液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸

液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸1、液壓缸的運動狀況、缸固定和桿固定的特點；2、雙作用單活塞桿液壓缸的推力及速度的計算；3、差動油缸的設(shè)計及計算。本章重點1、活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸；2、雙作用單活塞桿液壓缸；3、差動連接和差動油缸。本章難點液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸11、液壓缸的運動狀況、缸固定和桿固定的特點；2、雙作用單活塞桿液壓缸的推力及速度的計算；3、差動油缸的設(shè)計及計算。本章重點1、活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸；2、雙作用單活塞桿液壓缸；3、差動連接和差動油缸。本章難點1、液壓缸的運動狀況、缸固定和桿固定的特點；本章重點12液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的作用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運動或往復(fù)擺動。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。第三章液壓缸*液壓缸的特點和作用前一章所學(xué)的液壓馬達(dá)也是一種執(zhí)行元件，它是將輸入的壓力油使輸出軸作旋轉(zhuǎn)運動，將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)回轉(zhuǎn)的機(jī)械能。液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的作用是將液壓能3液壓缸有多種形式，按其作用方式分類，分為單作用式和雙作用式兩大類。單作用液壓缸是指利用液壓油推動活塞(柱塞)作一個方向運動，而反向運動則依靠重力或彈簧力等實現(xiàn)。雙作用液壓缸是指正、反兩個方向的運動都依靠壓力油來實現(xiàn)。*液壓缸的類型第三章液壓缸液壓缸有多種形式，按其作用方式分類，分為單作用式4活塞式液壓缸(pistoncylinder)應(yīng)用最多。根據(jù)移動和擺動分類移動式液壓缸擺動式液壓缸vFωT第三章液壓缸液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類活塞式柱塞式擺動式伸縮式活塞式液壓缸(pistoncylinder)應(yīng)用最多。5高壓液壓缸，其額定壓力為25～32MPa；一般用于油壓機(jī)一類機(jī)械液壓缸按不同的使用壓力分類中低壓液壓缸中高壓液壓缸高壓液壓缸中低壓液壓缸，額定壓力為2.5～6.3MPa；一般用于機(jī)床類機(jī)械中高壓液壓缸，其額定壓力為10～16MPa；一般用于建筑車輛和飛機(jī)上第三章液壓缸高壓液壓缸，其額定壓力為25～32MPa；液壓缸按不同的6一、活塞式液壓缸§3—1移動式液壓缸二、柱塞式液壓缸三、復(fù)合式液壓缸四、伸縮式液壓缸第三章液壓缸一、活塞式液壓缸§3—1移動式液壓缸二、柱塞式液壓缸三、7一、活塞式液壓缸(pistoncylinder)p68

活塞式液壓缸按作用方式分有單作用、雙作用之分；雙作用又分雙作用雙活塞桿和雙作用單活塞桿。按其安裝方式不同，又分缸固定式和活塞桿固定式兩種：

活塞式液壓缸單作用雙作用雙作用雙活塞桿雙作用單活塞桿第三章液壓缸一、活塞式液壓缸(pistoncylinder)p688單作用活塞缸——工作時靠壓力油推動，返回時靠自重(或彈簧)的作用實現(xiàn)。1、單作用活塞式液壓缸(one-waycylinder)1）圖形符號單作用式伸縮缸動畫單作用活塞缸——工作時靠壓力油推動，返回時靠1、單作用92）結(jié)構(gòu)：由1缸體、2活塞、3活塞桿、密封、4缸蓋等組成4123第三章液壓缸2）結(jié)構(gòu)：由1缸體、2活塞、3活塞桿、密封、4缸蓋等組成41103）基本計算（速度v和推力F計算）（若不考慮泄漏）

p1

DvFq第三章液壓缸3）基本計算（速度v和推力F計算）p1DvFq第三章11

雙作用活塞式液壓缸又分雙作用雙活塞桿、雙作用單活塞桿兩種；根據(jù)安裝方式不同又有缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。

2、雙作用活塞式液壓缸(double-actingcylinder)雙作用活塞式液壓缸雙作用雙活塞桿雙作用單活塞桿液壓缸固定式活塞桿固定式液壓缸固定式活塞桿固定式雙作用活塞式液壓缸又分雙作用雙活塞桿、雙作用單活塞桿12雙作用雙桿缸固定雙作用雙桿桿固定雙作用雙桿缸固定雙作用雙桿桿固定131）雙作用雙活塞桿式液壓缸①液壓缸固定式工作原理(如圖)

壓力油p1流量為q從a口進(jìn)入缸左腔，當(dāng)液壓油的作用力克服阻力后，活塞和與之相連的工作臺一起從左向右運動，缸右腔的油液(p2)則從b口流出，若改變進(jìn)油方向，液壓油從b口流入缸右腔，工作臺的運動反向。p1qap2b第三章液壓缸1）雙作用雙活塞桿式液壓缸①液壓缸固定式工作原理(如圖)14②活塞桿固定式工作原理(如圖)壓力p1的液壓油從孔口a流入缸左腔，缸筒和工作臺從右向左運動，缸右腔的油液(p2)則從孔口b流出，改變進(jìn)油方向，液壓油從b口流入缸右腔，缸體向右運動。abp1qp2第三章液壓缸②活塞桿固定式工作原理(如圖)壓力p1的液壓油從孔口15③推力及速度計算雙桿活塞缸的兩個活塞桿的直徑通常是相等的(直徑用d表示)，故其左右兩腔的有效工作面積也是相等的(缸筒直徑用D表示)。當(dāng)進(jìn)入液壓缸的流量相同時，其往返(正反)速度相等；（3—14）第三章液壓缸③推力及速度計算雙桿活塞缸的兩個活塞桿的直16當(dāng)進(jìn)入液壓缸的壓力相同時，正反兩方向的推力相等；（3—13）式中：A—液壓缸的有效工作面積；p2—回油腔壓力。

