第三章执行元件
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《气动与液压传动(马振福)》教学计划
4
第一节 气压传动系统的安装与调试
2
11
5.13-5.17
第二节 气压传动的故障分析与排除
2
第七章 液压动力装置
4
第一节 液压泵的工作原理
2
12
5.20-5.24
第二节 液压泵的选用
2
第八章 液压执行元件
4
第一节 液压缸
2
13
5.27-5.31
第二节 液压马达
2
第九章 液压辅助元件
10
第一节 管件
2
周次Biblioteka 日 期教学内容（章节）
课时
（节）
实验/实训
内容摘要
课时
1
3.4-3.8
第一章气动与液压传动基础知识
10
第一节 气动与液压传动的工作原理及组成
2
第二节 气压传动的工作介质
2
2
3.11-3.15
第三节 液压传动的工作介质
2
第四节 流体的压力和流量
2
3
3.18-3.22
第五节 液压冲击和空穴现象
2
第二章气源装置及辅助元件
2
第四节 压力控制回路的组成原理及油路连接
2
18
7.1-7.5
第五节 流量控制阀的工作原理及选用
2
第六节 速度控制回路的组成原理及油路连接
2
19
7.8-7.12
第七节 多执行元件控制回路及其油路连接
2
第八节 液压顺序动作回路连接与调试
2
4
第一节 气源装置
2
4
3.25-3.29
第二节 其他辅助元件的工作原理及选用
2
第三章气动执行元件
第一节 气压传动系统的安装与调试
2
11
5.13-5.17
第二节 气压传动的故障分析与排除
2
第七章 液压动力装置
4
第一节 液压泵的工作原理
2
12
5.20-5.24
第二节 液压泵的选用
2
第八章 液压执行元件
4
第一节 液压缸
2
13
5.27-5.31
第二节 液压马达
2
第九章 液压辅助元件
10
第一节 管件
2
周次Biblioteka 日 期教学内容（章节）
课时
（节）
实验/实训
内容摘要
课时
1
3.4-3.8
第一章气动与液压传动基础知识
10
第一节 气动与液压传动的工作原理及组成
2
第二节 气压传动的工作介质
2
2
3.11-3.15
第三节 液压传动的工作介质
2
第四节 流体的压力和流量
2
3
3.18-3.22
第五节 液压冲击和空穴现象
2
第二章气源装置及辅助元件
2
第四节 压力控制回路的组成原理及油路连接
2
18
7.1-7.5
第五节 流量控制阀的工作原理及选用
2
第六节 速度控制回路的组成原理及油路连接
2
19
7.8-7.12
第七节 多执行元件控制回路及其油路连接
2
第八节 液压顺序动作回路连接与调试
2
4
第一节 气源装置
2
4
3.25-3.29
第二节 其他辅助元件的工作原理及选用
2
第三章气动执行元件
自动变速器行星齿轮机构---第三章
2. 功率流分析 规则： （1）一端所受转矩方向与其转速方向相同 （M、n或-M、-n），功 率为正，输入端 （2）一端所受转矩方 向与其转速方向相反 （M、-n或-M、n）， 功率为负，输出端 转速(+,-)
三、传动效率 相对功率法： 根据行星排各构件的相对转速、转矩和传递 功率计算。 两点假设： 1. 只计算和相对运动有关的齿轮啮合损失， 其它不计； 2. 相对运动的齿轮啮合损失与定轴传动相同， 外啮合效率0.97，内啮合效率0.98。
2. 档位情况
选档杆 位置 换档执行元件 C1 1 D 2 3 2 L R 1 2 1 倒档 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ C2 B1 B2 B3 F1 F2 ○ 发动机 制动
档位
P
N
驻车档
空档
○
3. 各档动力传动路线：
1) D1档：C1、F2
主动太阳轮
从动行星架
行星小齿轮
主动齿圈
• 8) 如果所有元件无约束，则动力无法传动 • 空档
太阳轮
行星架
行星小齿轮
主动齿圈
二、车辆传动用行星齿轮机构 1. 单星行星排：一个行星轮同时内外啮合 普通式行星排 复式双联行星排
2. 双星行星排： 两个行星轮 普通式 长短行星轮式 3. 圆锥行星齿轮 行星排 行星架输入动 力，太阳轮输出 对称结构 非对称结构
z
w 3 1 2
实现一个档要结合2-1个
操纵件
如有2个操纵件
可得
C 2
1 z
个档
2. 行星机构速度关系式（数学分析法） 给整个行星机构加反向转速nj，对绝对座标： 行星架转速＝ nj－ nj＝0 太阳轮转速＝ nt－ nj 齿圈转速＝ nq－nj，按定轴传动处理
第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)
2.偏心夹紧机构-夹紧特点 圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
机械学院
第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
机械学院
移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
机械学院
转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
机械学院
第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
机械学院
移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
机械学院
转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
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第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
第三章 液压泵和液压马达
二、轴向柱塞式液压马达
轴向柱塞式液压马达的工作原理可参照轴向柱塞泵
斜盘 2-缸体 3-柱塞 4-配流盘 5-轴 6-弹簧
2、结构特点
齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：
（1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，
因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，
因此进油口大小相等。
（2）齿轮马达的内
泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须单独的泄漏通
道引到壳体外去。因为齿轮马达低压腔有一定背压，如果泄漏油
积每转内吸油、压油两次，
称为双作用泵。双作用使
流量增加一倍，流量也相
应增加。
压油
吸油
图3-13 双作用叶片工作原理
2、结构上的若干特点
（1）保持叶片与定子内表面接触
转子旋转时保证叶片与定子内表面接触时泵正常工作的必要 条件。前文已指出叶片靠旋转时离心甩出，但在压油区叶片顶部 有压力油作用，只靠离心力不能保证叶片与定子可靠接触。为此， 将压力油也通至叶片底部。但这样做在吸油区时叶片对定子的压 力又嫌过大，使定子吸油区过渡曲线部位磨损严重。减少叶片厚 度可减少叶片底部的作用力，但受到叶片强度的限制，叶片不能 过薄。这往往成为提高叶片泵工作压力的障碍。
容积式液压泵的共同工作原理如下：
