李亞杰汽車機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目6汽車液壓傳動(dòng)分析任務(wù)6.1液壓傳動(dòng)工作原理分析液壓千斤頂是一種采用液壓缸作為剛性頂舉件的千斤頂，它是一種構(gòu)造簡單、質(zhì)量輕、便于攜帶、移動(dòng)方便，用以起升重物的簡單起重設(shè)備。液壓千斤頂采用的工作原理就是液壓傳動(dòng)工作原理。學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)工作原理知識，能為學(xué)習(xí)汽車有關(guān)液壓傳動(dòng)知識打下必要的理論基礎(chǔ)。【任務(wù)描述】液壓千斤頂

黏性

當(dāng)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，液體內(nèi)部各流層之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為液體的黏性。粘性的大小可用黏度來衡量。一、油液的特性與液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.油液的特性

壓縮性

液體受壓力作用發(fā)生體積變化的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。一般中、低壓液壓系統(tǒng)，其液體的可壓縮性很小。因而可以認(rèn)為液體是“不可壓縮”的。而在壓力變化很大的高壓系統(tǒng)中，就需要考慮液體可壓縮性的影響。當(dāng)液體中混入空氣時(shí)，可壓縮性將顯著增加，并將嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的工作性能，因而在液壓系統(tǒng)中應(yīng)使油液中的空氣含量減少到最低限度。①

易于在較大的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。②

易于獲得很大的力或力矩，因此承載能力大。③

在功率相同的情況下，液壓傳動(dòng)的體積小、質(zhì)量輕、動(dòng)作靈敏、慣性小。④

傳動(dòng)平穩(wěn)、吸振能力強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向和過載保護(hù)。⑤

操縱簡便，易于采用電氣、液壓聯(lián)合控制以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。⑥

采用油液為工作介質(zhì)，系統(tǒng)的零部件之間能自行潤滑，使用壽命長。⑦

液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。2.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)①

漏油等因素會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性。②

液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體黏性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。③

為了減少泄漏，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。（2）缺點(diǎn)二、油液壓力的產(chǎn)生和壓力傳遞1—活塞

2—油液

3—壓力表油液2被裝在密封容器內(nèi)，如果活塞1上不加任何重力（外力或負(fù)載），并且忽略油液和活塞的質(zhì)量，這時(shí)壓力表3上的指針指在“0”位，這表明油液沒有壓力。如果在活塞上逐漸增加外力F，可以看到壓力表上的指針開始偏轉(zhuǎn)，并且偏轉(zhuǎn)角度隨著F的增大而增加，這表明油液有了壓力，這個(gè)壓力的產(chǎn)生是外力作用的結(jié)果。外力越大，油液壓力也越大。

液體的靜壓力

靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。靜壓力在液壓傳動(dòng)中簡稱壓力，在物理學(xué)中則稱為壓強(qiáng)。單位：Pa（N/m2）1MPa=103kPa=106Pa液體靜壓力有兩個(gè)重要特性:（1）垂直并指向于承壓表面

∵液體在靜止?fàn)顟B(tài)下不呈現(xiàn)粘性，

∴內(nèi)部不存在切向剪應(yīng)力而只有法向應(yīng)力。

（2）各向壓力相等

∵有一向壓力不等，液體就會(huì)流動(dòng)，

∴各向壓力必須相等。

靜壓力的傳遞

帕斯卡原理：在密閉容器內(nèi)，由外力作用產(chǎn)生的壓力可以等值同時(shí)傳遞到液體內(nèi)所有各點(diǎn)。FPF液壓系統(tǒng)中的壓力取決于負(fù)載，壓力形成的過程是從無到有、從小到大，最后達(dá)到額定壓力。額定壓力應(yīng)符合公稱壓力系列：1.0kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.3kPa，10kPa，16kPa，25kPa，40kPa，63kPa，100kPa…；1.0MPa，1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa，6.3MPa，10MPa，12.5MPa，16MPa，20MPa，25MPa，31.5MPa，40MPa，50MPa…。

系統(tǒng)壓力的建立1—各種液壓閥2—固定擋鐵1.流量和平均流速

單位時(shí)間內(nèi)流過管道或液壓元件某一截面的油液體積，稱為體積流量（簡稱流量），用qv表示。單位：m3/s。

平均流速：三、液體流動(dòng)知識流速：結(jié)論：①由于油液的不可壓縮性，在液壓缸內(nèi)油液的流速即是活塞（或液壓缸）的運(yùn)動(dòng)速度。②油液在管道內(nèi)的流速或活塞（或液壓缸）的運(yùn)動(dòng)速度v，僅與作用面積A及流量qv兩個(gè)因素有關(guān)，而與壓力大小無關(guān)。③管道的通流面積或液壓缸的有效作用面積A一定時(shí)，活塞（或液壓缸）的運(yùn)動(dòng)速度v，取決于進(jìn)入管道或液壓缸內(nèi)的流量qv。連續(xù)性方程①在同一管道中流動(dòng)的油液，流過任一截面的流量相等。

