单杆双作用活塞式液压缸

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认识液压缸

三位四通换向阀构成的卸荷回路
三、速度控制回路
控制执行元件运动速度的回路，一般是采用改变进入执行元件的流量来实现的。
调速回路
速度控制回路
速度换接回路
定量泵的节流调速回路
变量泵的容积调速回路
容积节流复合调速回路
进油节流调速回路
回油节流调速回路
旁路节流调速回路
1．调速回路
用于调节工作行程速度的回路。
型号：O
P、A、B、T四个通口全部封闭，液压缸闭锁，液压泵不卸荷。
型号：H
P、A、B、T四个通口全部相通，液压缸活塞呈浮动状态，液压泵卸荷。
型号：Y
通口P封闭，A、B、T三个通口相通，液压缸活塞呈浮动状态，液压泵不卸荷。
型号：P
P、A、B三个通口相通，通口T封闭，液压泵与液压缸两腔相通，可组成差动回路。
溢流阀
P
T 1－阀体 2－阀芯 3－弹簧 4－调压螺杆
2．减压阀
作用：降低系统某一支路的油液压力，使同一系统有两个或多个不同压力。
减压原理：利用压力油通过缝隙（液阻）降压，使出口压力低于进口压力，并保持出口压力为一定值。缝隙愈小，压力损失愈大，减压作用就愈强。平时是打开的。
分类：
直动型减压阀先导型减压阀
1、组成：
缸筒、缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置
视频：液压缸和液压马达
一、常见液压缸的图形符号
单作用液压缸：只向左或右腔供油。双作用液压缸：左右腔都供油。
液压缸的类型及符号
二、液压缸典型结构
1．活塞式液压缸双作用双活塞杆式液压缸双作用单活塞杆式液压缸
双作用双活塞杆式液压缸缸体固定式

液压缸1

向套长度为（0.6-1.5）d。为减少加工难度，一般
液压缸缸筒长度不应大于内径的20-30倍。
液压缸的校核
一、缸筒壁厚的验算
中、高压液压缸一般用无缝钢管做缸筒，大多属薄壁筒，即D / ＞10。此时，可根据材料力学中薄壁圆筒的计算公式验算缸筒的壁厚，即
p max D 2[ ]
当D / ＜10时，可用下式校核缸筒壁厚
三、柱塞式液压缸（柱塞缸）
柱塞式液压缸特点：
（1）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用；（2）柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工即可
（3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，
F ( p1 p2 ) Am
（2）不能实现差动连接。

4
( D d )( p1 p2 )m
2 2
（3）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的3倍；活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的2倍。
应用：
两个方向力和速度一样的场合。
图形符号：
缸筒固定式
4
3
F2 7771 (N )
F3 = 7466 (N)
v2 0.102(m / s) v3 = 0.106(m / s)
三、柱塞式液压缸（柱塞缸）
活塞式液压缸的缸体内壁要求精加工，当液压缸较长时加工就显得比较困难，因此在行程较长时多采用柱塞缸。柱塞缸的内壁不需要精加工，因为柱塞不和缸体接触，运动时靠缸盖上的导向套导向，结构简单，制造方便，成本低，特别适合行程较长的场合。

3 液压油缸

Y型圈
带支撑的Y型圈
缓冲装置
当液压缸拖动负载的质量较大、速度较高时，一般应在液压缸中设缓冲装置，必要时还需在液压传动系统中设缓冲回路，以免在行程终端发生过大的机械碰撞，导致液压缸损坏。缓冲的原理是当活塞或缸筒接近行程终端时，在排油腔内增大回油阻力，从而降低液压缸的运动速度，避免活塞与缸盖相撞。
活塞式液压缸
单活塞杆液压缸的差动连接：
差动连接时，液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截面积，与非差动连接无杆腔进油工况相比，
在输入油压力和流量不变的条件下，活塞杆伸出速度较大，而推力较小。实际应用中，液压传动系统常通过控制阀来改变单活塞杆液压缸的油路连接，使它有不同的工作方式。差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。
半环式连接：连接强度高，但结构复杂，装拆不便，半环连接多用于高压和振动较大的场合。
活塞组件的密封
活塞装置主要用来防止液压油的泄漏，良好的密封是液压缸传递动力、正常动作的保证，根据两个需要密封的耦合面间有无相对运动，可把密封分为动密封和静密封两大类。设计或选用密封装置的基本要求是具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐油、抗腐蚀、耐磨、寿命长、制造简单、拆装方便。常见的密封方法有以下几种。
Y型圈
带支撑的Y型圈
Y形密封圈
Y形圈的密封作用取决于它的唇边对耦合圆的紧密接触程度，在压力油作用下，唇边对耦合面产生较大的接触压力，从而达到密封的目的；当液压力升高时，唇边与藕合面贴得更紧，接触压力更高，密封性能更好。 Y形圈安装时，唇口端面应对着压力高的一侧，当压力变化较大、滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈。
液压缸的结构

