液压及气压传动教案.doc

机械基础教案
章节题目：第九章 液压传动基本概念（共10学时）
[教学内容]
1、了解液压与气压传动的研究对象
2、了解液压与气压传动的工作原理
3、了解液压与气压传动的组成
4、了解液压与气压传动的优缺点
5、了解液压与气压传动的应用及发展
[教学安排]
分安排2学时，其中介绍液压与气压传动的研究对象5分钟、液压与气压传动的工作原理1学时、介绍液压与气压传动的组成10分钟、液压与气压传动优缺点比较10分钟、介绍液压与气压传动的应用及发展20分钟。
采用多媒体教学，通过动画的演示让学生对液压与气压传动这门课程有一个初步的印象；通过照片让学生对液压与气压传动的发展和应用有一个基本了解。
[知识点及其基本要求]
1、液压与气压传动的研究对象（了解）
2、液压与气压传动的工作原理（重点掌握）
3、液压与气压传动中的两个基本概念，即：压力取决于负载、速度取决于流量（重点掌握）
4、压力和流量的概念（重点掌握）
5、液压与气压传动系统的组成（基本掌握）
6、液压与气压传动的优缺点（了解）
7、液压与气压传动的应用与发展（了解）
[重点和难点]
重点：1、液压传动的工作原理
2、液压与气压传动中工作压力取决于负载；活塞运动速度取决于流量
3、压力和流量的概念
难点：1、液压与气压传动中工作压力取决于负载；活塞运动速度取决于流量
2、功率关系
[教学法设计]
采用多媒体教学，在重难点的讲解中将多媒体与板书相结合，通过液压千斤顶的简化模型的动画演示让学生直观地看到液压系统的工作原理，特别是看到油液的流动、活塞的运动，从而对液压传动系统有一个直观的印象。然后通过板书推导两个活塞之间的力比例关系、运动关系和功率关系，从而使学生对液压系统的两个重要概念以及压力、流量这两个重要参数有深刻的印象。
1、导入新课
液压与气压传动，又称液压气动技术，是机械设备中发展速度最快的技术之一，特别是近年来，随着机电一体化技术的发展，与微电子、计算机技术相结合，液压与气压传动进入了一个新的发展阶段。
2、新课讲解
一、液压与气压传动的研究对象（5分钟）
液压与气压传动是研究有压流体（压力油或压缩空气）为能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制的学科。
液压传动传递动力大，运动平稳，但由于液体粘性大，在流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离传动和控制；而气压传动由于空气的可压缩性大，且工作压力低（通常在1.0MPa以下），所以传递动力不大，运动也不如液压传动平稳，但空气粘性小，传递过程中阻力小、速度快、反应灵敏，因而气压传动能用于远距离的传动和控制。
二、液压与气压传动的工作原理
以液压千斤顶为例，介绍液压与气压传动的工作原理。（15分钟）
1、力比例关系（10分钟）
或
液压和气压传动中工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。
2、运动关系（10分钟）
或
或，Ah/t的物理意义是单位时间内液体流过截面积为A的某一截面的体积，成为流量。即。
，调节进入缸体的流量q，即可调节活塞的运动速度v，这就是液压传动与气压传动能够实现无级调速的基本原理。活塞的运动速度取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量，而与流体压力大小无关。
3、功率关系（10分钟）

