基础液压技术医学PPT
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课程设计
系统工作要求：实现油缸的前进、后退及停止运动，油缸 最 大 推 动 负 载 力 ： F=150000N ； 前 进 、 后 退 速 度 在 00.15m/s范围之内连续可调（电控制）。实时检测液压泵 出口压力、流量 设计任务： 1.设计、绘制液压系统原理图；（绘制三维系统实物图） 2.系统压力、流量、液压缸尺寸设计计算； 3.电动机功率、扭矩、转速计算； 4.电动机、联轴器、液压元器件（泵、阀、油缸、附件） 及传感器选型说明； 5.上交设计计算说明书
广应用
液压传动系统的优缺点
缺点：
1、损失大、效率低、发热大。 2、不能得到定比传动。 3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题
。 4、液压元件加工精度要求高，造价高。 5、液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技
术 水平要求高。
流体传动
流体传动
能量转换和传递基 于“静液压”原理 流体相对“静止”
势能（位能）
动能（运动 能）
决定于流体的高度和 静压力
决定于流体流动速度 和背压力
得到伯努利方程
液压流体动力学
伯努利方程
液压流体动力学
能量守恒：流速、压力
液体流动时的压力损失
1.液体的流动状态
19世纪末，雷诺首先通过实验观察了水在圆管内的流 动情况，并发现液体在管道中流动时有两种流动状态：层 流和紊流（湍流）。这个实验被称为雷诺实验。实验结果 表明，在层流时，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性 或层状，且平行于管道轴线；而在紊流时，液体质点的运 动杂乱无章，在沿管道流动时，除平行于管道轴线的运动 外，还存在着剧烈的横向运动，液体质点在流动中互相干 扰。
基础液压技术
什么是液压？
以液体为介质，用其产生的压 力传递能量的方式称为 液压
液压传动系统的工作原理
液压传动系统中能量的传递和转换
液压传动系统的组成
1.动力元件 2.执行元件 3.控制元件 4.辅助元件 5.传动介质
液压泵
液压马达或油缸 各种阀:方向阀、压力阀、流量阀 油箱、滤油器、加热器、冷却器等 即液体
度)
小流量
气体 相当小压力低
电缆磁场
电子流
小电功率密度与 液压功率密度比 为1:10
机械零件：杠杆、 轴、齿轮等
刚性和弹性物体
大与液压相比不易 实现功率流的选择 和分配
平稳性控制(加减速) 非常好通过压力
和流量调节
输出装置运动形式
通过使用液压马 达和油缸很容易 实现直线运动和 旋转运动
一般通过压力和 流量调节
液压流体静力学
如果作用面积A1=A2=A3; 则F1=F2=F3
液压流体静力学
2. 静液压理论建立在帕斯卡定理(Pascal’s law)上
液压流体静力学
帕斯卡定理的要点:
液压流体静力学
力的传递:
液压流体静力学
正负载 由液压系统产生动力给负载
负负载（产生吸空） 由负载产生动力给液压系统
状态不仅与管内的平均流速 有关，还和管道的直径d、液 体的运动粘度有关。实际上，液体流动状态是由上述三
个参数所确定的称为雷诺数Re的无量纲数来判定，即：
Re d
对于非圆形截面管道，雷诺数Re可用下式表示，即：
R e 4 R
水力直径R可用下式计算：
R A
式中：A —— 过流断面积；
—— 湿周，即有效截面的管壁周长。
液体流动时的压力损失
雷诺数是液体在管道中流动状态的判别数。对于不同 情况下的液体流动状态，如果液体流动时的雷诺数Re相同， 它的流动状态也就相同。液流由层流转变为紊流时的雷诺 数和由紊流转变为层流时的雷诺数是不相同的，后者的数 值要小，所以一般都用后者作为判断液流状态的依据，称 为临界雷诺数，记作Recr。当液流的实际雷诺数Re小于临 界雷诺数Recr时，液流为层流；反之，为紊流。
实现运动控制
旋转运动的
--电机 --伺服电机
滚珠丝杠 变旋转运动 为直线运动
驱动工作机构
液压流体力学的理论基础
液压流体力学
液压流体静 力学
帕斯卡定理
液压流体 运动学
流量连续性 定理
液压流体动 力学
伯努利方程
液压传动的理论基础
1. 静液压理论建立在理想的介质上