液压油缸分类

液压缸
§1
§2
液压缸的类型及其特点
摆动式液压缸
液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是将液压能转换为机械能的能量转换装置，用于驱动工作机构作直线往复运动或往复摆动。
液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液
压系统中广泛应用。
§1 液压缸的类型及其特点
p61
液压缸(oil cylinder) 有多种形式，按其作用方式分类，分为单作用式和双作用式两大类。单作用式液压缸(hydraulic cylinder)是指利用液压油推动活塞(柱塞)作一个方向运动，而反向运动则依靠重力或弹簧力等实现。
p62
（简单定义差动连接——双作用单杆油缸左右两腔相
互接通并同时输入压力油时，称为差动连接。)
v3
F3
d
q q
q
q v3 A3
差动连接的意义：采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到
较大的速度。
② 活塞反向运动，其速度v2 差动连接不能使运动反向，反向必须非差动连接。
因此要进行如下油路设计，（见右图）反向速度v2为：
按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定
式两种：
活塞缸

单作用
双作用

双作用双活塞杆
双作用单活塞杆
1、单作用活塞式液压缸 (one-way cylinder) 单作用活塞缸——工作时靠压力油推动，返回时靠自重(或弹簧)的作用实现。
1）(职能) 图形符号
2、双作用活塞式液压缸(double-acting cylinder)
如上图a)所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动，反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两个柱塞缸分别完成相反方向运动。如图b)所示。

双作用单杆活塞式液压缸设计说明书样本

目录设计题目---------------------------------------------------------------------------2液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2液压缸主要参数的计算液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2缸筒内径( 缸径) 计算--------------------------------------------------2缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2流量的计算------------------------------------------------------------------3底部厚度计算---------------------------------------------------------------4最小导向长度的确定------------------------------------------------------4主要零部件设计与校核缸筒的设计------------------------------------------------------------------5缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6活塞设计----------------------------------------------------------------------7活塞的密封-------------------------------------------------------------------8活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9致谢-----------------------------------------------------------------------------10参考文献-------------------------一.设计题目双作用单杆活塞式液压缸设计主要设计参数:系统额定工作压力: p= 25( Mpa) 驱动的外负载: F =50( KN)液压缸的速度比: λ=1.33 液压缸最大行程: L =640 (mm)液压缸最大伸出速度: λ=4 (m/min) 液压缸最大退回速度: v t =5.32(m/min)缸盖连接方式: 螺纹连接液压缸安装方式: 底座安装缓冲型式: 杆头缓冲二.液压缸的选型液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能, 实现直线往复运动或摆动往复运动的执行元件。

HSG系列液压缸

HSG ※01系列液压缸
HSG ※01系列液压缸※型号选择
HSG-双作用单杆活塞式液压缸
缸盖连接方式：L=螺纹式（缸径≤Φ80）；K=卡键式（缸径≥Φ
80） 01 –设计序号
–缸径mm/活塞杆径
mm 液压缸行程 E-压力等级16MPa
–缸头、缸筒连接方式：1=缸头耳环带衬套；2=缸头耻环带关节轴承；3=铰轴（用于缸径≥Φ80卡键式连接）；4=端部法兰（用于缸径≥Φ80卡键式连接）；5=中部法兰（用于缸径≥Φ80卡键式连接）活塞杆端连接方式代号：1=杆端外螺纹；2=杆端内螺纹（缸径≥63）；3=杆端外螺纹杆头耳环带衬套；4=杆端内螺纹杆头耳环带衬套（缸径≥63）；5=杆端外螺纹杆头耳环带关节轴承；6=杆端内螺纹杆头耳环带关节轴承（缸径≥63）；7=整体式活塞杆耳环带衬套（缸径=40、50）；8=整体式活塞杆耳环带关节轴承（缸径=40、50）
0=不带缓冲；1=两端带缓冲；2=缸头端带缓冲；3=杆头端带缓冲 1=内螺纹
活塞杆端连接方式代号：L1=杆端外螺纹；L2=杆端外螺纹▲ 工作介质代号：O=机油、液压油；W=高水基（乳化液）注：型号说明中凡标有▲的目前均按非标处理。