②等徑管道中流動(dòng)的油液，其進(jìn)入管道的平均流速與流出管道的平均流速相等。

③變徑管道中流動(dòng)的油液，其平均流速隨流經(jīng)截面的變化而變化，截面積小，平均流速大；截面積大，平均流速小。結(jié)論：液體流動(dòng)的連續(xù)性原理:2.液阻和壓力損失

由于流動(dòng)油液各質(zhì)點(diǎn)之間以及油液與管壁之間的摩擦與碰撞會(huì)產(chǎn)生阻力，這種阻力叫液阻。系統(tǒng)存在液阻，油液流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，主要表現(xiàn)為壓力損失（包括沿程損失和局部壓力損失）。

油液在管道中流動(dòng)，由于液阻造成壓力損失，會(huì)帶來功率損失，進(jìn)而油液發(fā)熱黏度減小而引起泄漏增加，甚至使液壓元件受熱膨脹而“卡死”。因此，應(yīng)盡量減少液阻，以減少壓力損失。液阻也有可以利用的方面，如某些液壓元件是利用液阻來實(shí)現(xiàn)流量和壓力控制的，以及利用液阻來實(shí)現(xiàn)緩沖等。3.泄漏和流量損失

從液壓元件密封間隙漏過少量油液的現(xiàn)象稱泄漏。泄漏分內(nèi)泄漏和外泄漏，泄漏必然引起流量損失。1-低壓區(qū)2-高壓區(qū)3-外泄漏4-內(nèi)泄漏四、液壓傳動(dòng)的工作原理1—杠桿手柄

2—小液壓缸

3—小活塞

4、7—單向閥

5—吸油管

6、10—管道

8—大活塞

9—大液壓缸

11—截止閥

12—油箱由液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砜芍?，小液壓?、小活塞3、單向閥4和7一起完成吸油與壓油，將杠桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能輸出，稱為（手動(dòng)）液壓泵。大液壓缸9、大活塞8將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，頂起重物，稱為液壓缸（執(zhí)行元件）。這種在密封容器內(nèi)，利用受壓液體傳遞壓力能，再通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)，把壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而做功的傳動(dòng)方式，稱為液壓傳動(dòng)。綜上分析，液壓傳動(dòng)的工作原理包含3點(diǎn)：①

以油液作為工作介質(zhì)，通過油液內(nèi)部的壓力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。②

傳遞過程中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換。③

傳遞必須在密封容器內(nèi)進(jìn)行，而且密封容積要發(fā)生變化。

（1）動(dòng)力元件--液壓泵，將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，作為系統(tǒng)供油能源裝置。（2）執(zhí)行元件--液壓缸（或液壓馬達(dá)），將流體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而對負(fù)載作功。（3）控制元件--各種控制閥，用以控制流體的方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作任務(wù)。（4）輔助元件--油箱、油管、濾油器以及各種信號轉(zhuǎn)換器等，保證系統(tǒng)正常工作。（5）工作介質(zhì)--液壓油。

五、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與圖形符號1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成液壓泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。齒輪泵柱塞泵（1）動(dòng)力元件液壓缸液壓馬達(dá)液壓缸、液壓馬達(dá)：將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。（2）執(zhí)行元件（3）控制元件壓力閥、方向閥、流量閥：控制液壓系統(tǒng)的壓力、方向、流量。換向閥溢流閥過濾器壓力表（4）輔助元件各種油管、油箱、過濾器等：保證液壓系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地工作。（5）工作介質(zhì)液壓油：傳遞能量。2.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

1—油箱2—過濾器3—液壓泵4—溢流閥5—節(jié)流閥6—換向閥7—液壓缸8—工作臺(tái)（a）系統(tǒng)原理示意圖（b）系統(tǒng)原理圖在工程實(shí)際中，除某些特殊情況外，一般都采用液壓元件的圖形符號來繪制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖，其表達(dá)簡單明了，便于繪制。左圖所示為采用國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T786.1-2021）規(guī)定的液壓圖形符號繪制的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖。液壓圖形符號只表示元件功能及連接系統(tǒng)的通路，不表示元件實(shí)際結(jié)構(gòu)、參數(shù)和元件在機(jī)器中的實(shí)際安裝位置等，符號表示的是元件未受激勵(lì)的狀態(tài)（初始狀態(tài)）。機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖【任務(wù)實(shí)施】序號液壓傳動(dòng)工作原理分析及液壓千斤頂組成與工作原理分析1液壓傳動(dòng)工作原理分析①以

作為工作介質(zhì)，通過油液內(nèi)部的

來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。②傳遞過程中必須經(jīng)過

次能量轉(zhuǎn)換。③傳遞必須在