汽车液压与液力传动

图2-1 液体静压力
第2章 流体力学基础
2.1 液体静力学基础

液体静压力基本方程
mg Vg ghA pA p0 A
p p0 gh
图2-2 液体静压力方程计算图
第2章 流体力学基础
2.1 液体静力学基础

压力的表示方法
1 绝对压力 2 相对压力 3 真空度 以绝对零压力为基准所表示的压力 以大气压力为基准所表示的压力 大气压力与绝对压力之差

缺点

传动效率低 成本高 传动比不精确，工作时受温度影响较大
第1章 液压液力传动概述
1.4 液力传动的基本原理

液力传动基本形式
主动风扇 — 风 — 被动风扇
水泵 — 水（油） — 涡轮机
图1-3 液力传动的基本原理
第1章 液压液力传动概述
1.4 液力传动的基本原理

液力传动的基本结构组成
第1章 液压液力传动概述
1.1 液压液力传动技术与汽车工程

液压液力传动在汽车中的作用 传动技术
发动机 传动系统 驱动轮
机械传动
流体传动
电力传动
液压传动
液力传动
气动传动
第1章 液压液力传动概述
1.1 液压液力传动技术与汽车工程

液压液力传动在汽车中的作用
汽车的进化 机械 机、电、液、控一体化


东北大学专业课
《汽车液压与液力传动》
Vehicle hydraulic drive Technology
教师：陈泽宇 chenzy@mail.neu.edu.cn
你是哪种类型的学生？
Level 1
Level 2
Level 3
Level 4
专业课的学习有什么特点？
汽车构造
汽车理论 汽车动力学
液 压 液 力 传 动

能量输入部件（泵轮） 能量输出部件（涡轮） 导流部件（导轮）
机械能
液体动能
液体动能
机械能
第1章 液压液力传动概述
1.4 液力传动的基本原理

液力传动的基本应用
图1-4 液力耦合器
图1-5 液力变矩器
第1章 液压液力传动概述
1.5 液力传动的特点

液力传动的优点

防振隔振性好 可以在一定范围内自适应外部负载变化 易于实现自动控制 可以带载启动，且具有良好的低速运行能力
2.2 液体动力学基础

连续性方程
在同一管路中，只要液体是连续的，不论流通面积怎么变 化，通过任一截面的流量是相等的。
q1 q2
v1 A1 v2 A2
vi Ai C
图2-4 连续性方程示意图
第2章 流体力学基础
2.2 液体动力学基础

伯努利方程
图2-5 伯努利方程推导简图
第2章 流体力学基础
l: 直管长度 d: 管道内径

局部压力损失
pr
v2
2
q 2 ) qn
ξ: 局部阻力系数
pr pn (
查手册所得的压力损失
第2章 流体力学基础
2.4 管路中液体压力损失计算

管路系统总压力损失
l v2 v2 q 2 p p f pr pn ( ) d 2 2 qn
第1章 液压液力传动概述
1.2 液压传动的基本原理

如何用很小的力，抬起很重的物体？

杠杆原理 F2
帕斯卡定律 加在密闭液体上的压强，能够大 F1 小不变地由液体向各个方向传递。 p1=p2
p1=F1/S1
F2=p2.S2
S2 F2 F1 S1
S1
S2
图1-1 液压传动原理
第1章 液压液力传动概述
在汽车液压系统中，常采用以下方法来减少管路中的压力损失： （1）改善液压系统中管路内壁的粗糙度；
（2）缩短管路的使用长度；
（3）减少液压系统中管路截面的突变和弯曲。
第2章 流体力学基础
2.4 管路中液体压力损失

液压冲击与气穴现象
由于液压元件的工作状态的突变而引起的油压瞬时急剧上升，产 生很高的压力峰值，这种现象称之为液压冲击。 —— 管道中的阀门突然关闭引起的液压冲击 —— 运动部件制动所产生的液压冲击 —— 管内液流流速突变引起的液压冲击

临界雷诺数 Re c
管道形式 光滑金属圆管 橡胶软管 圆柱滑阀阀口
Rec 2000 1600 260
Rec 1100 1000 20
第2章 流体力学基础
2.4 管路中液体压力损失计算
主要包括沿程压力损失与局部压力损失两部分

