汽车液压与气压传动内容提要

汽车液压与气压传动内容提要

1、液压传动装置的组成。

①能源装置：为系统提供有压流体（压力油），将机械能转换成压力能，是系统的第一能

量转换装置。如液压泵。

②执行元件：把流体的压力能转换成机械能，是系统的第二能量转换装置。如液压缸、液

压马达等。

③控制元件：对系统中流体的压力、流量及流体的流动方向进行控制或调节的元件。如溢

流阀、单向阀、换向阀等。

④辅助元件：保证系统正常工作的其它元件。如油箱、管道、管接头、过滤器等。

⑤工作介质：传递能量的流体，即液压油。

2、液体（流体）的两种流动状态及判断方法和相应特征。

液体在管道中流动时存在两种流动状态，即层流和紊流。

两种流动状态可通过实验来观察，即雷诺实验。液体在圆管中的流动状态不仅与管内的

平均流速v 有关，还和管道内径d 、液体的运动粘度ν有关。而决定流动状态的，是雷诺数

Re=vd/ν。雷诺数Re 的物理意义为：惯性力与粘性力之比。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，后者的数值小，所以一般都用后者作为判

别液流状态的依据，称为临界雷诺数，记为Re cr 。当液流的实际雷诺数Re 小于临界雷诺数

Re cr 时，为层流；反之，为紊流。

层流时，液体流速较低，质点受粘性力制约，不能随意运动，粘性力起主导作用；紊流

时液体流速较高，粘性制约作用减弱，惯性力起主导作用。

3、通过固定平行平板缝隙的流量计算公式。

当两平行平板缝隙间充满液体时，如果液体受到压

差△p=p 1—p 2的作用，液体会产生流动。如果没有压差

△p 的作用，而两平行平板之间有相对运动，即一平板

固定，另一平板以速度u 0 运动时，由于液体存在粘性，

液体亦会被带着移动，这就是剪切作用所引起的流动。

液体通过平行平板缝隙时的最一般的流动情况，是既受

压差△p 的作用,又受平行平板相对运动的作用，其计算

图如图所示。图中h 为缝隙高度，b 和l 为缝隙宽度和长度，一般b>>h ，l>>h 。

在液流中取一个微元体dx 、dy （宽度方向取单位长），其左右两端面所受的压力为p 和

p+dp ，上下两面所受的切应力为τ+dτ和τ，则微元体的受力平衡方程为

整理后得 。由于 ，上式可变为

，将上式对y 积分两次得

，其中c 1、c 2为积分常数。 ()()pdy d dx p dp dy dx

τττ++=++d dp dy dx τ=du dy

τμ=2

1212dp u y c y c dx μ=++

一般情况下，当平行平板间的相对运动速度为u 0时，则在y=0处，u=0，y=h 处，u=u 0。

此外，液流作层流运动时p 只是x 的线性函数，即 ,将这些关系式代入上式并整理后得 , 由此得通过平行平板缝隙的流量为：

上式是所有缝隙流的通用公式，下面分别有两种特殊情况：

①当平行平板间没有相对运动即u 0=0时，通过的液流纯由压差引起，称为压差流动，其流量为 ； ②当平行平板两端不存在压差时，通过的液流纯由平板运动引起，称为剪切流动，其流量