静液压原理是建立在理想的传递介 质上的-没有质量-没有摩擦-不可压缩 对高频响的系统，就要考虑介质的 压缩性。即介质不是刚性的而是弹性 的 Hydraulics
节流负Biblioteka Baidu 用节流的方式使油泵产生动力
液压流体静力学
压力传递:
液压流体静力学
液压流体静力学
液压流体运动学
液压系统中速度取决于流量
液压流体运动学
流量连续性原理
在变径的流道内，在任何时候，通过个节点的流量相
液压流体动力学
能量守恒定律
关于运动液体的能量守恒定律指出，只要没有能量从外 界补充，也没有能量传送到外界，则运动液体的总能量 保持不变。 这一总能量包括：
液压传动系统的优缺点
优点：
1. 实现大范围的无级调速。 2. 在同等输出功率下，液压传动装置的体积 小、
重量轻、运动惯量小、动态性能好。 3. 实现无间隙传动，运动平稳。 4. 便于实现自动工作循环和自动过载保护。 5. 采用油作为传动介质，因此液压元件有自我润滑
作用，有较长的使用寿命。 6. 液压元件标准化、系列化，便于设计、制造和推
层流和紊流是两种不同的流态。层流时，液体的流速 低，液体质点受粘性约束，不能随意运动，粘性力起主导 作用，液体的能量主要消耗在液体之间的摩擦损失上；紊 流时，液体的流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起 主导作用，液体的能量主要消耗在动能损失上。
液体流动时的压力损失
通过雷诺实验还可以证明，液体在圆形管道中的流动
通过流体的压力传 递动力
能量转换和传递基于 “动液压”原理
利用流体的动能传递 能量
能量转换和传递
能量传递方式比较
能量来源(驱动)
液压
电机柴油机蓄能 器
气动
电传动
电机柴油机蓄能 电网蓄电池 罐
机械传动
电机柴油机重力、 拉力(弹簧)
传递能量元件
软管、硬管
软管、硬管
能量载体
液体
作用力密度(功率密 大高压、大力、
通过使用气动马 达和气动缸很容 易实现直线运动 和旋转运动
一般和非常好之 间通过开环和闭 环调节
原始为旋转运动
一般 直线和旋转
实现运动控制
运动的两种方式
1.直线运动: 2. --液压油缸 --气动油缸 --丝杠+直线轴承
2. 旋转运动 --液压马达 --减速机 --气动马达 --伺服电机 --变频调速电机
系统工作要求：实现油缸的前进、后退及停止运动，油缸 最 大 推 动 负 载 力 ： F=150000N ； 前 进 、 后 退 速 度 在 00.15m/s范围之内连续可调（电控制）。实时检测液压泵 出口压力、流量 设计任务： 1.设计、绘制液压系统原理图；（绘制三维系统实物图） 2.系统压力、流量、液压缸尺寸设计计算； 3.电动机功率、扭矩、转速计算； 4.电动机、联轴器、液压元器件（泵、阀、油缸、附件） 及传感器选型说明； 5.上交设计计算说明书
广应用
液压传动系统的优缺点
缺点：
1、损失大、效率低、发热大。 2、不能得到定比传动。 3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题
。 4、液压元件加工精度要求高，造价高。 5、液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技
术 水平要求高。
流体传动
流体传动
能量转换和传递基 于“静液压”原理 流体相对“静止”
势能（位能）
动能（运动 能）
决定于流体的高度和 静压力
决定于流体流动速度 和背压力
得到伯努利方程
液压流体动力学
伯努利方程
液压流体动力学
能量守恒：流速、压力
液体流动时的压力损失
1.液体的流动状态
19世纪末，雷诺首先通过实验观察了水在圆管内的流 动情况，并发现液体在管道中流动时有两种流动状态：层 流和紊流（湍流）。这个实验被称为雷诺实验。实验结果 表明，在层流时，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性 或层状，且平行于管道轴线；而在紊流时，液体质点的运 动杂乱无章，在沿管道流动时，除平行于管道轴线的运动 外，还存在着剧烈的横向运动，液体质点在流动中互相干 扰。
基础液压技术
什么是液压？
以液体为介质，用其产生的压 力传递能量的方式称为 液压
液压传动系统的工作原理
液压传动系统中能量的传递和转换
液压传动系统的组成
1.动力元件 2.执行元件 3.控制元件 4.辅助元件 5.传动介质