—液壓缸的機(jī)械效率；—液壓缸的容積效率；D

—活塞的直徑；d

—活塞桿的直徑；q

—輸入液壓缸的流量；p1—進(jìn)油腔壓力；第三章液壓缸當(dāng)進(jìn)入液壓缸的壓力相同時，正反兩方向的推力相等；（3—13）174—工作臺(不屬于液壓缸組成部分)4vFvF1—缸筒2—活塞桿3—活塞雙作用雙桿液壓缸固定工作臺的最大活動范圍是活塞有效行程L的3倍。4—工作臺(不屬于液壓缸組成部分)4vFvF1—缸筒2—活塞18vvFF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺雙作用雙桿活塞桿固定工作臺的最大活動范圍是缸有效行程L的2倍vvFF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺雙作用雙桿活塞桿固定工作19④雙作用雙活塞桿式液壓缸的圖形符號第三章液壓缸④雙作用雙活塞桿式液壓缸的圖形符號第三章液壓缸20⑤雙作用雙活塞桿式液壓缸的特性歸納:(1)計算公式：無論是缸固定還是桿固定計算速度和推力的公式相同；(3)最大活動范圍：缸固定、桿固定時工作臺的最大活動范圍不同；(缸固定3L,桿固定2L)；(2)圖形符號：無論是缸固定還是桿固定圖形符號相同；(4)應(yīng)用：缸固定安裝方式占地面積大，常用于小型機(jī)床(設(shè)備)。

桿固定占地面積較小，適用于中型及大型機(jī)床(設(shè)備)

。⑤雙作用雙活塞桿式液壓缸的特性歸納:(1)計算公式：(212)雙作用單活塞桿式液壓缸如圖所示，單桿活塞缸也有缸固定式和桿固定式兩種安裝方式，無論是缸固定式還是桿固定式，其工作臺的最大活動范圍都是活塞(缸筒)有效行程L的2倍。

單桿活塞缸由于左右兩腔的有效工作面積不相等，所以兩腔所產(chǎn)生的推力和左右方向的速度不相等。第三章液壓缸2)雙作用單活塞桿式液壓缸如圖所示，單桿活塞缸也有缸22雙作用單桿活塞缸缸固定式—缸筒—活塞桿3—活塞—工作臺工作臺的最大活動范圍是有效行程L的2倍雙作用單桿活塞缸缸固定式—缸筒—活塞桿3—活塞—工作臺工作臺23雙作用單桿活塞缸桿固定式—缸筒—活塞桿3—活塞4—工作臺工作臺的最大活動范圍是有效行程L的2倍雙作用單桿活塞缸桿固定式—缸筒—活塞桿3—活塞4—工作臺工作24雙作用單活塞桿液壓缸A1A2v1F1v2F2雙作用單活塞桿液壓缸A1A2v1F1v2F225壓力油為p1進(jìn)入無桿腔，推動活塞向右運動速度為v1，回油壓力p2，則推力F1為：若不計回油壓力，p2=0，則：（3—15）①

壓力油進(jìn)入無桿腔(以無桿腔作為工作油腔)壓力油為p1進(jìn)入無桿腔，推動活塞向右運動速度為v1，回油壓26若輸入的油液流量為q，則速度v1為：(3—16)第三章液壓缸若輸入的油液流量為q，則速度v1為：(3—16)第三章液27②壓力油進(jìn)入有桿腔(以有桿腔作為工作油腔)（3—17）

若不計回油壓力,p2=0，則：

推力為F2，速度為v2，即：②壓力油進(jìn)入有桿腔(以有桿腔作為工作油腔)（3—17）28速度v2為：

(3—18)第三章液壓缸速度v2為：(3—18)第三章液壓缸29工程實用上常把兩方向上的速度v2和v1的比值稱為速度比，并記為，即：（3—19）在已知活塞的直徑D和速比，可確定活塞桿的直徑d值，速比越大，活塞桿的直徑d越大。工程實用上常把兩方向上的速度v2和v1的比值稱為30③雙作用單活塞桿式液壓缸的圖形符號④雙作用單活塞桿式液壓缸的特性歸納:(1)計算速度和推力的公式不相同（v1，v2；F1，F(xiàn)2）；(2)無論是缸固定還是桿固定圖形符號相同；(3)缸固定和桿固定時工作臺的最大活動范圍相同(2L)。

第三章液壓缸③雙作用單活塞桿式液壓缸的圖形符號④雙作用單活塞桿式液壓31雙作用活塞式液壓缸特性歸納雙桿進(jìn)油方向不同時速度和推力的公式相同缸固定與桿固定的圖形符號相同缸固定與桿固定時工作臺的最大活動范圍不相同單桿進(jìn)油方向不同時速度和推力的公式不相同缸固定與桿固定的圖形符號相同缸固定與桿固定時工作臺的最的大活動范圍相同雙作用活塞式液壓缸特性歸納雙桿進(jìn)油方向不同時速度和推力的公式32速度和推力的計算公式

速度計算公式推力計算公式雙桿單桿以無桿腔進(jìn)壓力油以有桿腔進(jìn)壓力油速度和推力的計算公式速度計算公式推力計算公式雙桿單桿以無桿333、

差動油缸(cylinderwithdifferential)1）差動連接——當(dāng)雙作用單桿液壓缸左右兩腔同時通壓力油時，由于油缸左、右兩腔的有效工作面積不相等，兩腔的推力也不相等，從而產(chǎn)生差動運動，這種油路的連接形式稱差動連接。（簡單定義差動連接——雙作用單桿油缸左右兩腔相互接通并同時輸入壓力油時，稱為差動連接。)