※基本参数
注： 1.速比Ψ为活塞腔有效面积与活塞杆腔有效面积之比。

2.最大行程原则上是：Ψ=1.33时，S=8D ；Ψ=1.45时，S=10D ；Ψ=2时，S=12D ；（D 为缸径）。

3.最小行程不包括缸头、缸筒连接方式为铰轴及中部法兰型
※外形安装连接尺寸图（活塞杆端为内螺纹连接）
※外形安装连接尺寸图（活塞杆端为外螺纹杆头耳环连接）
※外形安装连接尺寸图（活塞杆端为外螺纹联接）
※外形安装连接尺寸图（活塞杆端为外螺纹杆头耳环连接）。

第4章液压缸

同时，外伸速度逐次增大，当负载恒定时，液压缸的工作压力逐级增高。空载缩回的顺序是从小活塞到大活塞，收缩后液压缸总长度较短，占用空间较小，结构紧凑。收缩缸常用于工程机械和其它行走机械，如起重机伸缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等。
第4章液压缸
图4-12 伸缩缸

第4章液压缸 2. 齿条活塞缸
第4章液压缸
图4-5 单杆活塞缸的运动范围
第4章液压缸
单杆活塞缸还有另外一种非常重要的工作方式，即两腔同时通入压力
油，如图4-6所示，这种油路连接方式称为差动连接。在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接时液压缸两腔的油液压力相等。但由于无杆腔受力面积大于有杆腔，活塞向右的作用力大于向左的作用力，活塞杆作伸出运动，并将有杆腔的油液挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出速度。差动连接时，有杆腔排出流量 q' v3 A2 ，进入无杆腔后，无杆腔流量为
齿条活塞缸又称无杆式液压缸，它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮
组成，如图4-13所示。活塞的往复移动经齿轮齿条机构转换成齿轮轴的周
期性往复转动。它多用于自动生产线、组合机床等的转位或分度机构中。
图4-13 齿条活塞缸
4.1.1 活塞式液压缸
1、双杆活塞缸
图4-1所示为双杆活塞缸的原理图。活塞两侧均装有活塞杆。当两活塞杆直径相同，供油压力和流量不变时，活塞（或缸体）在两个方向的运动速度和推力也都相等，即
第4章液压缸
q 4q A (D 2 - d 2) F p1 - p 2）A (p1 - p 2)(D 2 - d 2) （ 4
第4章液压缸
液压缸往复运动时的速度比为
v2 D2 2 2 v v1 D - d

第五章液压缸介绍

例：液压刨床
差动缸：单杆活塞缸的
左右两腔都接通高压油时称为“差动连接”。
F3 p1 ( A1 A2 ) m p1
d2
4
m
q1
pq
qV 4qV v3 A1 A2 d 2
q2
结论：差动连接后，速度大，推力小。差动连接时活塞 ( 或缸筒 ) 只能向一个方向运动，要使它反向运动，油路接法须与非差动式连接相同。
(2)活塞杆外径d：可根据满足速度或速度比的要求来选择，也可根据活塞杆受力状况来确定。按速度比λv确定：
v 1 dD v
按工作压力确定：
※ 按国标圆整为标准尺寸。
(3)缸筒长度L：根据最大工作行程长度及各种结构需要来确定，即： L=l+B+A+M+C
式中：l—活塞的最大工作行程； B—活塞宽度，一般为(0.6-1)D; A—活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D; M—活塞杆密封长度，由密封方式定； C—其他长度。
摩擦环密封：依靠套在活塞上的摩擦环在O 形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。适用于缸筒和活塞之间的密封。
O形密封圈和V形密封圈：利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。
(四)缓冲装置
设计液压缸时，须注意以下几点：
尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在
受压状态下具有良好的稳定性；
考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题；
正确确定液压缸的安装、固定方式；
液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便；在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸；要保证密封可靠，防尘良好。