（1）容积式液压泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。密 封容积变小使油液被挤出，密封容积变大时形成一定真空度，油液 通过吸油管被吸入。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。 （2）合适的配流装置。不同形式泵的配流装置虽然结构形式不同， 但所起作用相同，并且在容积式泵中是必不可少的。
结束
§3-3 叶片泵和叶片油马达
叶片泵有两类：双作用和单作用叶片泵，双作用 叶片泵是定量泵，单作用泵往往做成变量泵。而马达只 有双作用式。
《自动控制原理》名词解释、填空
系统离散输出信号的 z 变换与离散输入信号的 z 变换之比，定义为脉冲传递函数。
1、频率特性 ：频率特性又称频率响应，它是系统（或元件）对不同频率正弦输入信号的稳 态响应特性。 2、最小相位系统：开环传递函数全部由最小相位环节构成的系统。如果系统的开环传函在 s 平面右半部没有极点和零点称为最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统 3、非最小相位系统：开环传递函数含有非最小相位环节的系统。在右半 s 平面上有极点和 零点的传递函数称为非最小相位传递函数；具有非最小相位传递函数的系统。含有延迟环节 的传递函数也称为非最小相位传递函数。 4、低频段 5、中频段 6、高频段 7、频率特性图形表示方法 第六章： 1、校正方式：按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、反 馈校正、前馈校正和复合校正。 2、串联校正的基本控制规律 3、串联校正以及串联校正的种类：校正装置与系统不可变部分成串联连接的方式称串联校 正。种类：串联超前校正、串联滞后校正、串联滞后--超前校正。 4、反馈校正：校正装置与系统不可变部分或不可变部分中的一部分按反馈方式连接称为反 馈校正。 5、 前馈校正：又称顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正。
放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控 制被控对象。如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管 等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。
执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。用来作为执行 元件的有阀、电动机、液压马达等。
校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联 或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。最简单的校正元件是由电 阻、电容组成的无源或有源网络，复杂的则用电子计算机。 6、对控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性 第二章： 1、有哪些典型环节？ 比例环节、微分环节、积分环节、惯性环节、振荡环节、一阶微分环节、二阶微分环节 2、方块图及方块图的基本单元：是用具有一定函数关系和信号流向的若干方框，描述系统 各组成元件之间信号关系的数学图像。基本单元：信号线、分支点、加减点、方块。 3、开环传递函数 ：反馈信号 B(s)与偏差信号 E(s)之比 。 系统的主反馈回路接通以后，输出量与输入量之间的传递函数。
液压基础知识(ppt)
液压千斤顶工作原理图
1—小液压缸； 2—排油单向阀； 3—吸油单向阀； 4—油箱； 5—截止阀； 6—大液压缸
第三章 液压执行元件
1、液压马达
液压马达的特点
液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也 可作液压泵用。但事实上同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似，但由于两者的工作情况不同，使得 两者在结构上也有某些差异。 ① 液压马达一般需要正反转，而液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求。 ② 为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比出油口的尺寸大。 ③ 液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一要求。 ④ 由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。
（4）辅助元件：保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置，如图a中的过滤器、 油箱和管件。
（5）工作介质：用它进行能量和信号的传递。液压系统以液压油液作为工作介质。
4、液压传动的原理
液压千斤顶是机械行业常用的工具，常用这个小型工具顶起较 重的物体。下面以它为例简述液压传动的工作原理。右图所示为液 压千斤顶的工作原理图。有两个液压缸1和6，内部分别装有活塞， 活塞和缸体之间保持良好的配合关系，不仅活塞能在缸内滑动，而 且配合面之间又能实现可靠的密封。当向上抬起杠杆时，液压缸1活 塞向上运动，液压缸1下腔容积增大形成局部真空，单向阀2关闭， 油箱4的油液在大气压作用下经吸油管顶开单向阀3进入液压缸1下腔， 完成一次吸油动作。当向下压杠杆时，液压缸1活塞下移，液压缸1 下腔容积减小，油液受挤压，压力升高，关闭单向阀3，液压缸1下 腔的压力油顶开单向阀2，油液经排油管进入液压缸6的下腔，推动 大活塞上移顶起重物。如此不断上下扳动杠杆就可以使重物不断升 起，达到起重的目的。如杠杆停止动作，液压缸6下腔油液压力将使 单向阀2关闭，液压缸6活塞连同重物一起被自锁不动，停止在举升 位置。如打开截止阀5，液压缸6下腔通油箱，液压缸6活塞将在自重 作用下向下移，迅速回复到原始位置。
第三章 伺服系统
Position Regulation Unit 位置调节单元 Velocity Regulation Unit 速度调节单元 Electric Current Regulation Unit 电流调节单元 Detection device 检测装置
In general ,the Closed-loop system includes Position Loop、 Speed Loop 、 Electric Current Loop. 一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环
• 数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机构或伺 服单元。
Servo system is a main subsystem of the numerical control system . If the CNC device is the numerical control system ‘s“brains”, then the servo system is a
计算方法。学习中，应特别注意各种伺服驱动元件的调速
方法和调速原理，了解各种驱动元件之间的性能比较及其 应用场合
• 3.1 Overview 概述