第三章液壓缸3、

差動油缸(cylinderwithdiffere34第三章液壓缸第三章液壓缸35雙作用單桿液壓缸的差動連接qq'q+q'A1A2v3F3

雙作用單桿液壓缸的差動連接qq'q+q'A1A2v3F336①差動連接時的速度v3，推力F3

(3—22)解得

(3—21)第三章液壓缸①差動連接時的速度v3，推力F3(3—22)解得(37(3—20)（忽略兩腔連通油路的壓力損失時）

可見，差動連接時，實際起作用的有效面積是活塞桿的橫截面積A3，又稱差動面積(3—20)（忽略兩腔連通油路的壓力損失時）38差動連接的意義：采用差動連接時，不增大油泵的供油量卻可得到較大的速度。②活塞反向運動，其速度v2從上面推導(dǎo)可知，差動連接不能使運動反向.第三章液壓缸差動連接的意義：②活塞反向運動，其速度v2從上面推39要活塞反向運動必須進(jìn)行如下油路設(shè)計（見圖）這種的油路設(shè)計既可以差動連接，又可以反向運動。

A1A2Dd反向運動的速度v2要活塞反向運動必須進(jìn)行如下油路設(shè)計（見圖）這種的油路設(shè)計既可40③當(dāng)要求正反向運動速度相等時，

結(jié)論：把活塞桿的直徑d做成活塞直徑D的0.707倍的雙作用單桿缸，采用差動連接，可有速度v3，反向運動非差動連接，可有速度v2，且可得到正反向運動速度相等v2=v3。要使v2=v3，則：③當(dāng)要求正反向運動速度相等時，結(jié)論：把活塞桿的直徑d做成41定義：結(jié)構(gòu)尺寸滿足d=0.707D的雙作用單桿的液壓缸稱為差動油缸。差動油缸圖形符號為：2）差動油缸第三章液壓缸定義：差動油缸圖形符號為：2）差動油缸第三章液壓缸42差動油缸的特點：1.具有雙作用單桿的液壓缸的特點；2.具有d=0.707D結(jié)構(gòu)尺寸；差動油缸的意義：在用定量泵供油時，以無桿腔為工作油腔，采用差動連接，有正向運動速度v3，以有桿腔為工作油腔，不能采用差動連接，可以得到反向運動速度v2，且可使正反向運動的速度相等（v2=v3）。第三章液壓缸差動油缸的特點：1.具有雙作用單桿的液壓缸的特點；2.43二、柱塞式液壓缸p721、柱塞式液壓缸的特點柱塞式液壓缸為單作用缸，即工作時靠壓力油推動，返回靠彈簧或自重完成。優(yōu)點：缸內(nèi)壁不需精加工、工藝性好、成本低、制造容易。應(yīng)用：行程較長的場合，如導(dǎo)軌磨床、龍門刨床。若要求往復(fù)工作運動時，常將柱塞缸成對使用，即由兩個柱塞缸分別完成相反方向運動。第三章液壓缸二、柱塞式液壓缸p721、柱塞式液壓缸的特點柱塞式44單柱塞缸單向液壓驅(qū)動，回程靠外力。第三章液壓缸單柱塞缸單向液壓驅(qū)動，回程靠外力。第三章液壓缸45如上圖a)所示，柱塞式液壓缸只能單方向向右運動，反向退回時靠外力，如彈簧力、重力等完成。若要求往復(fù)工作運動時，常將柱塞缸成對使用，即由兩個柱塞缸分別完成相反方向運動。如圖b)所示。a)如上圖a)所示，柱塞式液壓缸只能單方向向右運動，反向退回46雙柱塞缸雙向液壓驅(qū)動第三章液壓缸雙柱塞缸雙向液壓驅(qū)動第三章液壓缸47b)第三章液壓缸b)第三章液壓缸483、推力和速度計算(3—23)2、柱塞液壓缸的圖形符號(3—24)FPvdq第三章液壓缸3、推力和速度計算(3—23)2、柱塞液壓缸的圖形符號49三、復(fù)合油缸

1、增力油缸由兩個單活塞桿缸串聯(lián)在一起，當(dāng)壓力油通入兩缸左腔時，串聯(lián)活塞向右運動，兩缸右腔的油液同時排出，其推力等于兩腔推力之和，即:式中：p1—進(jìn)油壓力；p2—回油壓力；第三章液壓缸三、復(fù)合油缸1、增力油缸式中：p1—進(jìn)油壓力；p2—50增力油缸第三章液壓缸增力油缸第三章液壓缸51若忽略回油壓力，即p2=0，則：

這種液壓缸用于徑向安裝尺寸受到限制而輸出力又要求很大的場合。增力油缸的圖形符號：若忽略回油壓力，即p2=0，則：這種液壓缸用于徑向安裝52增壓油缸又叫增壓器，在液壓系統(tǒng)中采用增壓油缸，可以在不增加高壓能源的情況下，獲得比液壓系統(tǒng)中能源壓力高得多的油壓力。2、增壓油缸增壓油缸增壓油缸動畫第三章液壓缸增壓油缸又叫增壓器，在液壓系統(tǒng)中采用增壓油缸53如圖所示為一種由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸，它是利用活塞和柱塞有效工作面積之差來使液壓系統(tǒng)中局部區(qū)域獲得高壓的。當(dāng)輸入活塞缸左腔的壓力油為pa，則柱塞缸右腔輸出的壓力為pb(3—27)pb>pa第三章液壓缸如圖所示為一種由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸，它是54式中—為增壓比，，它表示增壓油缸的增壓能力，增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。qb<qa

即

第三章液壓缸式中—為增壓比，，它表示增壓qb55四、伸縮式液壓缸p72

伸縮式液壓缸又稱為多級液壓缸，是由兩個或多個活塞套裝而成。它的前一級活塞缸的活塞是后一級活塞缸的缸筒，伸出時(按活塞1、2的有效工作面積由大到小依次伸出)，可獲得很長的工作行程，縮回時(按活塞有效工作面積由小到大依次縮回)長度則較短，故結(jié)構(gòu)較緊湊。第三章液壓缸四、伸縮式液壓缸p72伸縮式液壓缸又稱為多級液壓缸，56