液压与气动——精选推荐

1、液压马达是将（A）的液压元件。

、液压缸的运动速度取决于 BA 压力和流量B流量C 压力6、差动液压缸，若使其往返速度相等，则活塞面积应为活塞杆面积的 B 。

A l 倍B 2 倍C√2 倍7、当工作行程较长时．采用 C 缸较合适。

A 单活塞扦B 双活塞杆C柱塞8、当系统的流量增大时，油缸的运动速度就（A）。

A、变快B、变慢C、没有变化9、单杆活塞缸的活塞杆在收回时（A）。

A、受压力B、受拉力C、不受力10、能形成差动连接的液压缸是（A）。

A、单杆液压缸B、双杆液压缸C、柱塞式液压缸11、液压马达是将（A）的液压元件。

A、液压能转换成机械能B、电能转换为液压能C、机械能转换成液压能12、双作用杆活塞液压缸，当活塞杆固定时，运动所占的运动空间为缸筒有效行程的倍数（ B ）。

A、1倍B、2倍C、3倍13、将液体的压力能转换为旋转运动机械能的液压执行元件是（B ）。

A、液压泵B、液压马达C、液压缸D、控制阀14、一单杆活塞式液压缸差动连接时，要使V3=V2，则活塞与活塞杆直径之比应为（ B ）。

A、1B、2C、3D、217、双作用单杆活塞液压缸，当活塞杆固定时，运动所占的运动空间为缸筒有效行程的倍数（B）。

A、1倍B、2倍C、3倍判断题计算题：4、设计一单杆活塞液压缸，己知负载F=4kN，活塞与液压缸的摩擦阻力为F f=0.8kN，液压缸的工作压力为6MPa，试确定液压缸内径D。

若活塞最大运动速度为0.04m/s，系统的泄漏损失为6%，应选用多大流量的液压泵？若泵的总效率为0.86，不计管路压力损失，电动机的驱动功率为多少？5、已知液压马达的排量V M=250mL/r；入口压力为9.8Mpa；出口压力为0.49Mpa；此时的总效率ηM=0.9；容积效率ηVM=0.92；当输入流量为22L/min时，试求：（1）液压马达的输出转矩(Nm)；（2）液压马达的输出功率(kW)；（3）液压马达的转速(r/min)。

油缸的分类

油缸的分类全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：油缸是一种常见的液压传动元件，主要用于将液压能源转换为机械能，实现各种工程机械的运动和控制。

