液氣壓系統(tǒng)分析本門課程的主要內(nèi)容及目的主要內(nèi)容液壓基本回路分析液壓系統(tǒng)工作原理分析（機床、工程機械、兵器等）液壓系統(tǒng)設(shè)計及維護目的：熟練掌握各類液壓典型回路；掌握液壓系統(tǒng)的分析、設(shè)計方法；參考書：流體傳動與控制，張光涵等，成都科技大學出版社；液壓系統(tǒng)建模與仿真，李永堂等，冶金工業(yè)出版社；第一章液壓傳動與控制系統(tǒng)的討論本章提要歷史回顧前言發(fā)展現(xiàn)狀未來展望在回顧流體傳動及控制學科發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，對20世紀90年代后期以來液壓學科的發(fā)展作了綜合評述，它集眾多學科于一體，具有顯著的機電液一體化特征，尤其是與計算機技術(shù)相結(jié)合，使得液壓學科在系統(tǒng)設(shè)計、控制、故障診斷、虛擬現(xiàn)實等方面有了長足的進步。最后對流體傳動及控制技術(shù)的發(fā)展前景進行了預(yù)測，指出關(guān)注環(huán)保性能，提高效率；元件與系統(tǒng)的集成化、模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化；新材料的使用將是未來的發(fā)展方向。流體傳動與控制技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一門與其它學科相互關(guān)聯(lián)、交叉的綜合性學科。它是集液壓技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、計算機控制及現(xiàn)代控制理論等眾多學科于一體的高交叉性、高綜合性的技術(shù)學科，具有顯著的機電液一體化特征。流體傳動與控制學科是人類在生產(chǎn)實踐中逐步發(fā)展起來的。一、歷史回顧1流體力學流體力學尤其是流體動力學作為一門嚴密的科學，卻是在經(jīng)典力學建立了速度、加速度，力、流場等概念，以及質(zhì)量、動量、能量三個守恒定律之后才逐步形成的。1648年法國人帕斯卡(B.Pascal)提出靜止液體中壓力傳遞的基本定律，奠定了液體靜力學基礎(chǔ)?！?7世紀，力學奠基人牛頓(Newton)研究了在流體中運動的物體所受到的阻力，針對粘性流體運動時的內(nèi)摩擦力提出了牛頓粘性定律?！魧α黧w力學學科的形成作出第一個貢獻的是古希臘人阿基米德(Archimedes)，他建立了物理浮力定律和液體平衡理論?！?738年瑞土人歐拉(L.Euler)采用了連續(xù)介質(zhì)的概念，把靜力學中的壓力概念推廣到運動流體中，建立了歐拉方程，正確地用微分方程組描述了無粘性流體的運動。伯努利(D.Bernoulli)從經(jīng)典力學的能量守恒出發(fā)，研究供水管道中水的流動，進行試驗分析，得到了流體定常運動下的流速、壓力、流道高度之間的關(guān)系——伯努利方程。

歐拉方程和伯努利方程的建立，是流體動力學作為一個分支學科建立的標志，從此開始了用微分方程和實驗測量進行流體運動定量研究的階段。◆◆◆◆1827年法國人納維(C.L.M.Navier)建立了粘性流體的基本運動方程；1845年英國人斯托克斯(G.G.Stokes)又以更合理的方法導(dǎo)出了這組方程，這就是沿用至今的N-S方程，它是流體動力學的理論基礎(chǔ)。1883年英國人雷諾(O.Reynolds)發(fā)現(xiàn)液體具有兩種不同的流動狀態(tài)——層流和湍流，并建立湍流基本方程——雷諾方程。2液壓傳動◆1795年英國人布拉默(J.Bramsh)發(fā)明了第一臺液壓機，它的問世是流體動力應(yīng)用于工業(yè)的成功典范，到1826年液壓機已被廣泛應(yīng)用，此后還發(fā)展了許多水壓傳動控制回路，并且采用機能符號取代具體的設(shè)計和結(jié)構(gòu)，方便了液壓技術(shù)的進一步發(fā)展。