沿程压力损失
Hale Waihona Puke Baidul v2 p f d 2
v: 油液流速
λ: 沿程阻力系数
第3章 液压泵、液压马达与液压缸
Hydraulic pump、hydraulic motor and hydraulic cylinder
— Contents —
1
液压泵的工作原理与性能参数
齿轮泵的结构与工作原理 叶片泵的结构与工作原理 柱塞泵的结构与工作原理 液压马达的工作原理 液压缸的结构与工作原理
课程结束时你将会学到什么？

掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图 了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理 熟悉自动变速器AT的结构与工作原理 掌握ABS的工作原理 明白汽车主动悬架的工作原理 清楚液压助力转向系统原理
— Chapter one —
第1章 液压液力传动概述
Overview of the hydrodynamic drive technology
qt Vn
泵的转速，r/s
第3章 液压泵、液压马达与液压缸
3.1 液压泵的工作原理与性能参数

液压泵基本原理
液压泵是依靠密封工作腔的容积变化进行能量转换 ，容积式液
压泵必须具备4个基本条件：

具有密封的容积； 密封容积的大小可以交替变化； 吸油与压油时应有配流装置，保证泵油的顺利完成 吸油过程油箱必须与大气相通。
2 3 4 5 6
第3章 液压泵、液压马达与液压缸
3.1 液压泵的工作原理与性能参数

液压泵基本原理
液压泵：将机械能转变为液压系统的液体压能 ——动力元件
1 吸油过程 密封工作腔容积变大，形成局部真空度
2 压油过程 密封工作腔容积减小，压力增加，产生高压油
Vedio
图3-1 液压泵工作原理 1- 凸轮；2-柱塞；3-弹簧；4-密封工作腔 5-单向阀1；6-单向阀2
发动机原理
汽车电子
“学习的目的是理解，而不是记忆”
—— 林砺儒
课程结束时你将会学到什么？

掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图
课程结束时你将会学到什么？

掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图 了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理
课程结束时你将会学到什么？

掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图 了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理 熟悉自动变速器AT的结构与工作原理
1.2 液压传动的基本原理

液压千斤顶
第1章 液压液力传动概述
1.2 液压传动的基本原理

液压千斤顶
Vedio 1 – 杠杆；
2 – 小活塞；
3、6 – 液压缸； 4、5 – 单向阀； 7 – 大活塞； 8 – 重物； 9 – 放油阀
图1-2 液压千斤顶结构简图
第1章 液压液力传动概述
1.2 液压传动的基本原理
3
第1章 液压液力传动概述
1.2 液压传动的基本原理

液体压力的传递特点

柔性连接 液体的不可压缩性 液体几乎是不可压缩的，动力的传送可以立即发生。
Vedio
第1章 液压液力传动概述
1.3 液压传动的特点

液压传动的优点



结构紧凑，质量轻、惯性矩小 柔性连接、控制方便灵活 可传递大功率、可以实现无级调速 具有自润滑作用
2.1 液体静力学基础
液体静压力(static pressure)
处于相对静止状态下的流体，由于本身的重力或其他外力的作用， 在流体内部及流体与容器壁面之间存在着垂直于接触面的作用力，这种 作用力称为流体的静压力。
压强 特性
帕(Pa) 1Pa=1N/m2
（1）流体静压力垂直于其作用面； （2）同一点上各个方向的流体静压力都相等。
第2章 流体力学基础
2.4 管路中液体压力损失

液压冲击与气穴现象

气穴现象
据伯努利方程，液压介质流经阀口的收缩截面时，该处的压力 要降低，当压力减低到介质的空气分离压力时，就会有大量的空气 从液体中析出，形成大量的空气泡。

气蚀现象
气泡随液流进入高压区后气泡的体积急剧缩小或溃灭，在气泡 溃灭的瞬间，气泡溃灭处局部高温和高压，并产生液压冲击，导致 液压元件表面出现剥落和坏蚀。
第2章 流体力学基础
2.4 管路中液体压力损失