液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q的乘积来表示，压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。
三、液压与气压传动系统的组成（10分钟）
简单介绍机床工作台液压系统的工作原理图和气压传动系统的组成。
液压与气压传动系统主要由以下几个部分组成：
1、 能源装置
2、 执行装置
3、 控制调节装置
4、 辅助装置
5、 传动介质
四、液压与气压传动的优缺点（10分钟）
液压与气压传动的优点：
1、 拖动能力
（1） 功率-质量比大
（2） 力-质量比
2、 控制方式性能
操作方便、省力、系统结构空间的自由度大，易于实现自动化，且能在大范围内实现无级调速，传动比可达到100：1到2000：1。如与电气控制相配合，可较方便地实现复杂的程序动作和远程控制。此外，流体传动还具有传递运动均匀平稳，反应速度快，冲击小，能高速启动、制动和换向；易于实现过载保护；流体控制元件标准化、系列化和通用化程度高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。
液压与气压传动的缺点：
传动介质易泄漏和可压缩性会使传动比不能严格保证；由于能量传递过程中压力损失和泄漏的存在使传动效率低；流体传动装置不能在高温下工作；流体控制元件制造精度高以及系统工作过程中发生故障不易诊断等。
气压传动与液压传动相比，有如下优点：
1） 空气可以从大气中取之不竭，无介质费用和供应上的困难，将用过的气体排入大气，处理方便。泄漏不会严重影响工作，不会污染环境。
2） 空气的粘性很小，在管路中的阻力损失远远小于液压传动系统，宜于远程传输及控制。
3） 工作压力低，元件的材料和制造精度低。
4） 维护简单，使用安全，无油的气动控制系统特别适用于无线电元器件的生产过程，也适用于食品及医药的生产过程。
5） 气动元件可以根据不同场合，采用相应材料，使元件能够在恶劣的环境下进行正常工作。
气压传动与电气、液压传动相比有以下缺点：
1） 气压传动装置的信号传递速度限制在声速范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的回路，但这个缺点对工业生产过程不会造成困难。
2） 空气的压缩性远大于液压油的压缩性，因此在动作的响应能力、工作速度的平稳性方面不如液压传动。
3） 气压传动系统出力较小，且传动效率低。
五、液压与气压传动的应用及发展（20分钟）
[应用]
以液压千斤顶为例，讲解两活塞之间的力比例关系、运动关系和功率关系。
1、力比例关系
根据帕斯卡原理，得：或，得出液压传动中的第一个重要概念：工作压力取决于负载，而与流入的流体的多少无关。
2、运动关系
推导，从而得出液压传动中的第二个重要概念：活塞的运动速度取决于进入液压缸的流量，而与流体压力大小无关。
3、功率关系
推导，从而让学生掌握压力和流量是流体传动中最基本、最重要的两个参数。
[板书设计]

4

绪论
一、液压与气压传动的研究对象
二、液压与气压传动的工作原理
1、力比例关系
或
2、运动关系
或

即

因此

3、功率关系

三、液压与气压传动系统的组成
四、液压与气压传动的优缺点
液压与气压传动的优点：
1、拖动能力
（1）功率-质量比大
（2）力-质量比
2、控制方式性能
五、液压与气压传动的应用及发展
[小结]
通过绪论部分的讲解，了解液压与气压传动的研究对象，重点掌握液压与气压传动的工作原理、两个重要概念以及压力和流量这两个重要参数，了解液压与气压传动系统的组成以及优缺点，了解液压与气压传动的应用和发展。
[教学后记]

[教学资料补充]
章节题目：液压传动流量、压力及其计算
[教学内容]
第一章 液压传动基础知识
§9-2 液压传动工作介质，流量与压力
§9-3 定常管流的压力损失计算
[教学安排]
安排8学时，其中讲解液压传动工作介质、流量与压力4学时，重点讲解液压油的主要物理性质、流量与压力概念；讲解定常管流的压力损失计算4学时。
采用多媒体结合板书进行教学，以板书为主，多媒体为辅。通过大量的例题和习题，使学生对方程有充分的理解。
[知识点及其基本要求]
1、液压油的物理性质（重点掌握）
2、对液压传动工作介质的要求（了解）
3、工作介质的选用原则（了解）
4、液体静力学基本方程和帕斯卡原理以及液体静压力对固体壁面的作用力（掌握）
5、液体动力学相关的基本概念，流量与压力概念（掌握）
6、压力、流量损失的计算（重点掌握）
[重点和难点]
重点：1、液压油的物理性质
2、连续性方程
3、液体流经管路的压力损失
难点：1、液体粘性的概念
2、伯努利方程及其物理意义
[教学法设计]
导入新课
本章主要讲述液压油的物理性质、液压油的使用与污染控制。液体静力学的基本特性、液体流动时的运动特性、流经管路的压力损失以及流经孔口和缝隙的流量等液压传动的基础知识。
新课讲解
第一次课（2学时）
第一章 液压传动基础知识
§1-1 液压传动工作介质
一、液压传动工作介质的性质
1、密度（简单提及，5分钟）
单位体积液体的质量称为液体的密度。
2、可压缩性（简单提及，5分钟）
压力为p0、体积为V0的液体，如压力增大Δp时，体积减小ΔV，则此液体的可压缩性可用体积压缩系数k，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示。
3、粘性（重点讲解，20分钟）
液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。
实验测定指出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft与液层接触面积A、液层间的速度梯度du/dy成正比，即：，其中，μ为比例常数，称为粘性系数或动力粘度，简称粘度。
液体的粘度是指它在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。
液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度υ，即。
4、其它性质（简单提及，5分钟）
二、对液压传动工作介质的要求（简单介绍，10分钟）
1） 合适的粘度
2） 润滑性能好
3） 质地纯净，杂质少
4） 对金属和密封件有良好的相容性
5） 对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性
6） 抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好
7） 体积膨胀系数小，比热容大
8） 流动点和凝固点低，闪点和燃点高。
9） 对人体无害，成本低。
三、工作介质的分类的选用（简单介绍，10分钟）
1、分类
按ISO 6743/4（GB7631.2-1987）分类