19世紀是流體傳動技術(shù)走向工業(yè)應(yīng)用的世紀，它奠基于的流體力學成果之上，而工業(yè)革命以來的產(chǎn)業(yè)需求為液壓技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了先決條件?！?905年美國人詹尼(Janney)首先將礦物油引入傳動介質(zhì)，并設(shè)計研制了帶軸向柱塞機械的液壓傳動裝置，并于1906年應(yīng)用于軍艦的炮塔裝置上，為現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展揭開了序幕?！簟?922年瑞士人托馬(H.Thoma)發(fā)明了徑向柱塞泵。1936年美國人威克斯(H.Vickers)一改傳統(tǒng)的直動式機械控制機構(gòu)，發(fā)明了先導(dǎo)控制式壓力控制閥。稍后電磁閥和電液換向滑閥的問世，使先導(dǎo)控制形式多樣化?！?控制制論論20世紀紀是是流流體體傳傳動動與與控控制制技技術(shù)術(shù)飛飛速速發(fā)發(fā)展展并并日日趨趨成成熟熟的的世世紀紀，，也也是是控控制制理理論論與與工工程程實實踐踐相相互互結(jié)結(jié)合合飛飛速速發(fā)發(fā)展展的的世世紀紀，，它它為為流流體體控控制制工工程程的的進進步步提提供供了了強強有有力力的的理理論論基基礎(chǔ)礎(chǔ)和和技技術(shù)術(shù)支支持持。?！?922年美國人米諾諾爾斯基(N.Minorsky)提出用于船舶舶駕駛伺服機機構(gòu)的比例、、積分、微分分(PID)控制方法?！簟?932年瑞典人奈奎奎斯特(H．Nyquist)提出根據(jù)頻率率響應(yīng)判斷系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性的準準則。1948年美國科學家家埃文斯(W．R．Evans)提出了根軌跡跡分析方法，，同年申農(nóng)(C．E．Shannon)和維納(N.Wiener)出版《信息論》與《控制論》。4液壓傳動及伺伺服系統(tǒng)◆1950年摩根(Moog)研制成功采用用微小輸入信信號的電液伺伺服閥后，美美國麻省理工工學院的布萊萊克本(Blackburn)、李(Lee)等人在系統(tǒng)高高壓化和電液液伺服機構(gòu)方方面進行了深深入研究。?！?970年前后信號功功率介于開關(guān)關(guān)控制和伺服服控制之間的的比例閥問世世。二戰(zhàn)后液壓技技術(shù)在航天、、國防、汽車車和機床工業(yè)業(yè)中得到廣泛泛應(yīng)用，并且且走向產(chǎn)業(yè)獨獨立發(fā)展，西西方各國相繼繼成立了行業(yè)業(yè)協(xié)會和專業(yè)業(yè)學會，液壓壓傳動和控制制被作為新興興技術(shù)得到重重視。這一時時期稱得上是是液壓工業(yè)的的黃金歲月。。4液壓傳動及伺伺服系統(tǒng)◆l960年布萊克本(Blackburn)的《液動氣動控制制》和l967年梅里特(Merritt)的《液壓控制系統(tǒng)統(tǒng)》兩部科學著作作相繼問世，，對液壓控制制理論作出了了系統(tǒng)、科學學的闡述?！魪?962年開始制定液液壓元件的標標準(CETOP，ISO／TCl31)?！粼谥鏖y結(jié)構(gòu)上上，早期采用用水介質(zhì)時大大多選擇錐閥閥結(jié)構(gòu)；油壓壓控制發(fā)展后后圓柱滑閥結(jié)結(jié)構(gòu)成為主流流。1970年前后二通插插裝閥(大中功率)以及螺紋插裝裝閥(中小功率)問世并快速發(fā)發(fā)展，使得滑滑閥結(jié)構(gòu)受到到?jīng)_擊。20世紀是流體傳傳動及控制技技術(shù)逐步走向向成熟的時代代。