機(jī)械設(shè)計(jì)第三章

1、液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)191817161415139112143657810121615911磨床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)磨床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 液壓泵油箱油箱液壓缸液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)3.1液壓缸液壓缸3.2 液壓與氣壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是將流體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的元件。它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)或旋轉(zhuǎn)（或擺動(dòng)）運(yùn)動(dòng)，其輸出為力與速度，或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。例如機(jī)械運(yùn)動(dòng)與液壓缸與液壓缸液壓馬達(dá)是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置, 是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作旋轉(zhuǎn)（或擺動(dòng)）運(yùn)動(dòng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。一、工作原理KCJJ 原理上講，液壓泵可以作液壓馬達(dá)用，液壓馬達(dá)也可作液壓泵用。但事實(shí)上同類(lèi)型的液壓泵和液壓馬達(dá)

2、雖然在結(jié)構(gòu)上相似，但由于兩者的工作情況不同，使得兩者在結(jié)構(gòu)上也有某些差異。1.1.液壓馬達(dá)一般需要正反轉(zhuǎn)，所以在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有液壓馬達(dá)一般需要正反轉(zhuǎn)，所以在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有對(duì)稱(chēng)性，而液壓泵一般是單方向旋轉(zhuǎn)的，沒(méi)有這一要求。對(duì)稱(chēng)性，而液壓泵一般是單方向旋轉(zhuǎn)的，沒(méi)有這一要求。3.3.液壓馬達(dá)要求能在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)正常工作，因此，液壓馬達(dá)要求能在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)正常工作，因此，應(yīng)采用液動(dòng)軸承或靜壓軸承。因?yàn)楫?dāng)馬達(dá)速度很低時(shí)，應(yīng)采用液動(dòng)軸承或靜壓軸承。因?yàn)楫?dāng)馬達(dá)速度很低時(shí)，若采用動(dòng)壓軸承，就不易形成潤(rùn)滑滑膜。若采用動(dòng)壓軸承，就不易形成潤(rùn)滑滑膜。2.2.為了減小吸油阻力，減小徑向力，一般液壓泵的吸油

3、為了減小吸油阻力，減小徑向力，一般液壓泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液壓馬達(dá)低壓腔的壓力稍高于口比出油口的尺寸大。而液壓馬達(dá)低壓腔的壓力稍高于大氣壓力，所以沒(méi)有上述要求。大氣壓力，所以沒(méi)有上述要求。4.4.葉片泵依靠葉片跟轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力葉片泵依靠葉片跟轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力使葉片始終貼緊定子的內(nèi)表面，起封油作用，形成工作使葉片始終貼緊定子的內(nèi)表面，起封油作用，形成工作容積。容積。5.5.液壓泵在結(jié)構(gòu)上需保證具有自吸能力，而液壓液壓泵在結(jié)構(gòu)上需保證具有自吸能力，而液壓馬達(dá)就沒(méi)有這一要求。馬達(dá)就沒(méi)有這一要求。6.6.液壓馬達(dá)必須具有較大的起動(dòng)扭矩。所謂起動(dòng)液壓馬達(dá)必須具有較

4、大的起動(dòng)扭矩。所謂起動(dòng)扭矩，就是馬達(dá)由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，馬達(dá)軸上所扭矩，就是馬達(dá)由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，馬達(dá)軸上所能輸出的扭矩，該扭矩通常大于在同一工作壓差能輸出的扭矩，該扭矩通常大于在同一工作壓差時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)下的扭矩，所以，為了使起動(dòng)扭時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)下的扭矩，所以，為了使起動(dòng)扭矩盡可能接近工作狀態(tài)下的扭矩，要求馬達(dá)扭矩矩盡可能接近工作狀態(tài)下的扭矩，要求馬達(dá)扭矩的脈動(dòng)小，內(nèi)部摩擦小。的脈動(dòng)小，內(nèi)部摩擦小。 由于液壓馬達(dá)與液壓泵具有上述不同的特點(diǎn)，使由于液壓馬達(dá)與液壓泵具有上述不同的特點(diǎn)，使得很多類(lèi)型的液壓馬達(dá)和液壓泵不能互逆使用。得很多類(lèi)型的液壓馬達(dá)和液壓泵不能互逆使用。二、分類(lèi)按額定轉(zhuǎn)速按排量能否