液压冲击与气穴现象
为了防止气穴现象的产生，在进行液压元件和液压系统设计时， 主要的措施有

正确设计液压泵吸油管路 尽量避免油路狭窄或急剧转弯，防止产生低压区


选用耐气蚀的材料，提高零件的表面质量
提高密封性
— the End —
第2章 结束
— Chapter three —
主要应用领域

自动变速器(automatic transmission, AT) 制动防抱死系统(AntiBlockierSystem, ABS) 电控液压悬架(Electronically controlled hydraulic suspension, EHS) 助力转向系统(power steering system, PSS)
2.3 管路中液体流动状态

层流与紊流
19世纪末 雷诺

流动状态影响因素
平均流速 v 管径 d
图2-6 层流与紊流的流动特点 (a) 层流； (b) 紊流
运动粘度 τ
第2章 流体力学基础
2.3 管路中液体流动状态

雷诺数
液体流动时究竟是层流还是紊流，应用雷诺数来判断
Re
vd

图2-6 层流与紊流的流动特点 (a) 层流； (b) 紊流 表2-1 常见的临界雷诺数 管道形式 光滑同心环状缝隙 光滑偏心环状缝隙 锥阀阀口

缺点

传动效率低 结构复杂，成本高
— the End —
第一章 结束
— Chapter Two —
第2章 流体力学基础
Foundation of fluid mechanics
— Contents —
1 2 3 4
液体静力学基础 液体动力学基础 液体流动状态与雷诺数
管路液体压力损失分析
第2章 流体力学基础
图2-3 绝对压力、相对压力 和真空度的相互关系
第2章 流体力学基础
2.2 液体动力学基础

流量
在单位时间里流过截面的液体的体积，称为流量。
常用q表示； 单位m3/s ，L/min 1m3/s=6x104L/min

流速
常用v表示； 单位m/s
udA vA q v A A
第2章 流体力学基础

液压传动的基本组成

动力元件
(液压泵) (液压马达、液压缸)
执行元件
控制元件
1 – 杠杆；
2 – 小活塞；
3、6 – 液压缸； 4、5 – 单向阀； 7 – 大活塞； 8 – 重物； 9 – 放油阀
辅助元件：滤油器、油管等
工作介质：油液
图1-2 液压千斤顶结构简图
第1章 液压液力传动概述
第2章 流体力学基础
2.4 管路中液体压力损失

液压冲击与气穴现象
由于液压元件的工作状态的突变而引起的油压瞬时急剧上升，产 生很高的压力峰值，这种现象称之为液压冲击。

液压冲击带来的危害 产生剧烈的振动和噪声 引起管道、元件和密封件的损坏 使液压元件动作失灵
采取的措施


设置蓄能器、溢流阀等吸振
1.2 液压传动的基本原理

机床工作台
第1章 液压液力传动概述
19
1.2 液压传动的基本原理
18

机床工作台
16 15
17
执行元件
磨床工作时，要求其工作台水平 往复运动。实现工作台水平往复运动 控制的是一套液压控制系统。
11
14 13
12
控制元件
9 7 6 8 10
16
15
动力元件
5 4 2 11 1 9
课程结束时你将会学到什么？

掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图 了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理 熟悉自动变速器AT的结构与工作原理 掌握ABS的工作原理
课程结束时你将会学到什么？

掌握液压液力传动基础知识、读懂液压回路图 了解汽车起重机、汽车翻斗等的工作原理 熟悉自动变速器AT的结构与工作原理 掌握ABS的工作原理 明白汽车主动悬架的工作原理
第3章 液压泵、液压马达与液压缸
3.1 液压泵的工作原理与性能参数

液压泵的性能参数
1、额定压力（强） 根据实验标准能够连续运转的最高压力，称为额定压力。 2、流量q与排量V
理论流量qt：无泄漏的情况下，单位时间内排出的液体 体积。单位是m3/s 排量V：液压泵的泵轴转一转的过程中，密封容积的变化 量。或者说，是在无泄漏的的情况下，泵轴转一周所能排出的 液体体积。单位为m3/r。