液压执行元件
液压执行元件各有什么用途
液压执行元件各有什么用途液压执行元件是液压系统中的核心部件，主要用于将液压能转化为机械能，实现各种工程机械的运动。
常见的液压执行元件包括液压缸、液压马达和液压伺服阀等。
它们各有不同的用途，具体如下：1. 液压缸：液压缸是最常见和应用广泛的液压执行元件，主要用于产生线性运动。
它通常由缸体、活塞、活塞杆和密封件等部件组成。
液压缸可用于各种工程机械，如挖掘机、铲车和推土机等，实现各种行程和推力的精确控制。
2. 液压马达：液压马达是将液压能转化为旋转运动的液压执行元件。
它通常由马达本体、齿轮或液压马达柱塞等组成。
液压马达广泛应用于各种需要转动运动的工程机械，如起重机、钻机和混凝土泵等。
3. 液压伺服阀：液压伺服阀是用于控制和调节液压系统中流量和压力的重要元件。
通过调节阀芯的位置和开口大小，实现对液压能的精确控制。
液压伺服阀广泛应用于液压系统中的动态控制和自动化控制系统。
4. 液压驻车制动器：液压驻车制动器主要用于工程机械和汽车等的停车制动。
它通过液压系统产生的压力来使制动器盘片紧密贴合，从而实现对车辆的牵制和停止。
5. 液力变矩器：液力变矩器是用于传递和调节动力的液压执行元件。
它通常由泵轮、涡轮和导向器等组成，可以实现变矩器的连续变比。
液力变矩器广泛应用于各种需要动力变速的工程机械和汽车等。
6. 液压传动件：液压传动件主要用于传递液压能和机械能的变换。
常见的液压传动件包括管路、接头和油管等。
液压传动件在液压系统中起到连接各个液压元件的作用，实现液压能的传递和分配。
总结来说，液压执行元件在工程机械、汽车等领域中起到至关重要的作用。
它们能够将液压能有效地转化为机械能，实现各种运动和动力传递。
液压执行元件的应用不仅提高了机械设备的工作效率和精度，还增加了操作的便利性和安全性。
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。
15
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
液压元件介绍
液压元件介绍
液压元件是指组成液压系统的各类部件，通常可以分为四大类：
1. 动力元件：如液压泵，其作用是将原动机（通常是电动机或内燃机）提供的机械能转换为流体的液压能。
液压泵是液压系统中的动力源，负责提供压力和流量以驱动整个系统。
2. 执行元件：包括油缸和液压马达，它们是将液压能转换回机械能的元件，实现直线运动或旋转运动，完成各种动作和工作循环。
3. 控制元件：主要是各种阀门，如溢流阀、方向控制阀、速度控制阀等，用于调节和控制液压系统中的压力、流量和流向，从而实现对执行元件运动的精确控制。
4. 辅助元件：如油箱、过滤器、管路和接头等，这些元件虽然不直接参与能量转换，但在整个系统中起到连接、保护和支撑的作用，保证液压系统稳定可靠地运行。
此外，还有工作介质，通常是液压油，它作为传递能量的介质，在液压系统中流动，承受压力并传递动力。
综上所述，液压系统通过这些元件的协同工作，实现了能量的转换和控制，广泛应用于工业机械、工程机械等领域。
根据不同的应用需求，液压元件的种类和设计也会有所不同，以满足特定的功能和性能要求。
第三章液压执行元件
p1
p2 )D2
p2d 2 ]
v1
q A1
4q
D 2
b）从有杆腔进油时，活塞上所产生的推力
Ｆ2和速度ｖ2
F2
A2 p1
A1 p2
4 [( p1
p2 )D2
p1d 2 ]
q
4q
v2 A2 (D 2 d 2 )
C）速度比
v
v2 v1
1 1 (d / D)2
3.差动液压缸——单杆活塞缸的左右两腔同 时通压力油，称为差动液压缸。
(二)液压缸的组成 液压缸的结构基本上可以分为缸筒和
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。
1、缸筒与缸盖
2、活塞和活塞杆
3、密封装置 用以防止油液的泄漏(液压缸一般不允许外泄 并要求内泄漏尽可能小)。
4．缓冲装置 目的：使活塞接近终端时，增达回油阻力， 减缓运动件的运动速度，避免冲击。
3．液压马达的转速和低速稳定性
1）转速
n
q V
v
2）爬行现象——当液压马达工作转速过低 时，往往保持不了均匀的速度，进入时动 时停的不稳定状态，这就是所谓爬行现象
• 和其低速摩擦阻力特性有关。
• 另外，液压马达排量本身及泄漏量也在 随转子转动的相位角变化作周期性波动， 这也会造成马达转速的波动
4．调速范围 液压马达的调速范围以允许的最大转速和 最低稳定转速之比表示，即
当E1=E2时，工作部件的机械能全部被缓冲 腔液体所吸收，由上两式得
pc
E2 Ac l c
节流口可调式则最大的缓冲压力即冲击压
力为
pc max
pc
mv02 2 Aclc
5．液压缸稳定性校核 当 l/d ≤15时 一般不用校核 当 l/d ≥15时 必须进行校核，即F<Fk F为活塞杆承受的负载力，Fk为保持工作稳 定的临界负载力
液压-第04章液压执行元件
由于柱塞的瞬时方位角呈周期性变化，液压马达总
的输出转矩也周期性变化，所以液压马达输出的转矩是 脉动的，通常只计算马达的平均转矩。
Ft Ft Ft FN
Ft
F F
13
4.1.3 低速大扭矩液压马达
低速大扭矩液压马达是相对于高速马达而言的，通常 这类马达在结构形式上多为径向柱塞式,其特点是：最低转 速低，大约在5~10转/分；输出扭矩大，可达几万牛顿米； 径向尺寸大，转动惯量大。
动、制动、调速和换向。通常高速马达的输出转矩不
大，最低稳定转速较高，只能满足高速小扭矩工况。