5、改變高速 500r/min齒輪式螺桿式葉片式軸向柱塞式特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)速和換向的靈敏動(dòng)，調(diào)速和換向的靈敏度高。通常高速液壓馬度高。通常高速液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不大達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不大( (僅僅幾十牛幾十牛米到幾百米到幾百牛牛米米) )，所以又稱(chēng)為，所以又稱(chēng)為高速小轉(zhuǎn)矩高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)。低速 500r/min軸向柱塞式齒輪式葉片式徑向柱塞式特點(diǎn)是排量大、體積大、特點(diǎn)是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速低( (有時(shí)可達(dá)每分種有時(shí)可達(dá)每分種幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)) )，因，因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，

6、不需要減速裝置，使傳動(dòng)不需要減速裝置，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，通常低速機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大( (可達(dá)幾千到幾萬(wàn)?？蛇_(dá)幾千到幾萬(wàn)牛頓頓米米) )，所以又稱(chēng)為低，所以又稱(chēng)為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。變量液壓馬達(dá)定量液壓馬達(dá)三、液壓馬達(dá)圖形符號(hào)四、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)1、工作壓力和額定壓力工作壓力和額定壓力 工作壓力工作壓力 p 大小取決于馬達(dá)負(fù)載。大小取決于馬達(dá)負(fù)載。 額定壓力額定壓力 ps 能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。1MtMVMMMMqqqqqqq 2、流量與容積效率流量與容積效率 實(shí)際流量實(shí)際流量 qMq

7、Mtq qMt為理論流量，為理論流量， q 為泄漏。為泄漏。 容積效率容積效率3 3、排量與轉(zhuǎn)速、排量與轉(zhuǎn)速 排量排量V V是是MVMV等于等于1 1 時(shí)輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。時(shí)輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。4 4、轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率、轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 T TM MT TMtMt-T-T 理論輸出轉(zhuǎn)矩理論輸出轉(zhuǎn)矩 T TMtMtp V / 2p V / 2機(jī)械效率機(jī)械效率MmMmT TM M/T/TMtMt5 5、功率與總效率、功率與總效率M M P PMoMo/ P/ Pmimi PMo PMo為馬達(dá)輸出功率，為馬達(dá)輸出功率，PmiPmi為馬達(dá)輸入功率。為馬達(dá)輸入功率

8、。6 6、制動(dòng)性能、制動(dòng)性能當(dāng)液壓馬達(dá)用于提升重物或驅(qū)動(dòng)車(chē)輪時(shí)，為了防止當(dāng)液壓馬達(dá)用于提升重物或驅(qū)動(dòng)車(chē)輪時(shí)，為了防止停止時(shí)重物下落或車(chē)輪下滑，對(duì)制動(dòng)性能有一定的停止時(shí)重物下落或車(chē)輪下滑，對(duì)制動(dòng)性能有一定的要求。常用液壓馬達(dá)額定轉(zhuǎn)矩下馬達(dá)的進(jìn)出油口被要求。常用液壓馬達(dá)額定轉(zhuǎn)矩下馬達(dá)的進(jìn)出油口被切斷時(shí)的馬達(dá)軸的滑動(dòng)值來(lái)評(píng)價(jià)馬達(dá)的制動(dòng)性能。切斷時(shí)的馬達(dá)軸的滑動(dòng)值來(lái)評(píng)價(jià)馬達(dá)的制動(dòng)性能。顯然，滑動(dòng)值小，制動(dòng)性能好。顯然，滑動(dòng)值小，制動(dòng)性能好。五、幾種液壓馬達(dá)-齒輪馬達(dá)當(dāng)高壓油當(dāng)高壓油p進(jìn)入馬進(jìn)入馬達(dá)的高壓腔時(shí)，處達(dá)的高壓腔時(shí)，處于高壓腔的輪齒受于高壓腔的輪齒受到壓力油的作用，到壓力油的作用，根據(jù)它們的受

9、力情根據(jù)它們的受力情況，齒輪按圖示方?jīng)r，齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)。油液被帶向旋轉(zhuǎn)。油液被帶到低壓腔到低壓腔。葉片馬達(dá)高壓油進(jìn)入由葉片高壓油進(jìn)入由葉片 定子定子 轉(zhuǎn)子組成的轉(zhuǎn)子組成的密閉空間，根據(jù)它密閉空間，根據(jù)它們的受力情況，推們的受力情況，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，反應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，反應(yīng)靈敏，但泄露大。靈敏，但泄露大。軸向柱塞馬達(dá)軸向柱塞馬達(dá)和軸向柱塞泵是互逆的。軸向柱塞馬達(dá)和軸向柱塞泵是互逆的。改變斜盤(pán)傾角的方向，可改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。改變斜盤(pán)傾角的方向，可改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。擺動(dòng)液壓馬達(dá)液壓缸又稱(chēng)為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。液壓