3.1.1 the function of the system 系统功能
The automatic control system which uses position and velocity as control
G
Position Loop、 Speed Loop and Electric Current Loop are made of Regulation control, testing and feedback modules. 位置、速度和电流环均由：调节控制模 块、检测和反馈部分组成。电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大 器组成。 Position control includes position, speed and current control ;Speed control includes the speed and current control.位置控制包括位置、速度和电流控制；速度控制包 括速度和电流控制。
In general ,the Closed-loop system includes Position Loop、 Speed Loop 、 Electric Current Loop. 一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环
• 数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机构或伺 服单元。
Servo system is a main subsystem of the numerical control system . If the CNC device is the numerical control system ‘s“brains”, then the servo system is a
计算方法。学习中，应特别注意各种伺服驱动元件的调速
方法和调速原理，了解各种驱动元件之间的性能比较及其 应用场合
• 3.1 Overview 概述
3.1.1 the function of the system 系统功能
The automatic control system which uses position and velocity as control
G
Position Loop、 Speed Loop and Electric Current Loop are made of Regulation control, testing and feedback modules. 位置、速度和电流环均由：调节控制模 块、检测和反馈部分组成。电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大 器组成。 Position control includes position, speed and current control ;Speed control includes the speed and current control.位置控制包括位置、速度和电流控制；速度控制包 括速度和电流控制。
液压传动第三章
35
4.限压式变量叶片泵
（1）.结构特点:
o
o’
弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。 转子中心固定，
定子可以水平移动
e
来改变流量。
中国地质大学远程教学
外反馈、限压
（2）.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，
36
4.限压式变量叶片泵（续）
限压式变量叶片泵在工作过程中,当工作压力p小于预先调定的限 定压力pc时,液压作用力不能克服弹簧的预紧力,这时定子的偏心距保 持最大不变,因此泵的输出流量q不变,当工作压力p大于预先调定的限 定压力pc时，泵的工作压力愈高,偏心量就愈小,泵的输出流量也就愈 小,且当p达到一定值时,泵的输出流量为零,控制定子移动的作用力 是将液压泵出口的压力油引到柱塞上,然后再加到定子上去,这种控制 方式称为外反馈式。
中国地质大学远程教学
15
1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理(续1）
CB—B齿轮泵的结构
1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销
中国地质大学远程教学
m
Tt
Ti
pVn qv
总效率：是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即：
Po pi
pqv 2 n Ti
2 n Ti V n
v m
13
中国地质大学远程教学
3.2
齿轮泵
中国地质大学远程教学
14
3.2.1 外啮合齿轮泵 1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理
(1).主要结构：齿轮、壳体、端盖等
4.限压式变量叶片泵
（1）.结构特点:
o
o’
弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。 转子中心固定，
定子可以水平移动
e
来改变流量。
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外反馈、限压
（2）.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，
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4.限压式变量叶片泵（续）
限压式变量叶片泵在工作过程中,当工作压力p小于预先调定的限 定压力pc时,液压作用力不能克服弹簧的预紧力,这时定子的偏心距保 持最大不变,因此泵的输出流量q不变,当工作压力p大于预先调定的限 定压力pc时，泵的工作压力愈高,偏心量就愈小,泵的输出流量也就愈 小,且当p达到一定值时,泵的输出流量为零,控制定子移动的作用力 是将液压泵出口的压力油引到柱塞上,然后再加到定子上去,这种控制 方式称为外反馈式。
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1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理(续1）
CB—B齿轮泵的结构
1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销
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Ti
pVn qv
总效率：是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即：
Po pi
pqv 2 n Ti
2 n Ti V n
v m
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3.2
齿轮泵
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3.2.1 外啮合齿轮泵 1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理
(1).主要结构：齿轮、壳体、端盖等