隨著現(xiàn)代代科學技術(shù)的的飛速發(fā)展，，它不僅可以以充當一種傳傳動方式，而而且可以作為為一種控制手手段，充當了了連接現(xiàn)代微微電子技術(shù)和和大功率控制制對象之間的的橋梁，成為為現(xiàn)代控制工工程中不可缺缺少的重要技技術(shù)手段。二、發(fā)展現(xiàn)狀狀進入20世紀90年代后期，隨隨著自動控制制技術(shù)，計算算機技術(shù)，微微電子技術(shù)、、可靠性技術(shù)術(shù)的發(fā)展以及及新材料的應(yīng)應(yīng)用，使傳統(tǒng)統(tǒng)的液壓技術(shù)術(shù)有了新的進進展，也使液液壓系統(tǒng)和元元件的水平有有很大提高。。1液壓傳動與微微電子技術(shù)相相結(jié)合，實現(xiàn)現(xiàn)機電一體化化集成是新型元件和和系統(tǒng)發(fā)展的的主要方向。。◆多功能集成電電液元件、具具有數(shù)字接口口的電液元件件和檢測元件件快速發(fā)展。。◆由于內(nèi)置電子子線路以及串串行通訊總線線技術(shù)的發(fā)展展，在一些大大型現(xiàn)代化的的電液系統(tǒng)，，如冶金、大大型礦山機械械及工程機械械中，泵、馬馬達、閥等元元器件裝有各各種必要的傳傳感器和兩路路數(shù)據(jù)連接器器，不僅可實實現(xiàn)各種功能能的控制，還還可實現(xiàn)各元元件狀態(tài)的監(jiān)監(jiān)測，使液壓壓系統(tǒng)故障診診斷技術(shù)有了了進一步的發(fā)發(fā)展?！衄F(xiàn)代的液壓系系統(tǒng)是高度機機電一體化的的大型復(fù)雜控控制系統(tǒng)?！糁醒胗嬎銠C不不斷訪問所有有元件的當前前特性，并且且與標準特性性相比較，若若顯著超出，，可發(fā)出必要要的警報。2計算機的廣泛泛應(yīng)用和性能能的不斷提高高使得流體傳傳動及控制技技術(shù)有了新的的發(fā)展計算機輔助設(shè)設(shè)計大大地提提高了工作效效率。利用CAD/CAE技術(shù)全面支持持液壓產(chǎn)品從從概念設(shè)計、、外觀設(shè)計、、性能設(shè)計、、可靠性設(shè)計計到零部件設(shè)設(shè)計的全過程程。對現(xiàn)有的的液壓CAD/CAE設(shè)計軟件進行行二次開發(fā)，，建立知識庫庫信息系統(tǒng)，，它將構(gòu)成設(shè)設(shè)計——制造——銷售——使用——設(shè)計的閉式循循環(huán)系統(tǒng)?！簟簟鬉新控制策略不不斷被采用。自適應(yīng)控制(AC)是指當被控對對象本身特性性及其外部環(huán)環(huán)境了解不多多時或者它們們在正常運行行中存在變化化時，對其有有自適應(yīng)能力力和魯棒性魯棒控制指的的是當系統(tǒng)模模型包含不確確定性因素時時，仍然希望望控制系統(tǒng)始始終保持良好好性能的一種種控制方式。。近年出現(xiàn)的的設(shè)設(shè)計方法是魯魯棒控制的代代表。智能控制(IC)通過對系統(tǒng)特特征的描述和和提取，符號號和環(huán)境的識識別，知識庫庫和推理機的的開發(fā)以及控控制規(guī)律的在在線學習和修修正，對改善善液壓伺服系系統(tǒng)的控制性性能有巨大潛潛力。￥H◆◆◆B虛擬技術(shù)在液液壓行業(yè)中得得到應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)通常是指通過過頭盔顯示器器和傳感手套套等一系列新新型交互設(shè)備備構(gòu)造出的一一種計算機軟軟硬件環(huán)境，，操作者通過過這些設(shè)施以以自然的技能能向計算機送送入各種命令令，并得到計計算機對用戶戶的視覺、聽聽覺及嗅覺等等多種器官的的反饋。