2、工作介质的选用原则
（1） 液压系统的工作条件
（2） 液压系统的工作环境
（3） 综合经济分析
四、液压系统的污染控制（一般介绍，10分钟）
1、 污染的根源
（1） 已被污染的新油
（2） 残留污染
（3） 侵入污染
（4） 生成污染
2、 污染引起的危害
3、 污染的测定
（1） 称重法
（2） 颗粒计数法
4、 污染物的等级
5、 工作介质的污染控制
§1-2 液体静力学
一、液体静压力及其特性（简单介绍，10分钟）
液体内某点处单位面积ΔA上所受到的法向力ΔF之比，叫做压力p（静压力），即：

如果法向力F均匀地作用于面积A上，则压力可表示为：

液体静压力的两个重要特性：
1） 液体静压力的方向总是作用面的内法线方向；
2） 静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
二、液体静压力基本方程（简单介绍，10分钟）

其中，FG即为液柱的重量，，所以有：

第二次课（2学时）
三、压力的表示方法及单位（简单介绍，5分钟）
绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力。
相对压力：以大气压作为基准所表示的压力。也成为表压力。
绝对压力和相对压力的关系：绝对压力=相对压力+大气压力
真空度：液体中某点处绝对压力比大气压小的那部分数值。
真空度=大气压-绝对压力
四、帕斯卡原理（重点解释，10分钟）
盛放在密闭容器内的液体，其外加压力p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。
五、液体静压力对固体壁面的作用力（简单介绍，10分钟）
曲面上液压作用力在某一方向上的分力等于液体静压力和曲面在该方向的垂直面内投影面积的乘积。
流量和平均流速
流量：单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量。
当液体通流面积为A，通流截面上液体的平均流速为v，则通过该截面的液体的流量为：

二、连续性方程（一般介绍，10分钟）

或即为液流的连续性方程。
三、伯努利方程（重点讲解，45分钟）
理想液体的伯努利方程：

也可以写成：

实际液体的伯努利方程：

式中，α为单位时间内某截面处的实际动能与按平均流速计算的动能之比，即：

9．3定常管流的压力损失计算
一、流态、雷诺数
1、层流和紊流（重点讲解，15分钟）
层流和紊流是两种不同性质的流态。层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作用；但在紊流时，因液体流速较高，粘性的制约作用减弱，因而惯性力起主导作用。
2、雷诺数（重点讲解，15分钟）

液体流动时的雷诺数若相同，则它的流动状态也相同。另一方面，液流由层流转变为紊流时的雷诺数和由紊流转变为层流的雷诺数是不同的，前者称为上临界雷诺数，后者为下临界雷诺数。
二、液体在直管中流动时的压力损失（重点讲解，40分钟）
液体在直管中流动时的压力损失称为沿程压力损失。
1、层流时的压力损失

2、紊流时的压力损失
三、局部压力损失（简单介绍，5分钟）

四、管路系统中总的压力损失与压力效率（简单介绍，5分钟）
管路系统中的总的压力损失等于所有直管中的沿程压力损失和局部压力损失之和，即：

考虑到存在着压力损失，一般液压系统中液压泵的工作压力pp应比执行元件的工作压力p1高ΣΔp，即：
所以，管路系统的压力效率为：

[板书设计]

10

第一次课
第一章 液压传动基础知识
§1-1 液压传动工作介质
一、液压传动工作介质的性质
1、密度
2、可压缩性
3、粘性
4、其它性质
二、对液压传动工作介质的要求
三、工作介质的分类的选用
1、分类
2、工作介质的选用原则
四、液压系统的污染控制
1、污染的根源
2、污染引起的危害
3、污染的测定
4、污染物的等级
5、工作介质的污染控制
§1-2 液体静力学
一、液体静压力及其特性
二、液体静压力基本方程