圖4—9為雙作用式伸縮缸(亦有單作用式)。伸縮式液壓缸常用于工程機(jī)械(如翻斗汽車、起重機(jī)等)和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。

由于各級活塞的有效工作面積不同，在輸入液壓力和流量不變的情況下，液壓缸的推力和速度是分級變化的：先動作的活塞速度低、推力大；后動作的推力小、速度高。雙作用式伸縮缸動畫單作用式伸縮缸動畫第三章液壓缸圖4—9為雙作用式伸縮缸(亦有單作用式)。由于各級活57活塞1活塞2

（其它形式液壓缸，見教材自閱）活塞1活塞2（其它形式液壓缸，見教材自閱）58五、液壓缸的設(shè)計計算p741、液壓缸典型結(jié)構(gòu)2、液壓缸的組件3、液壓缸主要尺寸的計算和強(qiáng)度校核缸體組件活塞組件緩沖裝置排氣裝置密封裝置第三章液壓缸五、液壓缸的設(shè)計計算p741、液壓缸典型結(jié)構(gòu)2、液壓缸的59常有單葉片和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式，(也有多葉片式的)，擺動式液壓缸由缸筒1、葉片軸2、定位塊3和葉片4組成，見圖?！?—2擺動式液壓缸p77擺動式液壓缸也稱回轉(zhuǎn)式液壓缸或擺動馬達(dá)。第三章液壓缸常有單葉片和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式，(也有多葉片式的60—缸筒—葉片軸定位塊—葉片單葉片式擺動缸—缸筒—葉片軸定位塊—葉片單葉片式擺動缸61—葉片雙葉片式擺動缸—缸筒葉片軸定位塊—葉片雙葉片式擺動缸—缸筒葉片軸定位塊62擺動馬達(dá)（擺動缸）結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸雙葉片式單葉片式擺動缸動畫擺動馬達(dá)（擺動缸）結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸雙葉片式單葉片式擺63單葉片擺動缸，其擺動角度可達(dá)300°，雙葉片擺缸其擺動角最大可達(dá)150°。雙葉片擺動缸輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片的2倍，在同等條件下角速度則是單葉片的一半。圖形符號為：單葉片擺動缸，其擺動角度可達(dá)300°，雙葉片擺缸其64(3—33)(3—32)對單葉片擺動缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回轉(zhuǎn)角速度ω分別為：

(3—33)(3—32)對單葉片擺動缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回65當(dāng)葉片為z時,其輸出轉(zhuǎn)矩TM為：

回轉(zhuǎn)角速度ω為：第三章液壓缸當(dāng)葉片為z時,其輸出轉(zhuǎn)矩TM為：回轉(zhuǎn)角速度ω為：第三章66式中

p1—缸的進(jìn)口壓力；

p2—缸的出口壓力；b—葉片寬；

ηm—缸的機(jī)械效率；

ηv—缸的容積效率；z—葉片數(shù)；

R1—葉片底部的回轉(zhuǎn)半徑(葉片軸半徑)；

R2—葉片頂部的回轉(zhuǎn)半徑(缸體內(nèi)半徑)；

TM—缸輸出轉(zhuǎn)矩；

ω—缸輸出角速度。

第三章液壓缸式中p1—缸的進(jìn)口壓力；第三章液壓缸67

擺動式液壓缸的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊，但加工制造比較復(fù)雜。在機(jī)床上，用于回轉(zhuǎn)夾具、送料裝置、間歇進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等；在液壓挖掘機(jī)、裝載機(jī)上，用于鏟斗的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。目前，在艦船的液壓舵機(jī)上逐步由擺動式液壓缸取代柱塞式液壓缸；在艦船穩(wěn)定平臺的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，也不少采用擺動式液壓缸。

第三章液壓缸擺動式液壓缸的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊，但加工制造比較復(fù)雜。在68表中符號：A—面積q—流量b—葉片寬R1—葉片軸半徑R2—缸孔半徑z—葉片數(shù)表中符號：A—面積q—流量b—葉片寬R1—葉片軸半徑R2—69液壓缸的典型結(jié)構(gòu)液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式缸體組件包括缸筒、缸蓋、缸底等零件?；钊M件包括活塞與活塞桿等零件。密封裝置有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。緩沖裝置排氣裝置液壓缸的典型結(jié)構(gòu)液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式70例題1差動油缸如圖所示，若無桿腔面積A1=50㎝2，有桿腔面積A2=25㎝2，負(fù)載F=27.6×103N，機(jī)械效率ηm=0.92，容積效率ηv=0.95，試求：1）供油壓力大??；2）當(dāng)活塞以95㎝/min的速度運動時所需的供油量；3）液壓缸的輸入功率。A2vFpqA1液壓缸的習(xí)題講解第三章液壓缸例題1差動油缸如圖所示，若無桿腔面積A1=50㎝2，A271解：1）供油壓力p由題意：

2）所需供油量q根據(jù)公式：

第三章液壓缸解：1）供油壓力p由題意：2）所需供油量q根據(jù)公式：第三723）液壓缸的輸入功率N

答：1）供油壓力；2）當(dāng)活塞以95㎝/min的速度運動時所需的供油量；3）液壓缸的輸入功率為500W。3）液壓缸的輸入功率N答：1）供油壓力73例題2已知單活塞液壓缸內(nèi)徑D=80mm，活塞桿直徑

d=55mm，活塞桿推動重量G=8500N工作臺，并通過工作臺推動的負(fù)載F=3000N，啟動0.4s后，液壓缸達(dá)其穩(wěn)態(tài)速度v=50m/min，設(shè)工作臺與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)f=0.2，液壓缸回油壓力p2=5×105Pa，機(jī)械效率ηm=0.95，試確定驅(qū)動液壓缸的進(jìn)油壓力p1。(g=10m/s2)第三章液壓缸例題2已知單活塞液壓缸內(nèi)徑D=80mm，活塞桿直徑第三74工作臺質(zhì)量活塞加速度摩擦阻力解：啟動瞬間，活塞上的動態(tài)力平衡方程為：工作臺質(zhì)量活塞加速度摩擦阻力解：啟動瞬間，活塞上的動態(tài)力平75有桿腔面積無桿腔面積已知:負(fù)載