包括與計算機機系統(tǒng)有關(guān)的的具有自然模模擬、逼真體體驗的技術(shù)與與方法。它最最主要的目標標就是真實的的體驗和方便便的人機交互互。虛擬實現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)具有“沉浸浸（Immersion）”，“交互（Interaction）”和“想象（Imagination）”三個基本特征征?！簟簟艄收显\斷技術(shù)術(shù)有了長足的的進步并向智智能化發(fā)展。。軟測量(Soft-sensing)特點就是以計計算機和軟件件為核心，根根據(jù)某種最優(yōu)優(yōu)準則，選擇擇比較容易測測得的一種或或幾種輔助變變量，來估計計不能直接測測量的主要變變量。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將促促進流體傳動動行業(yè)多方面面的發(fā)展。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)，可以使液液壓氣動產(chǎn)品品的設(shè)計、生生產(chǎn)、銷售和和用戶信息反反饋及時掛起起鉤來。用戶戶要求和設(shè)計計信息可傳給給設(shè)計部門，，設(shè)計結(jié)果通通過網(wǎng)絡(luò)傳達達到相應(yīng)的生生產(chǎn)部門及其其他機構(gòu)，可可以在網(wǎng)上就就出現(xiàn)的問題題交流看法和和提出建議，，最終實現(xiàn)整整個產(chǎn)品設(shè)計計與生產(chǎn)過程程的無紙化、、文件的電子子化?？傊黧w傳動動與電子、計計算機、通信信等技術(shù)相結(jié)結(jié)合，大大促促進了流體傳傳動元件及系系統(tǒng)的發(fā)展。。流體傳動及及控制技術(shù)已已經(jīng)成為現(xiàn)代代機械工程的的基本要素和和工程控制關(guān)關(guān)鍵技術(shù)之一一。三、未來展望有統(tǒng)計資料表表明：近20年來液壓技術(shù)術(shù)的發(fā)展來源源于自身的科科研成果僅約約20%，來源于其他他領(lǐng)域發(fā)明的的占50%，移植其它技技術(shù)研究成果果占30%，沒有任何一一種學科能關(guān)關(guān)起門來發(fā)展展，這也是所所有學科的共共同趨勢。未未來液壓技術(shù)術(shù)難有驚人的的技術(shù)突破，，應(yīng)當主要靠靠現(xiàn)有技術(shù)的的改進和擴展展，不斷擴大大其應(yīng)用領(lǐng)域域以滿足未來來的要求。其其主要的發(fā)展展趨勢將集中中在以下幾個個方面。1流體傳動與控控制設(shè)備更加加注重其環(huán)保保性能◆◆◆◆污染環(huán)境是流流體傳動工業(yè)業(yè)面臨的最大大挑戰(zhàn)之一，，也是妨礙它它與電氣和機機械傳動系統(tǒng)統(tǒng)有效競爭的的一大因素。。治理泄漏和降降低噪聲是液液壓系統(tǒng)需要要解決的兩大大問題。加大非石油基基液壓油的使使用力度。水壓技術(shù)將會會得到大力發(fā)發(fā)展。2節(jié)能降耗，提提高效率?！簟簟魪V泛采用在負負載敏感系統(tǒng)統(tǒng)，使之具有有流量適應(yīng)控控制和壓力自自動補償功能能。發(fā)展變頻電機機驅(qū)動系統(tǒng)及及二次調(diào)節(jié)技技術(shù)。輕量化、小小型化、節(jié)能能元器件。3更為集成化、、模塊化、智智能化和網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化?！簟簟粲呻娮又苯涌乜刂频脑⒌玫綇V泛采采用借助現(xiàn)場總線線，實現(xiàn)高水水平的信息傳傳遞，可以對對流體傳動及及控制大系統(tǒng)統(tǒng)實現(xiàn)綜合多多目標最優(yōu)控控制——效率最