汽车机械基础-液压与气压传动

（2）流量
液压传动是依靠密闭容积的变化来传递运动的，而密闭容积的变化将引起液压油的流 动，因此，我们有必要了解一些油液流动的基础知识。
①流量
流量是指在单位时间内，流过其通流截面的液体体积，用Q表示。 若在时间t内，流过管道或液压缸某一截面的油液体积为V，则该流量为
流量的法定计量单位为m3/s（米3/秒），常用单位L/min（升/分）。换算关系为1m3/s = 6 × 104L/min。
（或电动机）输入的机械能转化为油液的液压能，是 液压系统中的动力源，向液压系统供给液压油。
（1）结构和职能符号
1,3—单向阀 2—弹簧 4—缸体 5—柱塞 6—偏心轮 7—油箱
（2）液压泵的类型
齿轮泵
结构简单紧凑，转速高、体积小、质量轻、自吸性能好，不能变量，一般为低压， 多适用于汽车润滑系中的机油泵和液压转向的助力泵
（1）可以在大范围内实现无级调速，而且调 速性能良好。 （2）传动装置工作平稳，反应速度快、冲击 小，能快速启动、制动和频繁换向。 （3）在相同输出功率的情况下质量轻、体积 小、结构紧凑。 （4）易于实现自动化，特别是电、液联合应 用时，易于实现复杂的自动工作循环。 （5）液压传动工作安全性好，易于实现过载 保护，同时因采用油液为工作介质，相对运 动表面能自行润滑，故使用寿命较长。 （6）液压元件已标准化、系列化和通用化， 便于设计、制造、维修和推广使用。
其密封性能好，容积效率高，耐磨性好；结构紧凑，流量调节方便，在高压系统中 广泛应用。但结构复杂和制造精度要求高。广泛应用于汽车空调压缩机、液压吊车 油泵等
8.1 液压传动
二、汽车典型液压元件 2.液压缸 （1）液压缸的功能
液压缸是液压传动系统中的一种执行元件，它可以将液压能转变为执行元件的机械能输出。 单杆活塞液压缸是将机械能的运动输出形式变为直线往复运动。
（2）液压传动的缺点
（1）液压传动的效率偏低。 （2）液压组件制造精度高，加工和安装技 术要求高，因此其成本也较高。 （3）工作时，其性能受温度的影响较大， 同时由于泄漏难以避免，因此无法保持准 确的传动比。 （4）发生故障时，不易查找原因和及时排 除故障。
8.1 液压传动
一、液压传动概述 4.液压系统图形职能符号
按试验标准规定，连续运转工作所必须保证的流量称为额定流量。它是液压 元件基本参数之一。
②平均流速
流速是指流动液体内的质点在单位时间内流过的距离，以v表示，单位为m/s。 由于实际液体都具有黏性，所以液体在管道中流动时，在同一截面上各点的实际流速 不相等。在一般场合下，都以平均流速进行计算。可用下式表示：
8.1 液压传动
二、汽车典型液压元件 6.溢流阀 （1）溢流阀的功用
溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或限压的 作用。
（2）结构原理与图形符号
直动型溢流阀
先导型溢流阀
例 如图所示的汽车动力液压转向系统，请分析其工作过程。
①车轮直线行驶
方向盘8不动。换向阀5处于中位，液压缸6 的两腔油路闭锁，液压缸活塞处于平衡状态，对 转向节臂不施加作用力，不起助力作用。 进油路过程：油箱→油泵2→节流阀3→换向阀5 的中位→油箱。
8.1 液压传动
二、汽车典型液压元件 5.节流阀 （1）节流阀的功用
节流阀用于控制液压系统中液体的流量，实现对液压系统的速度控制。 （2）结构原理与图形符号
节流阀是流量阀的一种，流量阀是液压系统中的调速元件，其调速原理是依靠改变阀口 通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，控制通过阀的流量，达到调节执行元件（缸 或液压马达）运动速度的目的。
帕斯卡原理：在密闭的容器中，由外力作用所产生的压力可以通过液体等值地传递 到液体内部所有各点
p=
这一压力p将等值传递到液休中的所有各点，即大液压缸中的压力也等于 p，此时大活 塞受到液体的推力F2为
例 如图所示的液压千斤顶，已知A1 = 1.25 × m2，A2 = 1.00 ×m2。如果施加在小 活塞上的F1 = 6.25×103N，试问能顶起多重的重物？
模块八液压与气压传动
8.1
液压传动
8.2
气压传动
8.1 液压传动