9
柱塞式马达的工作原理
当压力油输入液压马达时，处于压力腔的柱塞被顶 出，压在斜盘上，斜盘对柱塞产生反力，该力可分解为 轴向分力和垂直于轴向的分力。其中，垂直于轴向的分 力使缸体产生转矩。
Ft Ft Ft Ft FN
由上式可见，液压马达的总效率亦同于液压泵的总效 率，等于机械效率与容积效率的乘积。
8
4.1.2
高速液压马达
一般来说，额定转速高于 500r/min 的马达属于高 速马达，额定转速低于 500r/min 的马达属于低速马达。
高速液压马达基本型式：齿轮式、叶片式和轴向 柱塞式等。 它们的主要特点是转速高，转动惯量小，便于启
（2.32）
马达的实际输出转矩小于理论输出转矩： pV T m （2.33） 2 因马达实际存在机械摩擦，故实际输出转矩应考虑机 械效率。
7
• 功率和总效率 马达的输入功率为
N i pq
马达的输出功率为 N o 2nT 马达的总效率为
（2.34） （2.35） （2.36）
液压执行元件
第五专题液压执行元件第一讲定义与基本概念第一讲定义与基本概念一、液压执行元件的定义二、液压执行元件的图形符号三、液压缸的基本概念四、液压缸的分类一、液压执行元件的定义压力能机械能压力能机械能动力元件控制元件执行元件原动机辅助元件与工作介质液压执行元件是将液压泵提供的压力能转变为机械能的能量转换装置。
依据输出方式的不同可分为液压缸和液压马达两类。
液压缸是指输出直线运动（包括摆动）的液压执行元件；液压马达是指输出旋转运动的液压执行元件。
二、液压执行元件的图形符号液压泵液压马达液压缸缸筒活塞活塞杆进出油口【注意点1】进出油口放置在靠近两端的侧面位置。
缸筒活塞活塞杆进出油口【注意点2】无杆腔与有杆腔的截面面积是不同的。
无杆腔有杆腔缸筒活塞活塞杆进出油口【注意点3】单杆和双杆的工作腔是不同的。
左腔右腔四、液压缸的分类（1）按结构形式分类活塞缸、柱塞缸、伸缩缸等活塞缸又分为单杆式和双杆式两种。
（2）按受液压力作用分类单作用缸、双作用缸第五专题液压执行元件第二讲单杆式双作用缸的工作原理第二讲单杆式双作用缸的工作原理一、单杆式双作用缸的工作原理二、单杆式双作用缸的固定方式三、单杆式双作用缸的运动范围一、单杆式双作用缸的工作原理1）通压力油的油口进油；未通压力油的油口出油。
2）活塞会受到与压力油相连工作腔的作用力，向未通压力油的工作腔方向移动。
二、单杆式双作用缸的固定方式1、缸筒固定2、活塞杆固定缸筒固定方式实现较为简单，是常用的固定方式。
因此，在未说明固定方式的情况下，都默认为缸筒固定方式。
活塞能够运动的最大长度称为该液压缸的活塞行程(L)。
活塞能够伸出的最大长度近似等于活塞行程。
为简化计算，一般也认为活塞伸出的最大长度也为L。
L L运动范围：活塞缸在整个活塞行程中所波及的最大长度。
已知活塞行程为L，在缸筒固定情况下，单杆式双作用缸的运动范围是2L。
L LL【思考】已知活塞行程为L，在活塞杆固定情况下，单杆式双作用缸的运动范围是多少呢？A.0B.LC.2LD.3LL运动范围：活塞缸在整个活塞行程中所波及的最大长度。
液压系统执行元件资料
对要求较高的液压 缸，采用排气阀：
注意排气针的自位 性。
4．5 液压马达
一、液压马达特点： 1、液压马达的工作压力高，驱动负载大； 2、 液压马达，尤其是低速大扭矩马达，均可直接驱 动负载。液压马达力密度大，在同等功率输出情况下， 其重量、尺寸仅为直流电马达的5％～20％，相对质量 很轻，所以转动惯量小，启动、制动、反向运转快速 性及低速稳定性好，并可方便地实施无级调速； 3、承受静负载； 4、调速范围广，无级调速。 5、效率较低，能量损失大。
密封种类： 密封圈种类较多，根据不同的密封要求，选用不同的 形状的密封圈，常用的密封圈有： 1、O型密封圈 2、U型密封圈 3、V型密封圈 4、Y型密封圈 密封形式：间隙密封、密封圈密封 运动形式：往复运动和旋转密封 密封材料：金属 铜、铝、橡胶：各种类型，高温，常 温； 尼龙：聚四 氟乙烯：
六、缓冲装置
qt V n
5、流量损耗Δq：由于泄漏引起流量的损失，与压力成 正比；实际流量qn 与理论流量qt 之差。
6、 实际流量qn ：输入马达的流量。
qn
V n
mv
V -排量；n -马达转速；ηv- 泄漏系数；
7、理论转速
nt
qt V
8、实际转速
n
qt V
mv
四、马达的转矩、功率：
1、
理论输出转矩T t
二、执行机构作用
1、推拉缸：实现往复直线 运动，输出力和速度；
2、液压马达：实现连续回转，输出扭矩和角速度。
3、摆动缸：实现往复摆动，输出力矩和角速度；
4．1 液压缸
一、单ห้องสมุดไป่ตู้活塞缸
1、简介：往复运动主体为活塞，是双作用油缸。 两个吸油口，两个排油口；单出杆。
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。
46
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
24
25
（一）缸体组件
26
（二）活塞组件
27
（三）密封装置
28
（四）缓冲装置
29
（五）排气装置
30
§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。
31
液压马达图形符号
32
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。
40
§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；