10、缸應(yīng)用液壓缸應(yīng)用三梁四柱式壓力機(jī)三梁四柱式壓力機(jī)液壓缸應(yīng)用塑料注射成型機(jī)塑料注射成型機(jī)一、液壓缸的類(lèi)型和特點(diǎn)液壓缸液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式按其結(jié)構(gòu)形式可以分為活塞缸、柱塞缸和可以分為活塞缸、柱塞缸和伸縮缸等很多類(lèi)型?；钊揭簤焊子挚煞譃殡p活伸縮缸等很多類(lèi)型。活塞式液壓缸又可分為雙活塞桿液壓缸和單活塞桿液壓缸。塞桿液壓缸和單活塞桿液壓缸。按作用方式按作用方式分為單作用式和雙作用式，前者只有分為單作用式和雙作用式，前者只有一個(gè)方向是液壓驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)方向則由彈簧或重一個(gè)方向是液壓驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)方向則由彈簧或重量來(lái)完成，后者是兩個(gè)方向都由液壓驅(qū)動(dòng)。量來(lái)完成，后者是兩個(gè)方向都由液壓驅(qū)動(dòng)。特點(diǎn)：它們輸入壓力和流量

11、，輸出力和速度。特點(diǎn)：它們輸入壓力和流量，輸出力和速度。二、雙活塞桿式液壓缸活塞兩端都有一根直徑相等的活塞桿伸出的液壓缸稱(chēng)為雙桿式活活塞兩端都有一根直徑相等的活塞桿伸出的液壓缸稱(chēng)為雙桿式活塞缸，它一般由缸體、缸蓋、活塞、活塞桿和密封件等零件構(gòu)成。塞缸，它一般由缸體、缸蓋、活塞、活塞桿和密封件等零件構(gòu)成。根據(jù)安裝方式不同可分為根據(jù)安裝方式不同可分為缸筒固定式缸筒固定式和和活塞桿固定式活塞桿固定式兩種。兩種。有有效效行行程程l整個(gè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍為整個(gè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍為3l工作臺(tái)的移動(dòng)范圍工作臺(tái)的移動(dòng)范圍2l二、雙活塞桿式液壓缸1.p q2.p qDd1F1v12124/()qAvqDd22111

12、212()()()4FA ppDdpp三、單活塞桿式液壓缸活塞只有一端帶活塞桿，單桿液壓缸也有缸體固定和活塞活塞只有一端帶活塞桿，單桿液壓缸也有缸體固定和活塞桿固定兩種形式，但它們的工作臺(tái)移動(dòng)范圍都是活塞有效桿固定兩種形式，但它們的工作臺(tái)移動(dòng)范圍都是活塞有效行程的兩倍。行程的兩倍。三、單活塞桿式液壓缸1124/qvq AD2211122122().44Fp Ap AppDpd22224/()qvq ADd2221221121().44Fp Ap AppDpd三、單活塞桿式液壓缸如果單桿活塞缸在其左右兩腔都如果單桿活塞缸在其左右兩腔都接通高壓油時(shí)稱(chēng)為：接通高壓油時(shí)稱(chēng)為：差動(dòng)連接差動(dòng)連接，此缸稱(chēng)為

13、差動(dòng)油缸。此缸稱(chēng)為差動(dòng)油缸。231121().4Fp AApd311qqqvAA總32qv A32124()qqvAAd如果要求往返速度如果要求往返速度v3=v222244()qqDdd2Dd四、柱塞缸它只能實(shí)現(xiàn)它只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向一個(gè)方向的液壓傳動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要靠外的液壓傳動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要靠外力。若需要實(shí)現(xiàn)力。若需要實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)雙向運(yùn)動(dòng)，則必須成對(duì)使用。這種，則必須成對(duì)使用。這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，因此缸筒的內(nèi)壁不需精加工，它特導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，因此缸筒的內(nèi)壁不需精加工，它特別適用于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。別適用于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合