F=3000N,ηm=0.95，以上數(shù)據(jù)代入方程

答：驅(qū)動液壓缸的進(jìn)油壓力有桿腔面積無桿腔面積已知:負(fù)載F=3000N,ηm=0.76例3、設(shè)計計算一差動液壓缸，已知：液壓泵的流量為25L/min，工作壓力p=40×105Pa，要求：（1）往復(fù)快速運動速度相等，且v=6m/min，（2）油缸左腔進(jìn)油，右腔回油時，推力為25000N，

試確定油缸的內(nèi)徑D，活塞桿直徑d和液壓缸的壁厚δ。

A1A2Dd第三章液壓缸例3、設(shè)計計算一差動液壓缸，已知：液壓泵的流A1A2Dd第三77解：根據(jù)題意，油缸差動連接時：（不考慮損失）

為保證往復(fù)運動速度相等，即則取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=100mm，d=70mm，解：根據(jù)題意，油缸差動連接時：（不考慮損失）為保證往復(fù)運78取

液壓缸筒的材料為45#鋼，其許用壓力

取試驗壓力

當(dāng)缸左腔進(jìn)油，右腔回油時，缸的工作壓力為：

取液壓缸筒的材料為45#鋼，其許用壓力取試驗壓力當(dāng)缸左79取液壓缸筒的壁厚δ≥3毫米。∴液壓缸的內(nèi)徑D=100mm，活塞桿直徑d=70mm，液壓缸筒的壁厚δ≥3mm。取液壓缸筒的壁厚δ≥3毫米?！嘁簤焊椎膬?nèi)徑D=10080思考題1、液壓缸有哪些類型？如何分類？2、何謂單作用液壓缸？何謂雙作用液壓缸？3、什么是差動連接？差動連接的意義何在？4、何謂差動面積？何謂差動油缸？5、差動連接能否使運動反向？6、差動油缸的意義何在？作業(yè)：教材p280，3-4，3-6，3-7，3-8。第三章液壓缸思考題1、液壓缸有哪些類型？如何分類？81謝謝觀賞謝謝觀賞82液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸1、液壓缸的運動狀況、缸固定和桿固定的特點；2、雙作用單活塞桿液壓缸的推力及速度的計算；3、差動油缸的設(shè)計及計算。本章重點1、活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸；2、雙作用單活塞桿液壓缸；3、差動連接和差動油缸。本章難點液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸液壓與氣壓傳動課件第三章液壓缸831、液壓缸的運動狀況、缸固定和桿固定的特點；2、雙作用單活塞桿液壓缸的推力及速度的計算；3、差動油缸的設(shè)計及計算。本章重點1、活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸；2、雙作用單活塞桿液壓缸；3、差動連接和差動油缸。本章難點1、液壓缸的運動狀況、缸固定和桿固定的特點；本章重點184液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的作用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運動或往復(fù)擺動。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。第三章液壓缸*液壓缸的特點和作用前一章所學(xué)的液壓馬達(dá)也是一種執(zhí)行元件，它是將輸入的壓力油使輸出軸作旋轉(zhuǎn)運動，將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)回轉(zhuǎn)的機(jī)械能。液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的作用是將液壓能85液壓缸有多種形式，按其作用方式分類，分為單作用式和雙作用式兩大類。單作用液壓缸是指利用液壓油推動活塞(柱塞)作一個方向運動，而反向運動則依靠重力或彈簧力等實現(xiàn)。雙作用液壓缸是指正、反兩個方向的運動都依靠壓力油來實現(xiàn)。*液壓缸的類型第三章液壓缸液壓缸有多種形式，按其作用方式分類，分為單作用式86活塞式液壓缸(pistoncylinder)應(yīng)用最多。根據(jù)移動和擺動分類移動式液壓缸擺動式液壓缸vFωT第三章液壓缸液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類活塞式柱塞式擺動式伸縮式活塞式液壓缸(pistoncylinder)應(yīng)用最多。87高壓液壓缸，其額定壓力為25～32MPa；一般用于油壓機(jī)一類機(jī)械液壓缸按不同的使用壓力分類中低壓液壓缸中高壓液壓缸高壓液壓缸中低壓液壓缸，額定壓力為2.5～6.3MPa；一般用于機(jī)床類機(jī)械中高壓液壓缸，其額定壓力為10～16MPa；一般用于建筑車輛和飛機(jī)上第三章液壓缸高壓液壓缸，其額定壓力為25～32MPa；液壓缸按不同的88一、活塞式液壓缸§3—1移動式液壓缸二、柱塞式液壓缸三、復(fù)合式液壓缸四、伸縮式液壓缸第三章液壓缸一、活塞式液壓缸§3—1移動式液壓缸二、柱塞式液壓缸三、89一、活塞式液壓缸(pistoncylinder)p68

活塞式液壓缸按作用方式分有單作用、雙作用之分；雙作用又分雙作用雙活塞桿和雙作用單活塞桿。按其安裝方式不同，又分缸固定式和活塞桿固定式兩種：

活塞式液壓缸單作用雙作用雙作用雙活塞桿雙作用單活塞桿第三章液壓缸一、活塞式液壓缸(pistoncylinder)p6890單作用活塞缸——工作時靠壓力油推動，返回時靠自重(或彈簧)的作用實現(xiàn)。1、單作用活塞式液壓缸(one-waycylinder)1）圖形符號單作用式伸縮缸動畫單作用活塞缸——工作時靠壓力油推動，返回時靠1、單作用912）結(jié)構(gòu)：由1缸體、2活塞、3活塞桿、密封、4缸蓋等組成4123第三章液壓缸2）結(jié)構(gòu)：由1缸體、2活塞、3活塞桿、密封、4缸蓋等組成41923）基本計算（速度v和推力F計算）（若不考慮泄漏）

p1

DvFq第三章液壓缸3）基本計算（速度v和推力F計算）p1DvFq第三章93

雙作用活塞式液壓缸又分雙作用雙活塞桿、雙作用單活塞桿兩種；根據(jù)安裝方式不同又有缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。