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第三章液压执行元件
液压执行元件是将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置，它包括液压缸和液压马达。
液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件，而把输出直线运动(其中包括输出摆动运动)的液压执行元件称为液压缸。
第一节液压马达
一、液压马达的特点及分类
从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。
因为它们具有同样的基本结构要素--密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。
但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。
首先液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称；液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求。
因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承；其次液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起动转矩。
由于存在着这些差别，使得液压马达和液压泵在结构上比较相似，但不能可逆工作。
液压马达按其结梅类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。
按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。
额定转速高于500r／min的属
于高速液压马达，额定转速低于500r／min的属于低速液压马达。
高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。
它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调节(调速及换向)灵敏度高。
通常高速液压马达输出转矩不大(仅几十N·m到几百N·m)所以又称为高速小转矩液压马达。
低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式，低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转)，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千N·m到几万N·m)，所以又称为低速大转矩液压马达。
二、液压马达的工作原理
1.叶片式液压马达
由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。
叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关，其转速由输入液压马达的流量大小来决定。
由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。
为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通人叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通人后能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。
口进入缸体２的柱塞孔时，柱塞３在压力油作用下外伸，紧贴斜盘１斜盘1对柱塞３产生一个法向反力ｐ，此力可分解为轴向分力及和垂直分力凡。
凡与柱塞上液压力相平衡，而凡则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。
轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。
若改变马达压力油输入方向，则马达轴５按顺时针方向旋转。
斜盘倾角ａ的改变、即排量的变化，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。
斜盘倾角越大，产生转矩越大，转速越低。
4．齿轮液压马达
齿轮马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对称性、有单独外泄油口将轴承部分的泄漏油引出壳体外；为了减少启动摩擦力矩，采用滚动轴承；为了减少转矩脉动１齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。
齿轮液压马达由干密封性差，容租效率较低，输入油压力不能过高，不能产生较大转矩。
并且瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变化，因此齿轮液压马达仅适合于高速小转矩的场合。
一般用干工程机械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。
三、液压马达的基本参数和基本性能
1．液压马达的排量、排量和转矩的关系
达开始运动，随着润滑油膜的建立，摩擦阻力立即下降，并随滑动速度增大和油膜变厚而减少。