一、液压传动概述 1.液压传动的工作原理
以液体作为工作介质对动力和运动进行传递和控制的传动方式称为液体传动。
液体传动
液压传动 液力传动
利用密闭工作容积内液体的压力能来传递动力和运动的，称为液压传动。
其能量转换是通过容积变化来实现的，所以又称容积式液体传动
式中：Al、A2 — 截面1、截面2的面积，单位为m2； 、 — 液体流过截面1、截面2的平均流速，单位为m/s。
例 如图所示的液压千斤顶，已知A1 = 1.13×m2，A2 =9.62×m2，管道3的截面 积A3= 0.13×m2。如果施加在小活塞上的F1 = 5.78 ×103N，活塞1下压的速度为 0.2m/s。试问：1）大活塞能顶起多重的重物？2）大活塞5上升速度和管道3内液 体的平均流速是多少？
式中：
— 油液的平均流速，单位为m/s； Q — 流入液压缸或管道的油液流量，单位为m3/s； A — 活塞（或液压缸）的有效作用面积，单位为m2。
③活塞（液压缸）运动速度与流量关系。 活塞（液压缸）运动速度等于液压缸内油液的平均速度，即：
④液体流动连续性原理 根据质量守恒定律，油液流动时既不能增加，也不会减少，而且油液是不可压缩的 流体，因此液体流经连通管道每一截面的流量应相等，也就是说，进入管道一端和 从管道另一端流出的油液的流量应相等，这就是液体流动的连续性原理。
（2）液压缸的结构和图形符号 汽车动力转向系统中使用的液压缸为单杆活塞式液压缸。
单杠活塞式液压缸主要由缸体、活塞和活塞杆组成，由于活塞一端有杆，另一端无杆，所以活 塞两端的有效作用面积不等。 当无杆腔进油时，因活塞有效面积大，所以速度小，推力大 当有杆腔进油时，因活塞有效面积小，所以速度大，推力小
（3）其他类型的液压缸 柱塞式液压缸
符号通常均以组件的静止位置或零位置表示
符号在系统中的布置除有方向性的组件（油箱、仪表）外，根据具体情况可水平或垂直绘制
当需要标明组件的名称、型号和参数时，一般在系统图的零件表中说明，必要时可标注在组件 符号旁边。
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8.1 液压传动
一、液压传动概述 5.液压传动的基本参数 （1）压力
①液体静压力 液体静压力是指液体处于静止状态时，单位面积上受的法向作用力。静压力也称为 压强。用公式表示即为
单作用叶片泵
此泵为变量叶片泵，自吸能力好，对油液污染较敏感，转子承受的径向液压力是不 平稳的，故轴承将承受较大的负载，其寿命较短，不宜用于高压。宜用于液压转向 机构中
双作用叶片泵
转子承受的径向液压力是平稳的，轴承所受的力较小，故寿命长，自吸能力好，对 油液污染较敏感，适用于中、高压系统。 轴向柱塞泵
p=
式中：p — 液体的压力，单位为Pa； F — 作用在液体表面的外力，单位为N； A — 液体表面承压面积，单位为m2。
其中：1Pa=1N/ m2,1MPa=106Pa。
额定压力是指液压系统按试验标准连续工作的最高压力。它是液压元件的基本 参数之一。
8.1 液压传动
一、液压传动概述 （2）压力的传递
液压传动系统一般由以下5个部分组成 （1）动力部分动能力转部换分为由有液野压 的泵液和压液能压，泵输的出其高他压附油件液组。成，其功能是把原动机所提供的机械
执行部分由液压缸或液压马达等组成，其功能是把油液的压力能转变成机械能
（2）执行部分去驱动负载作功，实现往复直线运动、连续转动或摆动。
（3）控制部分控压制力部、分流由量各和种流液动压方控向制，阀从组而成控，制其执功行用部是分控的制力从、液速压度泵和到方执向行。部分的油液的
（4）辅助部分 辅助部分包括油箱、滤清器、蓄能器、油管、压力表等，其功能是存储、输送、
净化和密封工作液体，并有散热作用。
（5）工作介质液压系统中用量最大的工作介质是液压油。液压油不仅起传递能量和运动的作
用，而且对元件及装置起润滑作用。
8.1 液压传动
一、液压传动概述 3.液压传动系统的特点
（1）液压传动的优点
利用运动液体的动能来传递动力和运动的，称为液力传动，亦称为动力式液体传动
汽车修理中常用的工具——液压千斤顶
1—杠杆 2—泵体 3，11—活塞 4，10—油腔 5，7—单向阀 6—油箱 8—放油阀 9—油管 12—缸体
2.液压传动系统的组成