2、雙作用活塞式液壓缸(double-actingcylinder)雙作用活塞式液壓缸雙作用雙活塞桿雙作用單活塞桿液壓缸固定式活塞桿固定式液壓缸固定式活塞桿固定式雙作用活塞式液壓缸又分雙作用雙活塞桿、雙作用單活塞桿94雙作用雙桿缸固定雙作用雙桿桿固定雙作用雙桿缸固定雙作用雙桿桿固定951）雙作用雙活塞桿式液壓缸①液壓缸固定式工作原理(如圖)

壓力油p1流量為q從a口進(jìn)入缸左腔，當(dāng)液壓油的作用力克服阻力后，活塞和與之相連的工作臺一起從左向右運動，缸右腔的油液(p2)則從b口流出，若改變進(jìn)油方向，液壓油從b口流入缸右腔，工作臺的運動反向。p1qap2b第三章液壓缸1）雙作用雙活塞桿式液壓缸①液壓缸固定式工作原理(如圖)96②活塞桿固定式工作原理(如圖)壓力p1的液壓油從孔口a流入缸左腔，缸筒和工作臺從右向左運動，缸右腔的油液(p2)則從孔口b流出，改變進(jìn)油方向，液壓油從b口流入缸右腔，缸體向右運動。abp1qp2第三章液壓缸②活塞桿固定式工作原理(如圖)壓力p1的液壓油從孔口97③推力及速度計算雙桿活塞缸的兩個活塞桿的直徑通常是相等的(直徑用d表示)，故其左右兩腔的有效工作面積也是相等的(缸筒直徑用D表示)。當(dāng)進(jìn)入液壓缸的流量相同時，其往返(正反)速度相等；（3—14）第三章液壓缸③推力及速度計算雙桿活塞缸的兩個活塞桿的直98當(dāng)進(jìn)入液壓缸的壓力相同時，正反兩方向的推力相等；（3—13）式中：A—液壓缸的有效工作面積；p2—回油腔壓力。

—液壓缸的機(jī)械效率；—液壓缸的容積效率；D

—活塞的直徑；d

—活塞桿的直徑；q

—輸入液壓缸的流量；p1—進(jìn)油腔壓力；第三章液壓缸當(dāng)進(jìn)入液壓缸的壓力相同時，正反兩方向的推力相等；（3—13）994—工作臺(不屬于液壓缸組成部分)4vFvF1—缸筒2—活塞桿3—活塞雙作用雙桿液壓缸固定工作臺的最大活動范圍是活塞有效行程L的3倍。4—工作臺(不屬于液壓缸組成部分)4vFvF1—缸筒2—活塞100vvFF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺雙作用雙桿活塞桿固定工作臺的最大活動范圍是缸有效行程L的2倍vvFF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺雙作用雙桿活塞桿固定工作101④雙作用雙活塞桿式液壓缸的圖形符號第三章液壓缸④雙作用雙活塞桿式液壓缸的圖形符號第三章液壓缸102⑤雙作用雙活塞桿式液壓缸的特性歸納:(1)計算公式：無論是缸固定還是桿固定計算速度和推力的公式相同；(3)最大活動范圍：缸固定、桿固定時工作臺的最大活動范圍不同；(缸固定3L,桿固定2L)；(2)圖形符號：無論是缸固定還是桿固定圖形符號相同；(4)應(yīng)用：缸固定安裝方式占地面積大，常用于小型機(jī)床(設(shè)備)。

桿固定占地面積較小，適用于中型及大型機(jī)床(設(shè)備)

。⑤雙作用雙活塞桿式液壓缸的特性歸納:(1)計算公式：(1032)雙作用單活塞桿式液壓缸如圖所示，單桿活塞缸也有缸固定式和桿固定式兩種安裝方式，無論是缸固定式還是桿固定式，其工作臺的最大活動范圍都是活塞(缸筒)有效行程L的2倍。

單桿活塞缸由于左右兩腔的有效工作面積不相等，所以兩腔所產(chǎn)生的推力和左右方向的速度不相等。第三章液壓缸2)雙作用單活塞桿式液壓缸如圖所示，單桿活塞缸也有缸104雙作用單桿活塞缸缸固定式—缸筒—活塞桿3—活塞—工作臺工作臺的最大活動范圍是有效行程L的2倍雙作用單桿活塞缸缸固定式—缸筒—活塞桿3—活塞—工作臺工作臺105雙作用單桿活塞缸桿固定式—缸筒—活塞桿3—活塞4—工作臺工作臺的最大活動范圍是有效行程L的2倍雙作用單桿活塞缸桿固定式—缸筒—活塞桿3—活塞4—工作臺工作106雙作用單活塞桿液壓缸A1A2v1F1v2F2雙作用單活塞桿液壓缸A1A2v1F1v2F2107壓力油為p1進(jìn)入無桿腔，推動活塞向右運動速度為v1，回油壓力p2，則推力F1為：若不計回油壓力，p2=0，則：（3—15）①

壓力油進(jìn)入無桿腔(以無桿腔作為工作油腔)壓力油為p1進(jìn)入無桿腔，推動活塞向右運動速度為v1，回油壓108若輸入的油液流量為q，則速度v1為：(3—16)第三章液壓缸若輸入的油液流量為q，則速度v1為：(3—16)第三章液109②壓力油進(jìn)入有桿腔(以有桿腔作為工作油腔)（3—17）