液压马达启动性能的指标用启动机械效率 0m η表示，其表达式为
式中0T 为液压马达的启动转矩。
不同类型的液压马达，内部受力部件的力平衡情况不同，摩擦力的大小不同，所以0m η也不尽相同。
同一类型的液压马达，摩擦副的力平衡设计不同，其0m η也有高低之分。
例如有的齿轮式液压马达0m η只有0．6左右，而高性能的低速大转矩液压马达却可达到90.00=m η左右，相差颇大。
所以，如果液压马达带载启动，必须注意到所选择的液压马达的启动性能。
3．液压马达的转速和低速稳定性
液压马达的转速取决于供液的流量ｑ和液压马达本身的排量Ｖ。
由于液压马达内部有泄漏，并不是所有进入马达的液体都推动液压马达做功，一小部分液体因泄漏损失掉了，所以马达的实际转速要比理想情况低一些。
式中 V η为液压马达的容积效率。
在工程实际中，液压马达的转速和液压泵的转速一样，其计量单位多用r ／min(转／分)表示。
当液压马达工作转速过低时，往往保持不了均匀的速度，进入时动时停的不稳定状态，这就是所谓爬行现象。
若要求高速液压马达不超过10r ／min 低速大
转矩液压马达不超过3r／min的速度工作，并不是所有的液压马达都能满足要求的。
一般地说，低速大-转矩液压马达的低速稳定性要比高速马达为好。
低速大转矩马达的排量大，因而尺寸大，即便是在低转速下工作摩擦副的滑动速度也不致过低，加之马达排量大，泄漏的影响相对变小，马达本身的转动惯量大，所以容易得到较好的低速稳定性。
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4．调速范围
当负载从低速到高速在很宽的范围内工作时，也要求液压马达能在较大的调速范围下工作，否则就需要有能换档的变速机构，使传动机构复杂化。
液压马达的调速范围以允许的最大转速和最低稳定转速之比表示，即
显然，调速范围宽的液压马达应当既有好的高速性能又有好的低速稳定性。
第二节液压缸
液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件，它主要是用来输出直线运动（也包括摆动运动）。
一、液压缸的分类
液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。
活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力和速度，摆动缸则能实现小于360度的往复摆动，
输出转矩和角速度。
液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来或和其它机构组合起来，以完成特殊的功用。
（一）活塞式液压缸
活塞式液压缸分为双杆式和单杆式两种。
1.双杆式活塞缸
双杆式活塞缸的活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出，它根据安装方式不同又可以分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。
如图3-4a所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸。
它的进、出油口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为ｌ时，整个工作台的运动范围为3ｌ，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床。
当工作台行程要求较长时，可采用图3-4b所示的活塞杆固定的形式，这时，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定的机床上，动力由缸体传出。
这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程ｌ的两倍(2ｌ)，因此占地面积小。
进出油口可以设置在固定不动的空心的-活塞杆的两端，使油液从活塞杆中进出，也可设置在缸体的两端，但必须使用软管连接。
由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等。
当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等，当活塞的直径为Ｄ，活塞杆的直径为ｄ，液压缸
进、出油腔的压力为ｐ1和ｐ2，输入流量为ｑ时，双杆活塞缸的推力Ｆ和速度ｖ为
式中Ａ为活塞的有效工作面积。
双杆活塞缸在工作时，设计成一个活塞杆是受拉的，而另一个活塞杆不受力，因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些。
2.单杆式活塞缸
如图3-5所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。
单杆活塞缸由于活塞两端有效面积不等。
如果以相同流量的压力油分别进入液压缸的左、右腔，活塞移动的速度与进油腔的有效面积成反比，即油液进入无杆腔时有效面积大，速度慢，进入有杆腔时有效面积小，速度快；而活塞上产生的推力则与进油腔的有效面积成正比。
如图3-5a ，当输入液压缸的油液流量为ｑ，液压缸进出油口压力分别为ｐ1和ｐ2时，其活塞上所产生的推力Ｆ1和速度ｖ1为
当油液从如图3-5b 所示的右腔(有杆腔)输入时，其活塞上所产生的推力Ｆ2和速度ｖ2为
由上式可知，由于 21A A 〉，所以 21F F 〉。
若把两个方向上的输出速度1v 和 2v 的比值称为速度比，记作v λ，则。