第二次课
三、压力的表示方法及单位
四、帕斯卡原理
五、液体静压力对固体壁面的作用力
§1-3 液体动力学
一、基本概念
1、理想液体、定常流动和一维流动
2、迹线、流线、流束和通流截面
3、流量和平均流速
二、连续性方程
或
三、伯努利方程
理想液体的伯努利方程：

也可以写成：

实际液体的伯努利方程：

式中，α为单位时间内某截面处的实际动能与按平均流速计算的动能之比，即：

§1-4 定常管流的压力损失计算
一、流态、雷诺数
1、层流和紊流
2、雷诺数
二、液体在直管中流动时的压力损失
1、层流时的压力损失

2、紊流时的压力损失

第四次课
三、局部压力损失

四、管路系统中总的压力损失与压力效率

液阻：

[小结]
第一次课
通过本次课的讲解，使学生对液压传动工作介质的物理性质有一个深刻的理解和掌握，特别是对粘性的概念必须非常清楚，另外还要让学生了解液压油的使用和污染控制和液体静力学的基本特性。
第二次课
通过本次课的讲解，使学生对帕斯卡原理有一个深刻的理解；在动力学讲解方面，一定要使学生熟练掌握连续性方程和伯努利方程及其物理意义并学会灵活应用。
第三次课
通过本次课的讲解，使学生掌握动量方程并学会灵活运用；通过流台和雷诺数的讲解使学生深刻理解层流和紊流的概念以及雷诺数的概念和灵活运用其计算公式；通过压力损失的讲解使学生深刻理解压力损失的概念并熟悉压力损失的计算方法。
[教学后记]

[教学资料补充]
章节题目：液压动力元件（8学时）
[教学内容]
第二章 液压动力元件
§10-1 液压泵概述
§10-2 齿轮泵
§10-3 叶片泵
§10-4 柱塞泵
§10-5 液压泵的噪声
§10-6 液压泵的选用
[教学安排]
安排10学时，其中讲解液压泵概述1学时；讲解齿轮泵2学时；讲解叶片泵2学时；讲解柱塞泵2学时；讲解液压泵的噪声及选用1学时。
主要采用多媒体和板书结合进行教学，通过动画演示，使学生对各类液压泵的工作原理有一个直观的认识，在直观认识的基础上，使学生对其工作原理有深刻的理解；通过板书，使学生对各种泵的流量、排量的概念有深刻的理解，了解机械效率和容积效率的物理意义。
[知识点及其基本要求]
1、液压泵的工作原理（初步掌握）
2、液压泵的主要性能参数（重点掌握）
3、外啮合齿轮泵的结构和工作原理及流量、排量计算（重点掌握）
4、螺杆泵和内啮合齿轮泵的结构（一般了解）
5、单作用叶片泵和双作用叶片泵的结构和工作原理及流量、排量的计算（重点掌握）
6、双级叶片泵和双联叶片泵的工作原理（一般掌握）
7、限压式变量叶片泵的工作原理（重点掌握）
8、径向柱塞泵和轴向柱塞泵的结构和工作原理及流量、排量的计算（重点掌握）
9、柱塞泵的噪声和选用（一般了解）
[重点和难点]
重点：1、容积式液压泵的工作原理、工作压力、排量和流量的概念
2、液压泵机械效率和容积效率的物理意义
3、限压式变量叶片泵的工作原理及压力流量特性曲线
难点：1、液压泵的功率及其计算方法
2、齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的困油现象、原因以及消除方法
[教学法设计]
导入新课
液压传动系统中，液压动力元件是把原动机输入的机械能转变成液压能输出的装置，液压传动系统中使用的液压泵都是容积式液压泵，它是依靠周期性变化的密闭容积和配流装置来工作的，其主要形式有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
新课讲解

液压动力元件
液压泵概述
一、液压泵的工作原理及特点
1、液压泵的工作原理（简单介绍，5分钟）
以径向柱塞泵为例简单介绍液压泵的工作原理
2、液压泵的特点（基本介绍，10分钟）
（1） 具有若干个密封且又可以周期性变化的空间
（2） 油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力
（3） 具有相应的配流机构
二、液压泵的主要性能参数（重点介绍，30分钟）
1、压力（5分钟）
（1） 工作压力：液压泵实际工作时的输出压力。
（2） 额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。
（3） 最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。
2、排量和流量（10分钟）
（1） 排量V：液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。
（2） 理论流量qt：在不考虑液压泵的泄漏流量的条件下，单位时间内所排出的液体体积。
（3） 实际流量q：液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积。
（4） 额定流量qn：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。
3、功率和效率（15分钟）
（1） 液压泵的功率损失：液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。
1） 容积损失：液压泵在流量上的损失
液压泵的容积损失用容积效率来表示，等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量qt之比，即：