液压千斤顶虽然是一个简单的液压传动装置，但是从 对它工作过程的介绍中可以看出，液压传动是依靠密闭容 积的变化传递运动，依靠液体内部的压力（由外载荷所引 起的）传递动力的。液压传动装置实质上是一种能量转换 装置，它先将机械能转换便于输送的液压能，然后再将液 压能转换为机械做功，它转换能量的过程可以概括为输入 机械能→液压能→机械能输出。
伸缩式液压缸 齿条式摆动液压缸
8.1 液压传动
二、汽车典型液压元件 3.换向阀 （1）换向阀的功用
利用阀芯和阀体之间的相对运动变换油液流动的方向，或者接通或关闭油路，从而改变液 压系统的工作状态。
（2）结构原理和图形符号 汽车动力转向系统中使用的换向阀为三位五通换向阀
采用方向盘的操纵控制滑阀的移动，当汽车直线行驶，方向盘不动，滑阀处于中 位，上边三个油口互相连通，下边两个油口封闭；当方向盘向左转时，滑阀被向 左移，三位五通换向阀处于左位，P与A油口连通，B与T油口接通，C油口关闭； 当方向盘向右转时，滑阀被向右移，三位五通换向阀处于右位，P与B油口接通， T与C油口接通，A油口关闭。
发动机带动液压泵2从油箱10内吸油，并将油液输入工 作系统管路
推土机的液压系统
1—滤油器 2—液压泵 3，5，6，8—油管 4—换向阀 7—阀压缸 9—安全阀 10—油箱
结构式原理图
职能符号式原理图
液压系统图的图形符号只表示组件的职能、连接系统的通路，不表示组件的具体结构和参数， 也不表示系统管路的具体位置及组件的安装位置
与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部 的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用 力，帮助驾驶员转向操纵。这样，为了克服地面 作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于 转向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需 的转向力矩小得多。
8.1 液压传动
它是整个液压系统的动力元件，它的功用是将发动机
二、汽车典型液压元件 1.液压泵
②车轮左转
方向盘（螺杆）8左转，换向阀5处于左位，转 向螺母经过转向节臂、直拉杆等与车轮相连，开始 由于车轮偏转阻力较大螺母暂不动，因此，螺母对 螺杆产生一个向左的轴向反作用力，迫使滑阀相对 阀体向左移动，改变油路通道。这时从泵来的压力 油只经转向控制阀进入液压缸6的左腔，推动活塞 向右移动，通过转向摇臂、直拉杆、转向节臂、梯 形臂、横拉杆、使车轮左转，实现助力转向。 进油路过程：油箱→油泵2→节流阀3→换向阀5的 左位→液压缸6的左腔，活塞向右移动。 回油路过程：液压缸6的右腔→换向阀5的左位→油 箱。
液压传动是依靠密封容积的变化传递运动的，而密封容积的变化所引起流量的变 化要符合等量原则
液压传动是依靠油液的压力来传递动力的，在密闭容器中压力是以等值传递的。
8.1 液压传动
二、汽车典型液压元件 汽车动力液压转向系统的工作示意图
该系统的功能是保持汽车稳定地直
线行驶和根据需要改变方向。其中属于 转向加力装置的部件是：转向油泵5、 转向油管4、转向油罐6以及位于整体式 转向器10内部的转向控制阀及转向动力 缸等。当驾驶员转动方向盘1时，转向 摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉 杆8、转向节臂7，使转向轮偏转，从而 改变汽车的行驶方向。例如向左转动方 向盘，汽车转向系统动作，带动前车轮 向左转；反之，车轮向右转。
常用的换向阀的图形符号
8.1 液压传动
二、汽车典型液压元件 4.单向阀
（1）单向阀的功用 普通单向阀的功用是只允许油液向一个方向流动，而不允许反向流动。
（2）结构原理与图形符号
1-阀体 2-阀芯 3-弹簧 液压油从进油口P1流入时，阀芯在液压油的作用下，克服弹簧的作用力，使阀芯离开阀座 开启，液压油由出油口流出；当液压油反向从出油口流入时，阀芯在液压油和弹簧力的作用 下，使阀芯压紧在阀座上，切断油路，从而使液压油不能反向流动。
3）车轮右转 方向盘（螺杆）8右转，换向阀5处于右位，从泵