若不計回油壓力,p2=0，則：

推力為F2，速度為v2，即：②壓力油進(jìn)入有桿腔(以有桿腔作為工作油腔)（3—17）110速度v2為：

(3—18)第三章液壓缸速度v2為：(3—18)第三章液壓缸111工程實用上常把兩方向上的速度v2和v1的比值稱為速度比，并記為，即：（3—19）在已知活塞的直徑D和速比，可確定活塞桿的直徑d值，速比越大，活塞桿的直徑d越大。工程實用上常把兩方向上的速度v2和v1的比值稱為112③雙作用單活塞桿式液壓缸的圖形符號④雙作用單活塞桿式液壓缸的特性歸納:(1)計算速度和推力的公式不相同（v1，v2；F1，F(xiàn)2）；(2)無論是缸固定還是桿固定圖形符號相同；(3)缸固定和桿固定時工作臺的最大活動范圍相同(2L)。

第三章液壓缸③雙作用單活塞桿式液壓缸的圖形符號④雙作用單活塞桿式液壓113雙作用活塞式液壓缸特性歸納雙桿進(jìn)油方向不同時速度和推力的公式相同缸固定與桿固定的圖形符號相同缸固定與桿固定時工作臺的最大活動范圍不相同單桿進(jìn)油方向不同時速度和推力的公式不相同缸固定與桿固定的圖形符號相同缸固定與桿固定時工作臺的最的大活動范圍相同雙作用活塞式液壓缸特性歸納雙桿進(jìn)油方向不同時速度和推力的公式114速度和推力的計算公式

速度計算公式推力計算公式雙桿單桿以無桿腔進(jìn)壓力油以有桿腔進(jìn)壓力油速度和推力的計算公式速度計算公式推力計算公式雙桿單桿以無桿1153、

差動油缸(cylinderwithdifferential)1）差動連接——當(dāng)雙作用單桿液壓缸左右兩腔同時通壓力油時，由于油缸左、右兩腔的有效工作面積不相等，兩腔的推力也不相等，從而產(chǎn)生差動運動，這種油路的連接形式稱差動連接。（簡單定義差動連接——雙作用單桿油缸左右兩腔相互接通并同時輸入壓力油時，稱為差動連接。)

第三章液壓缸3、

差動油缸(cylinderwithdiffere116第三章液壓缸第三章液壓缸117雙作用單桿液壓缸的差動連接qq'q+q'A1A2v3F3

雙作用單桿液壓缸的差動連接qq'q+q'A1A2v3F3118①差動連接時的速度v3，推力F3

(3—22)解得

(3—21)第三章液壓缸①差動連接時的速度v3，推力F3(3—22)解得(119(3—20)（忽略兩腔連通油路的壓力損失時）

可見，差動連接時，實際起作用的有效面積是活塞桿的橫截面積A3，又稱差動面積(3—20)（忽略兩腔連通油路的壓力損失時）120差動連接的意義：采用差動連接時，不增大油泵的供油量卻可得到較大的速度。②活塞反向運動，其速度v2從上面推導(dǎo)可知，差動連接不能使運動反向.第三章液壓缸差動連接的意義：②活塞反向運動，其速度v2從上面推121要活塞反向運動必須進(jìn)行如下油路設(shè)計（見圖）這種的油路設(shè)計既可以差動連接，又可以反向運動。

A1A2Dd反向運動的速度v2要活塞反向運動必須進(jìn)行如下油路設(shè)計（見圖）這種的油路設(shè)計既可122③當(dāng)要求正反向運動速度相等時，

結(jié)論：把活塞桿的直徑d做成活塞直徑D的0.707倍的雙作用單桿缸，采用差動連接，可有速度v3，反向運動非差動連接，可有速度v2，且可得到正反向運動速度相等v2=v3。要使v2=v3，則：③當(dāng)要求正反向運動速度相等時，結(jié)論：把活塞桿的直徑d做成123定義：結(jié)構(gòu)尺寸滿足d=0.707D的雙作用單桿的液壓缸稱為差動油缸。差動油缸圖形符號為：2）差動油缸第三章液壓缸定義：差動油缸圖形符號為：2）差動油缸第三章液壓缸124差動油缸的特點：1.具有雙作用單桿的液壓缸的特點；2.具有d=0.707D結(jié)構(gòu)尺寸；差動油缸的意義：在用定量泵供油時，以無桿腔為工作油腔，采用差動連接，有正向運動速度v3，以有桿腔為工作油腔，不能采用差動連接，可以得到反向運動速度v2，且可使正反向運動的速度相等（v2=v3）。第三章液壓缸差動油缸的特點：1.具有雙作用單桿的液壓缸的特點；2.125二、柱塞式液壓缸p721、柱塞式液壓缸的特點柱塞式液壓缸為單作用缸，即工作時靠壓力油推動，返回靠彈簧或自重完成。優(yōu)點：缸內(nèi)壁不需精加工、工藝性好、成本低、制造容易。應(yīng)用：行程較長的場合，如導(dǎo)軌磨床、龍門刨床。若要求往復(fù)工作運動時，常將柱塞缸成對使用，即由兩個柱塞缸分別完成相反方向運動。第三章液壓缸二、柱塞式液壓缸p721、柱塞式液壓缸的特點柱塞式126單柱塞缸單向液壓驅(qū)動，回程靠外力。第三章液壓缸單柱塞缸單向液壓驅(qū)動，回程靠外力。第三章液壓缸127如上圖a)所示，柱塞式液壓缸只能單方向向右運動，反向退回時靠外力，如彈簧力、重力等完成。若要求往復(fù)工作運動時，常將柱塞缸成對使用，即由兩個柱塞缸分別完成相反方向運動。如圖b)所示。a)如上圖a)所示，柱塞式液壓缸只能單方向向右運動，反向退回128雙柱塞缸雙向液壓驅(qū)動第三章液壓缸雙柱塞缸雙向液壓驅(qū)動第三章液壓缸129b)第三章液壓缸b)第三章液壓缸1303、推力和速度計算(3—23)2、柱塞液壓缸的圖形符號(3—24)FPvdq第三章液壓缸3、推力和速度計算(3—23)2、柱塞液壓缸的圖形符號131三、復(fù)合油缸