泵的实际输出流量q为：

2） 机械损失：液压泵在转矩上的损失。等于液压泵的理论转矩Tt与实际转矩T之比，设转矩损失为T1，则液压泵的机械效率为：
（2） 液压泵的功率
1） 输入功率Pi：作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩为Ti，角速度为ω时，有：

2） 输出功率P：液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差Δp和输出流量q的乘积

3） 液压泵的总效率：液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值，即：

齿轮泵
一、外啮合齿轮泵
（一）外啮合齿轮泵的工作原理（重点讲解，10分钟）
参照外啮合齿轮泵的工作原理图介绍外啮合齿轮泵的工作原理
（二）外啮合齿轮泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）
当齿轮的模数为m、齿宽为B、齿数为z时，外啮合齿轮泵的排量为：

设驱动齿轮泵的原动机转速为n，外啮合齿轮泵的容积效率为ηV，则外啮合齿轮泵的理论流量和实际输出流量分别为：

设qmax、qmin表示最大、最小瞬时流量，则流量脉动率σ可用下式表示：

（三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点
1、泄漏（一般介绍，10分钟）
2、困油（重点讲解，15分钟）
第二次课（2学时）
3、径向不平衡力（简单讲解，5分钟）
4、优缺点（简单介绍，5分钟）
（四）提高外啮合齿轮泵压力的措施（简单介绍，5分钟）
二、螺杆泵和内啮合齿轮泵（简单介绍，5分钟）
1、螺杆泵
2、内啮合齿轮泵
§2-3 叶片泵
一、单作用叶片泵
1、单作用叶片泵的工作原理（重点讲解，10分钟）
以单作用叶片泵的工作原理图为例介绍单作用叶片泵的工作原理
2、单作用叶片泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）
设R为定子的内半径，e为转子与定子之间的偏心距，B为定子的宽度，β为相邻两叶片间的夹角（β=2π/z），z为叶片的个数，则单作用叶片泵的排量为：

单作用叶片泵当转速为n，泵的容积效率为ηV时，其理论流量和实际流量分别为：

3、特点（简单介绍，5分钟）
二、双作用叶片泵
（一）双作用叶片泵的工作原理（与单作用类比，简单介绍，10分钟）
以双作用叶片泵的工作原理图为例介绍双作用叶片泵的工作原理。
（二）双作（简单介绍，5分钟）
当定子的大圆弧半径为R，小圆弧半径为r，定子宽度为B，两叶片间的夹角为β=2π/z弧度时，若不考虑叶片厚度和倾角的影响，则双作用叶片泵的排量为：

转速为n，容积效率为ηV时，双作用叶片泵的理论流量和实际输出流量分别为：

（三）双作用叶片泵的结构特点（简单介绍，10分钟）
1、配油盘
2、定子曲线
3、叶片的倾角
（四）提高双作用叶片泵压力的措施（简单介绍，5分钟）
（1）减小作用在叶片底部的油液压力
（2）减小叶片底部承受压力油作用的面积
（3）使叶片顶部和底部的液压作用力平衡
三、双级叶片泵和双联叶片泵（简单介绍，10分钟）
1、双级叶片泵
以双级叶片泵工作原理图为例介绍双级叶片泵工作原理
2、双联叶片泵

四、限压式变量叶片泵（重点讲解，20分钟）
1、限压式变量叶片泵的工作原理
以限压式变量叶片泵工作原理图为例介绍限压式变量叶片泵的工作原理。
2、限压式变量叶片泵的特性曲线
3、限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别
§2-4 柱塞泵
一、径向柱塞泵
1、径向柱塞泵的工作原理（重点讲解，10分钟）
以径向柱塞泵的工作原理图为例介绍径向柱塞泵的工作原理。
2、径向柱塞泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）
当转子和定子之间的偏心为e时，柱塞在缸体孔中的行程为2e，设柱塞个数为z，直径为d时，泵的排量为：

设泵的转速为n，容积效率为ηV，则泵的实际输出流量为：

二、轴向柱塞泵
（一）轴向柱塞泵的工作原理（重点讲解，10分钟）
以轴向柱塞泵的工作原理图介绍轴向柱塞泵的工作原理。
（二）轴向柱塞泵的排量和流量计算（重点讲解，10分钟）
设柱塞的直径为d，柱塞分布圆直径为D，斜盘倾角为γ时，柱塞的行程为s=Dtanγ，所以当柱塞数为z时，轴向柱塞泵的排量为：