14、。24FpApd24qqvAd五、伸縮缸伸縮缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸套裝而成（多套伸縮缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸套裝而成（多套缸），前一級(jí)活塞缸的活塞桿內(nèi)孔是后一級(jí)缸），前一級(jí)活塞缸的活塞桿內(nèi)孔是后一級(jí)活塞缸的缸筒，伸出時(shí)可獲得很長(zhǎng)的工作行活塞缸的缸筒，伸出時(shí)可獲得很長(zhǎng)的工作行程，縮回時(shí)可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸，伸縮缸程，縮回時(shí)可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸，伸縮缸被廣泛用于起重運(yùn)輸車(chē)輛上。被廣泛用于起重運(yùn)輸車(chē)輛上。五、伸縮缸伸縮缸可以單作用式，也可為雙作用式，前者靠外伸縮缸可以單作用式，也可為雙作用式，前者靠外力回程，后者靠液壓回程。伸縮缸的外伸動(dòng)作是逐力回程，后者靠液壓回程。伸縮缸的外伸動(dòng)作是逐級(jí)進(jìn)行的。首先是最

15、大直徑的缸筒以最低的油液壓級(jí)進(jìn)行的。首先是最大直徑的缸筒以最低的油液壓力開(kāi)始外伸，當(dāng)?shù)竭_(dá)行程終點(diǎn)后，稍小直徑的缸筒力開(kāi)始外伸，當(dāng)?shù)竭_(dá)行程終點(diǎn)后，稍小直徑的缸筒開(kāi)始外伸，直徑最小的末級(jí)最后伸出。隨著工作級(jí)開(kāi)始外伸，直徑最小的末級(jí)最后伸出。隨著工作級(jí)數(shù)變大，外伸缸筒直徑越來(lái)越小，工作油液壓力隨數(shù)變大，外伸缸筒直徑越來(lái)越小，工作油液壓力隨之升高，工作速度變快。之升高，工作速度變快。六、其他缸增壓缸（增壓器）增壓比為大活增壓比為大活塞與小柱塞的塞與小柱塞的面積比面積比22baDppd增壓能力增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。增是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。增壓缸作為油路中的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，用于使

16、低壓系壓缸作為油路中的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，用于使低壓系統(tǒng)能滿足局部高壓油路的要求。統(tǒng)能滿足局部高壓油路的要求。六、其他缸增速缸增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，活塞缸的增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，活塞缸的活塞內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒活塞內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時(shí)，活塞將快速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)液上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時(shí)，活塞將快速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)液壓油同時(shí)進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時(shí)，活塞慢速運(yùn)動(dòng)。壓油同時(shí)進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時(shí)，活塞慢速運(yùn)動(dòng)。七、搖擺式液壓缸當(dāng)通入液壓油，它當(dāng)通入液壓油，它的主軸能輸出小于的主軸能輸出小于360360的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的缸

17、稱(chēng)為擺動(dòng)式液的缸稱(chēng)為擺動(dòng)式液壓缸。壓缸。單葉片式單葉片式 擺動(dòng)角度較大，可達(dá)擺動(dòng)角度較大，可達(dá)300300雙葉片式雙葉片式 擺動(dòng)角度一般小于擺動(dòng)角度一般小于150150。輔助運(yùn)動(dòng)：送料和轉(zhuǎn)位裝置、輔助運(yùn)動(dòng)：送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機(jī)械手以及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)械手以及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。八、液壓缸的技術(shù)特點(diǎn)1 1、緩沖裝置、緩沖裝置當(dāng)活塞快速運(yùn)動(dòng)到接近缸蓋時(shí)，增大排油阻當(dāng)活塞快速運(yùn)動(dòng)到接近缸蓋時(shí)，增大排油阻 力，液壓缸的排油腔產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，力，液壓缸的排油腔產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，使活塞減速，從而避免與缸蓋快速相撞。使活塞減速，從而避免與缸蓋快速相撞。八、液壓缸的技術(shù)特點(diǎn)2 2、密封、密封八、液壓缸的

18、技術(shù)特點(diǎn)3 3、排氣裝置、排氣裝置本本 章章 小小 結(jié)結(jié)1 1、液壓馬達(dá)（液壓缸）的工作原理；、液壓馬達(dá)（液壓缸）的工作原理；2 2、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)：工作壓力、額定壓力、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)：工作壓力、額定壓力、排量、理論流量、實(shí)際流量、容積效率、轉(zhuǎn)速、排量、理論流量、實(shí)際流量、容積效率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率、功率、總效率轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率、功率、總效率3 3、常用液壓缸雙活塞桿液壓缸、單活塞桿液壓、常用液壓缸雙活塞桿液壓缸、單活塞桿液壓 缸工作特點(diǎn)缸工作特點(diǎn)4 4、差動(dòng)連接的工作特點(diǎn)；、差動(dòng)連接的工作特點(diǎn)；5 5、液壓馬達(dá)的職能符號(hào)。、液壓馬達(dá)的職能符號(hào)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。明辨