液压泵
液压马达或油缸 各种阀:方向阀、压力阀、流量阀 油箱、滤油器、加热器、冷却器等 即液体
度)
小流量
气体 相当小压力低
电缆磁场
电子流
小电功率密度与 液压功率密度比 为1:10
机械零件：杠杆、 轴、齿轮等
刚性和弹性物体
大与液压相比不易 实现功率流的选择 和分配
平稳性控制(加减速) 非常好通过压力
和流量调节
输出装置运动形式
通过使用液压马 达和油缸很容易 实现直线运动和 旋转运动
一般通过压力和 流量调节
液压流体静力学
如果作用面积A1=A2=A3; 则F1=F2=F3
液压流体静力学
2. 静液压理论建立在帕斯卡定理(Pascal’s law)上
液压流体静力学
帕斯卡定理的要点:
液压流体静力学
力的传递:
液压流体静力学
正负载 由液压系统产生动力给负载
负负载（产生吸空） 由负载产生动力给液压系统
状态不仅与管内的平均流速 有关，还和管道的直径d、液 体的运动粘度有关。实际上，液体流动状态是由上述三
个参数所确定的称为雷诺数Re的无量纲数来判定，即：
Re d
对于非圆形截面管道，雷诺数Re可用下式表示，即：
R e 4 R
水力直径R可用下式计算：
R A
式中：A —— 过流断面积；
—— 湿周，即有效截面的管壁周长。
液体流动时的压力损失
雷诺数是液体在管道中流动状态的判别数。对于不同 情况下的液体流动状态，如果液体流动时的雷诺数Re相同， 它的流动状态也就相同。液流由层流转变为紊流时的雷诺 数和由紊流转变为层流时的雷诺数是不相同的，后者的数 值要小，所以一般都用后者作为判断液流状态的依据，称 为临界雷诺数，记作Recr。当液流的实际雷诺数Re小于临 界雷诺数Recr时，液流为层流；反之，为紊流。
实现运动控制
旋转运动的
--电机 --伺服电机
滚珠丝杠 变旋转运动 为直线运动
驱动工作机构
液压流体力学的理论基础
液压流体力学
液压流体静 力学
帕斯卡定理
液压流体 运动学
流量连续性 定理
液压流体动 力学
伯努利方程
液压传动的理论基础
1. 静液压理论建立在理想的介质上
静液压原理是建立在理想的传递介 质上的-没有质量-没有摩擦-不可压缩 对高频响的系统，就要考虑介质的 压缩性。即介质不是刚性的而是弹性 的 Hydraulics
节流负Biblioteka Baidu 用节流的方式使油泵产生动力
液压流体静力学
压力传递:
液压流体静力学
液压流体静力学
液压流体运动学
液压系统中速度取决于流量
液压流体运动学
流量连续性原理
在变径的流道内，在任何时候，通过个节点的流量相
液压流体动力学
能量守恒定律
关于运动液体的能量守恒定律指出，只要没有能量从外 界补充，也没有能量传送到外界，则运动液体的总能量 保持不变。 这一总能量包括：
液压传动系统的优缺点
优点：
1. 实现大范围的无级调速。 2. 在同等输出功率下，液压传动装置的体积 小、
重量轻、运动惯量小、动态性能好。 3. 实现无间隙传动，运动平稳。 4. 便于实现自动工作循环和自动过载保护。 5. 采用油作为传动介质，因此液压元件有自我润滑
作用，有较长的使用寿命。 6. 液压元件标准化、系列化，便于设计、制造和推
层流和紊流是两种不同的流态。层流时，液体的流速 低，液体质点受粘性约束，不能随意运动，粘性力起主导 作用，液体的能量主要消耗在液体之间的摩擦损失上；紊 流时，液体的流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起 主导作用，液体的能量主要消耗在动能损失上。
液体流动时的压力损失
通过雷诺实验还可以证明，液体在圆形管道中的流动
通过流体的压力传 递动力
能量转换和传递基于 “动液压”原理
利用流体的动能传递 能量
能量转换和传递
能量传递方式比较
能量来源(驱动)
液压
电机柴油机蓄能 器
气动
电传动
电机柴油机蓄能 电网蓄电池 罐
机械传动
电机柴油机重力、 拉力(弹簧)
传递能量元件
软管、硬管
软管、硬管
能量载体
液体
作用力密度(功率密 大高压、大力、
通过使用气动马 达和气动缸很容 易实现直线运动 和旋转运动
一般和非常好之 间通过开环和闭 环调节
原始为旋转运动
一般 直线和旋转
实现运动控制
运动的两种方式
1.直线运动: 2. --液压油缸 --气动油缸 --丝杠+直线轴承
2. 旋转运动 --液压马达 --减速机 --气动马达 --伺服电机 --变频调速电机