设泵的转速为n，容积效率为ηV，则泵的实际输出流量为：

（三）轴向柱塞泵的结构特点（重点介绍，15分钟）
1、典型结构
以直轴式轴向柱塞泵结构图介绍轴向柱塞泵的结构。
2、变量机构
（1）手动变量机构
以直轴式轴向柱塞泵为例介绍手动变量结构
（2）伺服变量机构
以伺服变量机构结构图为例介绍伺服变量机构
（四）双端面配油轴向柱塞泵简介
液压泵的噪声（简单介绍，10分钟）
一、产生噪声的原因
二、降低噪声的措施
液压泵的选用（简单介绍，5分钟）

[板书设计]

16

第一次课：
第二章 液压动力元件
液压泵概述
一、液压泵的工作原理及特点
1、液压泵的工作原理
2、液压泵的特点
二、液压泵的主要性能参数
1、压力
（1）工作压力
（2）额定压力
（3）最高允许压力
2、排量和流量
（1）排量V
（2）理论流量qt
（3）实际流量q
（4）额定流量qn
3、功率和效率
（1）液压泵的功率损失
1）容积损失

2）机械损失

（2）液压泵的功率
1）输入功率Pi：
2）输出功率P：
3）液压泵的总效率：

齿轮泵
一、外啮合齿轮泵
（一）外啮合齿轮泵的工作原理
（二）外啮合齿轮泵的排量和流量计算

（三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点
1、泄漏
2、困油
3、径向不平衡力
4、优缺点

（四）提高外啮合齿轮泵压力的措施
二、螺杆泵和内啮合齿轮泵
1、螺杆泵
2、内啮合齿轮泵
叶片泵
一、单作用叶片泵
1、单作用叶片泵的工作原理
2、单作用叶片泵的排量和流量计算

3、特点
二、双作用叶片泵
（一）双作用叶片泵的工作原理
（二）双作

（三）双作用叶片泵的结构特点
1、配油盘
2、定子曲线
3、叶片的倾角
（四）提高双作用叶片泵压力的措施
（1）减小作用在叶片底部的油液压力
（2）减小叶片底部承受压力油作用的面积
（3）使叶片顶部和底部的液压作用力平衡
三、双级叶片泵和双联叶片泵
1、双级叶片泵
2、双联叶片泵

四、限压式变量叶片泵
1、限压式变量叶片泵的工作原理
2、限压式变量叶片泵的特性曲线
3、限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别
柱塞泵
一、径向柱塞泵
1、径向柱塞泵的工作原理
2、径向柱塞泵的排量和流量计算

二、轴向柱塞泵
（一）轴向柱塞泵的工作原理
（二）轴向柱塞泵的排量和流量计算

（三）轴向柱塞泵的结构特点
1、典型结构
2、变量机构
（1）手动变量机构
（2）伺服变量机构
（四）双端面配油轴向柱塞泵简介
液压泵的噪声
一、产生噪声的原因
二、降低噪声的措施
液压泵的选用
[小结]
第一次课
通过液压泵概述的讲解，使学生对知道液压动力元件是把原动机输入的机械能转变为液压能输出的装置，并对液压传动系统的液压泵的工作原理和特点有一个初步的了解，并熟练掌握液压泵的主要性能参数；通过外啮合齿轮泵的讲解，使学生熟练掌握外捏合齿轮泵的工作原理以及结构特点和优缺点，并熟练掌握流量和排量的计算方法。
第二次课
通过本次课的讲解，使学生熟练掌握单作用和双作用叶片泵的工作原理、结构特点和流量、排量的计算方法；通过对双级叶片泵和双联叶片泵的讲解，使学生熟悉其工作原理。
第三次课
通过对限压式变量叶片泵的讲解，使学生对其工作原理、结构特点和特性曲线有深刻的了解和认识，并了解限压式变量叶片泵和双作用叶片泵的区别；通过对柱塞泵的讲解，使学生对径向柱塞泵和轴向柱塞泵的工作原理及结构特点有深刻的了解和认识，熟悉排量和流量的计算方法；另外，通过本次课的讲解，还应使学生基本了解液压泵噪声产生的原因和降低噪声的措施以及选用液压泵的方法。
[教学后记]