根据用途和结构特点的不同，油缸可以分为多种分类。

接下来，我们将详细介绍几种常见的油缸分类。

一、按照执行机构形式分类1. 单作用油缸：单作用油缸只在一个方向上起作用，压缩机根据油液的进出来完成加压和放空操作。

2. 双作用油缸：双作用油缸是在两个方向上起作用，可以同时实现缩放和伸张操作。

其结构相对复杂，作用范围更广。

3. 多缸形式油缸：多缸形式油缸是指在同一头上安装两个或两个以上的同心式缸体，可同时实现多点作用，操作效率更高。

二、按照形状结构分类1. 活塞式油缸：活塞式油缸通过液压力将活塞推动，实现来回运动。

该结构简单，功率大，广泛应用于工程机械、冲床和注塑机等行业。

2. 柱塞式油缸：柱塞式油缸在缸筒内装有柱塞，通过柱塞的运动实现液压转换。

该结构具有承载力强、响应速度快的特点，适用于高精度和高速度的应用。

3. 齿条式油缸：齿条式油缸通过齿轮传动和液压力将齿条推动，实现机械的运动和控制。

其结构简单、稳定性好，适用于大中小型行程的应用。

4. 蜗轮式油缸：蜗轮式油缸是将蜗轮传动和液压力结合起来，实现油缸的运动。

其传动效率高、结构紧凑，适用于大功率和大载荷的应用。

三、按照工作环境分类1. 标准型油缸：标准型油缸一般用于一般工程机械，具有结构简单、性能稳定等特点，适用于一般工作环境。

2. 耐高温油缸：耐高温油缸通常采用特殊材料制成，能够在高温环境下正常工作，适用于高温熔铸和铁水冲压等应用。

3. 耐腐蚀油缸：耐腐蚀油缸一般采用防腐涂层或不锈钢材料制成，能够在腐蚀性环境下正常工作，适用于化工、海上和海洋工程等行业。

4. 防爆油缸：防爆油缸一般采用防爆液压元件或防爆控制系统，能够在易燃易爆环境下正常工作，适用于石油、化工和矿山等行业。

总的来说，油缸是一种性能优越的液压传动元件，广泛应用于各种工程机械和自动化设备中。

单作用与双作用缸的对比.doc-1

单作用活塞缸与双作用活塞缸的对比单作用活塞缸与双作用活塞缸都属于活塞式液压油缸，它们都属于直线运动液压缸。

但其设计原理、结构布局、作用方式和功能差别较大，具体差异因其实现的功能不同。

单作用活塞活塞仅单向运动，由外力使活塞反向运动，只有一腔为高压腔。

双作用活塞缸活塞双向运动，产生推、拉力，前、后腔均为高压腔。

在结构及密封件上与单作用活塞缸均存在很大不同，制作成本相对较高。

上表列举了单作用活塞缸与双作用活塞缸的基本差异，具体差别只能根据具体结构分析。

祝：合作愉快！。

第二节液压缸

第二节液压缸
将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。液压缸的分类
按结构形式分：
活塞缸柱塞缸
单杆式双杆式
摆动缸
单叶片双叶片
按作用方式分：
单作用液压缸双作用液压缸
两个方向均由液压驱动
一个方向由液压驱动，另一方向靠弹簧力、重力等实现
一、常用液压缸及其速度推力特性
（一）活塞式液压缸
根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。
ηm为缸的机械效率。
v?
q? v
A
?
?
4q? v
(D2 ? d2)
缸在左右两个方向上输出的速
度相等。ηv为缸的容积效率。
（3）图形符号
2、单活塞杆液压缸
（1）安装方式及图形符号缸筒固定活塞杆固定两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效
行程的两倍。
工作原理：
无杆腔进油腔
有杆腔回油腔
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。
{ 杆固定时、缸移动
软管空心杆
L=2l
无杆腔进油腔
2. 工作原理：
有杆腔回油腔
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。
（2）双杆活塞缸的速度推力特性
F
?
A( p1? p2 )? m
?
?
4
(D2
?
d 2 )( p1?
p2 )? m
缸在左右两个方向上输出的推力相等。
小柱塞缸输出的压力： pb ? pa K? m
增压比为大活塞与小柱塞的面积比：
K
?
D2 d2
增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部

第四章液压缸

第四章液压缸第一节液压缸的分类和特点液压缸按结构特点的不同可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。

按作用方式不同，可分为单作用式和双作用式两种。

1.活塞式液压缸活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。

(1)双杆式活塞缸。

活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出的液压缸称为双杆式活塞缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。

根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。

如图4-5(a)所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸。

它的进、出口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为l 时，整个工作台的运动范围为3l ，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床，当工作台行程要求较长时，可采用图4-5(b)所示的活塞杆固定的形式，这时，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，动力由缸体传出。

这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程l 的两倍(2l)，因此占地面积小。

进出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端，但必须使用软管连接。

由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等，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p 1和p 2，输入流量为q 时，双杆活塞缸的推力F 和速度v 为：F=A(p 1-p 2)=π (D 2-d 2) (p 1-p 2) /4 (4-18)v=q/A=4q/π(D 2-d 2) (4-19)式中：A 为活塞的有效工作面积。

双杆活塞缸在工作时，设计成一个活塞杆是受拉的，而另一个活塞杆不受力，因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些。

(2)单杆式活塞缸。

如图4-6所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。

图4-6单杆式活塞缸由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分别为：F 1=(p 1A 1-p 2A 2)=π［(p 1-p 2)D 2-p 2d 2］/4 (4-20)F 1=(p 1A 1-p 2A 2)=π［(p 1-p 2)D 2-p 2d 2 ］/4 (4-21)v 1=q/A 1=4q/πD 2 (4-22)v 2=q/A 2=4q/π(D 2-d 2) (4-23)由式(4-20)～式(4-23)可知，由于A 1＞A 2,所以F 1＞F 2，v 1＜v 2。