1、增力油缸由兩個單活塞桿缸串聯(lián)在一起，當(dāng)壓力油通入兩缸左腔時，串聯(lián)活塞向右運動，兩缸右腔的油液同時排出，其推力等于兩腔推力之和，即:式中：p1—進(jìn)油壓力；p2—回油壓力；第三章液壓缸三、復(fù)合油缸1、增力油缸式中：p1—進(jìn)油壓力；p2—132增力油缸第三章液壓缸增力油缸第三章液壓缸133若忽略回油壓力，即p2=0，則：

這種液壓缸用于徑向安裝尺寸受到限制而輸出力又要求很大的場合。增力油缸的圖形符號：若忽略回油壓力，即p2=0，則：這種液壓缸用于徑向安裝134增壓油缸又叫增壓器，在液壓系統(tǒng)中采用增壓油缸，可以在不增加高壓能源的情況下，獲得比液壓系統(tǒng)中能源壓力高得多的油壓力。2、增壓油缸增壓油缸增壓油缸動畫第三章液壓缸增壓油缸又叫增壓器，在液壓系統(tǒng)中采用增壓油缸135如圖所示為一種由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸，它是利用活塞和柱塞有效工作面積之差來使液壓系統(tǒng)中局部區(qū)域獲得高壓的。當(dāng)輸入活塞缸左腔的壓力油為pa，則柱塞缸右腔輸出的壓力為pb(3—27)pb>pa第三章液壓缸如圖所示為一種由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸，它是136式中—為增壓比，，它表示增壓油缸的增壓能力，增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。qb<qa

即

第三章液壓缸式中—為增壓比，，它表示增壓qb137四、伸縮式液壓缸p72

伸縮式液壓缸又稱為多級液壓缸，是由兩個或多個活塞套裝而成。它的前一級活塞缸的活塞是后一級活塞缸的缸筒，伸出時(按活塞1、2的有效工作面積由大到小依次伸出)，可獲得很長的工作行程，縮回時(按活塞有效工作面積由小到大依次縮回)長度則較短，故結(jié)構(gòu)較緊湊。第三章液壓缸四、伸縮式液壓缸p72伸縮式液壓缸又稱為多級液壓缸，138

圖4—9為雙作用式伸縮缸(亦有單作用式)。伸縮式液壓缸常用于工程機(jī)械(如翻斗汽車、起重機(jī)等)和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。

由于各級活塞的有效工作面積不同，在輸入液壓力和流量不變的情況下，液壓缸的推力和速度是分級變化的：先動作的活塞速度低、推力大；后動作的推力小、速度高。雙作用式伸縮缸動畫單作用式伸縮缸動畫第三章液壓缸圖4—9為雙作用式伸縮缸(亦有單作用式)。由于各級活139活塞1活塞2

（其它形式液壓缸，見教材自閱）活塞1活塞2（其它形式液壓缸，見教材自閱）140五、液壓缸的設(shè)計計算p741、液壓缸典型結(jié)構(gòu)2、液壓缸的組件3、液壓缸主要尺寸的計算和強(qiáng)度校核缸體組件活塞組件緩沖裝置排氣裝置密封裝置第三章液壓缸五、液壓缸的設(shè)計計算p741、液壓缸典型結(jié)構(gòu)2、液壓缸的141常有單葉片和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式，(也有多葉片式的)，擺動式液壓缸由缸筒1、葉片軸2、定位塊3和葉片4組成，見圖?！?—2擺動式液壓缸p77擺動式液壓缸也稱回轉(zhuǎn)式液壓缸或擺動馬達(dá)。第三章液壓缸常有單葉片和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式，(也有多葉片式的142—缸筒—葉片軸定位塊—葉片單葉片式擺動缸—缸筒—葉片軸定位塊—葉片單葉片式擺動缸143—葉片雙葉片式擺動缸—缸筒葉片軸定位塊—葉片雙葉片式擺動缸—缸筒葉片軸定位塊144擺動馬達(dá)（擺動缸）結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸雙葉片式單葉片式擺動缸動畫擺動馬達(dá)（擺動缸）結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸雙葉片式單葉片式擺145單葉片擺動缸，其擺動角度可達(dá)300°，雙葉片擺缸其擺動角最大可達(dá)150°。雙葉片擺動缸輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片的2倍，在同等條件下角速度則是單葉片的一半。圖形符號為：單葉片擺動缸，其擺動角度可達(dá)300°，雙葉片擺缸其146(3—33)(3—32)對單葉片擺動缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回轉(zhuǎn)角速度ω分別為：

(3—33)(3—32)對單葉片擺動缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回147當(dāng)葉片為z時,其輸出轉(zhuǎn)矩TM為：

回轉(zhuǎn)角速度ω為：第三章液壓缸當(dāng)葉片為z時,其輸出轉(zhuǎn)矩TM為：回轉(zhuǎn)角速度ω為：第三章148式中

p1—缸的進(jìn)口壓力；

p2—缸的出口壓力；b—葉片寬；

ηm—缸的機(jī)械效率；

ηv—缸的容積效率；z—葉片數(shù)；

R1—葉片底部的回轉(zhuǎn)半徑(葉片軸半徑)；

R2—葉片頂部的回轉(zhuǎn)半徑(缸體內(nèi)半徑)；

TM—缸輸出轉(zhuǎn)矩；

ω—缸輸出角速度。

第三章液壓缸式中p1—缸的進(jìn)口壓力；第三章液壓缸