[教学资料补充]
章节题目：液压执行元件(6)学时:液压缸与液压马达
[教学内容]
第三章 液压执行元件
§10.2-1 液压马达
§10.2-2 液压缸
[教学安排]
安排6学时，其中讲解液压马达3学时，讲解液压缸3学时。
在本章教学中多举液压缸在各种工作场合的应用，采用多媒体和板书相结合的方式，通过多媒体动画演示使学生对液压执行元件的工作原理有一个直观的印象，进而在讲解工作原理时使学生深刻理解液压执行元件的工作原理；在掌握了工作原理的基础之上，通过板书的讲解，使学生熟练掌握液压马达的排量、转矩、效率、液压缸的推力、速度的计算以及液压缸的设计计算；通过图片的展示，是学生熟悉液压缸的结构。
[知识点及其基本要求]
1、液压马达的特点和分类（一般了解）
2、液压马达的工作原理（重点讲解）
3、液压马达的基本参数和基本性能（重点讲解）
4、液压缸的工作原理和速度推力计算（重点讲解）
5、液压缸的典型结构和组成（重点讲解）
6、液压缸的设计计算（重点讲解）
[重点和难点]
重点：1、液压马达的工作原理
2、各种液压缸的工作原理和其速度、推力计算
3、单出杆液压缸的结构特点
4、差动液压缸的工作特点和其速度、推力计算
5、液压缸的结构设计
难点：1、液压马达的功率、效率的计算
2、液压缸差动连接的工作原理及其速度、推力计算
[教学法设计]
导入新课
在液压传动系统中，液压执行元件是把通过回路输入的液压能转变成机械能输出的装置。液压执行元件由液压马达和液压缸两种类型，液压缸又有活塞式、柱塞式、摆动式等多种形式。
新课讲解
第一次课
第三章 液压执行元件
液压马达
一、液压马达的特点及分类（简单介绍，5分钟）
二、液压马达的工作原理
1、叶片式液压马达（重点讲解，15分钟）
以叶片式液压马达工作原理图为例介绍叶片式液压马达工作原理。
2、径向柱塞式液压马达（简单讲解，5分钟）
以径向柱塞式液压马达工作原理图为例介绍径向柱塞式液压马达工作原理。
三、液压马达的基本参数和基本性能（重点讲解，20分钟）
1、液压马达的排量、排量与转矩的关系（7、8分钟）
当液压马达进、出油口之间的压力差为Δp，输入液压马达的流量为q，液压马达输出的理论转矩为Tt，角速度为ω，如果不计损失，液压泵输出的液压功率应当全部转化为液压马达输出的机械功率，即：

又因为ω=2πn，q=Vn，所以液压马达的理论转矩为：

2、液压马达的机械效率和启动机械效率（7、8分钟）
由于液压马达内部不可避免地存在各种摩擦，实际输出的转矩T总要比理论转矩Tt小些，即：
，其中ηm为液压马达机械效率。
液压马达启动性能的指标用启动机械效率ηm0表示，其表达式为：

3、液压马达的转速和低速稳定性（2、3分钟）

4、调速范围（2、3分钟）
液压马达的调速范围以允许的最大转速和最低转速之比，即：

液压缸
一、液压缸的分类
（一）活塞式液压缸
1、双杆式活塞缸（重点讲解，10分钟）
当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等，当活塞的直径为D，活塞杆的直径为d，液压缸进、出油腔的压力为p1p2，输入流量为q时，双杆活塞缸的推力F和速度v为：

2、单杆式活塞缸（重点讲解，15分钟）
当输入液压缸无杆腔的油液流量为q，液压缸进出油口压力分别为p1和p2时，其活塞上所产生的推力F1和速度v1为：

当油液从有杆腔输入时，其活塞上所产生的推力F2和速度v2为：

如果向单杆活塞缸的左右两腔同时通压力油，即所谓的差动连接，作差动连接的单出杆液压缸称为差动液压缸。开始工作时差动缸左右两腔的油液压力相同，但是由于无杆腔的有效面积大于有杆腔的有效面积，故活塞向有杆腔运动，同时使有杆腔中排出的油液（流量为q’）也进入无杆强，加大了流入无杆腔的流量（q+q’），从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时，由于差动缸两腔间的管路中有压力损失，所以有杆腔中油液的压力稍大于无杆腔油液压力。而这个差值一般都较小可以忽略不计，则差动缸活塞推力F3和运动速度v3为：

