒定不变。
容积效率
v
qt q
机械效率
m
T Tt
总效率 vm
输入功率 Pi pq
输出功率 Po T 2nT
转矩和转速
1
理论转矩Tt Tt 2 PV
实际转矩
转速
T
1
2
PVm
n qv
V
3.2.3 液压马达的分类和结构
1.高速液压马达 （1）外啮合齿轮马达（图） （2）双作用叶片马达（图） （3）轴向柱塞马达 2.低速液压马达 （1）连杆型单作径向柱塞马达（图，工作原理） （2）内曲线多作用径向柱塞马达（结构，原理）
v v1
②单杆活塞缸的差动连接（动画）
其推力和速度计算如下：
F3
p1 A1
A2 m
p1 4
d 2m
A1v3 q A2v3
v3
A1
q A2
q
d2
4
如果要求v3=v2，则必须使 D 2d 。
动画演示
2．柱塞式液压缸（动画）
❖ 单柱塞缸只能实现一 个方向运动，反向要 靠外力。若用两个柱 塞缸组合，也能用压 力油实现往复运动。
❖ 缸筒内壁不需要精加 工
❖ 特别适用于行程较长 的场合。
❖ 推力和速度
动画演示
3．伸缩式液压缸
由两个或多个活塞套装而成，前一级活塞杆是后一 级活塞缸的缸筒，可以获得很长的工作行程。 普通伸缩缸（动画演示）
3.1.2 液压缸的结构
１．空心活塞杆式液压缸的结构（液压缸的结构可以分 为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排 气装置五个部分）
（2）单杆活塞缸（结构）（动画） ①推力和速度计算如下：
F1 p1 A1 p2 A2 m F2 p1 A2 p2 A1 m
v1
q A1
V
4qV D 2
v2
q A2
V
4qV
D2 d 2
在下液，压活缸塞的杆活直塞 径往d通复常运根动据速液度压有缸一速定度要比求的情况v2
的要求以及缸内径D来确定。
转矩、转速、效率的计算； ❖ 熟悉液压缸、液压马达的典型结构；
3.1 液压缸
3.1.1常用液压缸及其速度推力特性
（一）液压缸的类型 活塞缸、柱塞缸和伸缩
缸等。它们输入为压力和 流量，输出为力和速度。 1．活塞式液压缸 （1）双杆活塞缸 （结构）(动画1，2)
有两个活塞杆，且直径相等，工当作压力和输入流 量相同时，两个方向上输出的推力和速度是相等的。
1、我们所讲的能源装置包括哪两大部分？
2、我们所讲的液压泵为什么叫容积式液压泵？
3、哪些液压泵能变量？哪些不能变量？ 4、气动三联件由哪三大部分组成？安装在什么地
方？起什么作用？
第3章 液压执行元件
本章学习目标： ❖ 掌握液压缸和液压马达的工作原理，熟悉其
图形符号； ❖ 掌握液压缸的推力、速度及液压马达的输出
5. 排气装置
3.2 旋转运动执行元件
3.2.1液压马达（图形符号）（动画）
作用：将液压能转化为旋转或摆动的机械能的执行元件。 （一）工作原理 下图是轴向柱塞式液压马达
T Fy r Fy R sin FR tan sin
T=∑FRtanδsinθ
3.2.2 液压马达的主要性能参数
❖ 工作压力和额定压力 ❖ 排量和理论流量 ❖ 效率和功率
（四）摆动液压马达（工作原理）
第三章 思考题
• 液压缸有哪些种类？各有什么特点？ • 差动连接应用在什么场合？ • 液压缸缓冲装置、排气装置的作用是什么？如
何实现？ • 液压马达的工作条件是什么？ • 液压马达与液压泵可逆吗？有何异同？ • 简述齿轮式、叶片式、轴向柱塞式液压马达的
工作原理，它们和同种型式的液压泵有何异同？
２．液压缸缸筒和缸盖的结构
3. 活塞和活塞杆的结构
4．缓冲装置
❖ 目的：活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖 之间的一部分油液封住，迫使油液从小孔或缝隙中挤出， 从而产生很大的阻力使工作部件制动。理想的缓冲装置应 在其整个工作过程中保持缓冲压力恒定不变。
容积效率
v
qt q
机械效率
m
T Tt
总效率 vm
输入功率 Pi pq
输出功率 Po T 2nT
转矩和转速
1
理论转矩Tt Tt 2 PV
实际转矩
转速
T
1
2
PVm
n qv
V
3.2.3 液压马达的分类和结构
1.高速液压马达 （1）外啮合齿轮马达（图） （2）双作用叶片马达（图） （3）轴向柱塞马达 2.低速液压马达 （1）连杆型单作径向柱塞马达（图，工作原理） （2）内曲线多作用径向柱塞马达（结构，原理）
v v1
②单杆活塞缸的差动连接（动画）
其推力和速度计算如下：
F3
p1 A1
A2 m
p1 4
d 2m
A1v3 q A2v3
v3
A1
q A2
q
d2
4
如果要求v3=v2，则必须使 D 2d 。
动画演示
2．柱塞式液压缸（动画）
❖ 单柱塞缸只能实现一 个方向运动，反向要 靠外力。若用两个柱 塞缸组合，也能用压 力油实现往复运动。
❖ 缸筒内壁不需要精加 工
❖ 特别适用于行程较长 的场合。
❖ 推力和速度
动画演示
3．伸缩式液压缸
由两个或多个活塞套装而成，前一级活塞杆是后一 级活塞缸的缸筒，可以获得很长的工作行程。 普通伸缩缸（动画演示）
3.1.2 液压缸的结构
１．空心活塞杆式液压缸的结构（液压缸的结构可以分 为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排 气装置五个部分）
（2）单杆活塞缸（结构）（动画） ①推力和速度计算如下：
F1 p1 A1 p2 A2 m F2 p1 A2 p2 A1 m
v1
q A1
V
4qV D 2
v2
q A2
V
4qV
D2 d 2
在下液，压活缸塞的杆活直塞 径往d通复常运根动据速液度压有缸一速定度要比求的情况v2
的要求以及缸内径D来确定。
转矩、转速、效率的计算； ❖ 熟悉液压缸、液压马达的典型结构；
3.1 液压缸
3.1.1常用液压缸及其速度推力特性
（一）液压缸的类型 活塞缸、柱塞缸和伸缩
缸等。它们输入为压力和 流量，输出为力和速度。 1．活塞式液压缸 （1）双杆活塞缸 （结构）(动画1，2)
有两个活塞杆，且直径相等，工当作压力和输入流 量相同时，两个方向上输出的推力和速度是相等的。