值为 。 4、通过薄壁小孔的流量计算公式。

当小孔的通流长度与孔径之比l/d ≤0.5时，称为薄壁小

孔。当液流经过管道由小孔流出时，由于液体的惯性作用，

使通过小孔后的液流形成一个收缩断面C-C ，然后再扩散，这

一收缩和扩散过程产生很大的能量损失。当孔前通道直径与

小孔直径之比△/d ≥7时，液流的收缩作用不受孔前通道内壁

的影响，这时的收缩称为完全收缩；当△/d<7时，孔前通道

对液流进入小孔起导向作用，这时的收缩称为不完全收缩。

现对孔前、孔后通道断面1-1和2-2列伯努利方程，并设

动能修正系数α=1，则有：

。 式中Σh ξ为液流流经小孔的局部能量损失，它包括两部分：液流经截面突然缩小时的 Σh ξ1和突然扩大时的Σh ξ2。 ，经查手册， 。因为A c <

。式中

称为速度系数，反映了局部阻力对速度的影响。经过薄壁小孔的流量为：

式中：A 0——小孔截面积；C c ——截面收缩系数， ；C d ——流量系数，C d =C v C c 。

22112222p v p v h g g g g

ξρρ+=++∑212c v h g

ξξ=222(1)2c c A v A h g ξ-=212(1)c v h h h ξξξξ=+=+∑c v C ==v C =ρ

p A C v A q d c c ∆==200c c A

C A =21()p p dp p dx l l -∆==-0()2u y h y u p y l h

μ-=∆+00030()[]2122

h h u y h y q ubdy p y bdy l h

u bh p bh l μμ-==∆+⋅∆=+⎰⎰312bh p q l

μ∆=0

2

u q bh =

流量系数C d 的大小一般由实验确定，在液流完全收缩的情况下，R e ≤105时，C d 可由下

式计算： 。当R c ＞105时，C d 可以认为是常数，计算时按C d =0.60～0.61

选取。液流不完全收缩时，C d 可按表选择。这时由于管壁对液流进入小孔起导向作用，C d

可增至0.7～0.8。

5、外啮合齿轮泵的工作原理。

外啮合齿轮泵由一对几何参数完全相同的齿轮、长短轴、泵体、

前后盖板等主要零件组成，右图为工作原理图。如图所示，两啮合的

轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，当原动机

通过长轴（传动轴）带动主动齿轮、从动齿轮旋转时，因啮合点的啮

合半径小于齿顶圆半径，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油

口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，形成一定的真空度，油液在

大气压作用下进入吸油腔。吸油腔所吸入的油液随着齿轮的旋转被齿

穴空间转移到压油腔，齿轮连续旋转，泵连续不断吸油和压油。

6、齿轮泵困油的解决办法。

为了保证齿轮传动的平稳性，齿轮泵的齿轮重叠系数ε必须大于1，即在前一对轮齿尚

未脱开啮合之前，后一对齿轮已经进入啮合。在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个

与吸、压油腔均不相通的闭死容积。此闭死容积随着齿轮的旋转，先由大变小，后由小变大。

因闭死容积形成之前与压油腔相通，因此容积由大变小时油液受挤压经缝隙溢出，不仅使压

力增高，齿轮轴承受周期性的压力冲击，而且导致油液发热。在容积由小变大时，又因无油

液补充产生真空，引起气蚀和噪声，这种因闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气蚀的现

象称为困油现象。

困油现象将严重影响泵的使用寿命，因此必须予以消除。常用的方法是在泵的前、后盖

板或浮动轴套（浮动侧板）上开卸荷槽。在开设卸荷槽后，容积由大变小时与压油腔相通，

容积由小变大时与吸油腔相通。

7、齿轮泵泄漏的几种途径。

高压腔（排油腔）的压力油向低压腔（吸油腔）泄漏的三条途径：

① 齿顶圆与壳体内孔之间的径向间隙；

② 齿轮端面与侧端面盖之间的轴向间隙（75%～80%）；

③ 齿宽方向上的不完全啮合造成的齿面间隙。

8、双作用叶片泵的定子曲线。

定子的内环由两段大半径圆弧，两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，定子内表面近似

为椭圆柱形。为了减小冲击，应使叶片在转子槽中作径向运动时没有速度改变，因此，等加

速——等减速曲线是一种常用的过渡曲线。

9、可调式限压变量叶片泵的工作原理。

如图所示，在定子的左侧作用有一弹簧2（刚度为K ，预压缩量为x 0），右侧有一控制

活塞1（作用面积为A ），控制活塞油室常通泵的出口压力油p 。作用在控制活塞上的液压力

F ＝pA 与弹簧力 相比较。当 时，定子处于右极限位置，偏心距最大，即e=e max ,

0.050.964Re d C -

=t F F <0t F Kx =