即
（二）柱塞缸（重点讲解，10分钟）
当柱塞的直径为d，输入液压油的流量为q，压力为p时，其柱塞上所产生的推力F和速度v为：

（三）摆动缸（重点讲解，10分钟）
当摆动缸进出油口压力为p1和p2，输入流量为q时，它的输出转矩T和角速度ω各为：

（四）其它液压缸
1、增压缸（简单讲解，5分钟）
以增压缸原理图为例介绍增压缸。
当低压为p1的油液推动增压缸的大活塞时，大活塞推动与其连成一体的小柱塞输出压力为p2的高压液体，当大活塞直径为D，小柱塞直径为d时，

式中，K=D2/d2，称为增压比。
2、伸缩缸（简单讲解，5分钟）
以伸缩缸工作原理图为例介绍伸缩缸的工作原理。
3、齿轮缸（简单讲解，5分钟）
以齿轮缸的工作原理图为例介绍齿轮缸的工作原理。
二、液压缸的典型结构和组成
（一）液压缸的典型结构举例（重点讲解，15分钟）
以单杆液压缸结构图为例介绍液压缸的典型结构。
（二）液压缸的组成（重点讲解，15分钟）
1、缸筒和缸盖
2、活塞和活塞杆
3、密封装置
4、缓冲装置
5、排气装置
三、液压缸的设计和计算（重点讲解，45分钟）
1、液压缸设计中应注意的问题（一般讲解，10分钟）
2、液压缸主要尺寸的确定（重点讲解，10分钟）
（1）活塞杆直径d
（2）液压缸缸筒长度L
（3）最小导向长度H
3、强度校核（重点讲解，10分钟）
缸筒壁厚校核：当D/δ≥10时为薄壁，壁厚按下式进行校核：

当D/δ<10时，壁厚按下式进行校核：

活塞杆直径校核：活塞杆直径d校核按下式进行

液压缸盖固定螺栓直径校核：液压缸缸盖固定螺栓在工作过程中同时承受拉应力和扭应力，其螺栓直径可按下式校核：

4、缓冲计算（重点讲解，10分钟）
液压缸在缓冲时，缓冲腔内产生的液压能E1和工作部件产生的机械能E2分别为：

当E1=E2时，工作部件的机械能全部被缓冲腔液体所吸收，由此得：

若缓冲装置为节流口可调式缓冲装置，在缓冲过程中的缓冲压力逐渐降低，假定缓冲压力线性地降低，则最大的缓冲压力即冲击压力为：

5、液压缸稳定性校核（一般讲解，5分钟）

[板书设计]

23

第一次课

第三章 液压执行元件
液压马达
一、液压马达的特点及分类
二、液压马达的工作原理
1、叶片式液压马达
2、径向柱塞式液压马达
三、液压马达的基本参数和基本性能
1、液压马达的排量、排量与转矩的关系

2、液压马达的机械效率和启动机械效率

3、液压马达的转速和低速稳定性

4、调速范围

液压缸
一、液压缸的分类
（一）活塞式液压缸
1、双杆式活塞缸

2、单杆式活塞缸

即
（二）柱塞缸

（三）摆动缸

（四）其它液压缸
1、增压缸

2、伸缩缸
3、齿轮缸
二、液压缸的典型结构和组成
（一）液压缸的典型结构举例
（二）液压缸的组成
1、缸筒和缸盖
2、活塞和活塞杆
3、密封装置
4、缓冲装置
5、排气装置
三、液压缸的设计和计算
1、液压缸设计中应注意的问题
2、液压缸主要尺寸的确定
（1）活塞杆直径d
（2）液压缸缸筒长度L
（3）最小导向长度H
3、强度校核
缸筒壁厚校核：当D/δ≥10时为薄壁，壁厚按下式进行校核：

当D/δ<10时，壁厚按下式进行校核：

活塞杆直径校核：活塞杆直径d校核按下式进行

液压缸盖固定螺栓直径校核：液压缸缸盖固定螺栓在工作过程中同时承受拉应力和扭应力，其螺栓直径可按下式校核：

4、缓冲计算

当E1=E2时，

5、液压缸稳定性校核

[小结]
第一次课：通过液压马达的讲解，是学生了解液压马达的特点，深刻理解液压马达，特别是叶片式液压马达的工作原理，熟练掌握液压马达的排量和转矩、机械效率和启动机械效率等基本参数的计算方法；通过常见液压缸的讲解，