?液压传动的工作原理
?液压传动系统实例及液压系统的组成
?液压传动的优缺点
?液压传动采用的油液及其主要性能
第一章 绪论
§ 1-1液压传动的工作原理
一、简化模型
二、力比和速比
三、两个重要概念
四、容积式液压传动
在液压传动中，人们利用没有固定形状但具
有确定体积的液体来传递力的运动。下图是一个
经过简化的液压传动模型。图中有两个直径不同
的液压缸 2和 4，缸内各有一个与内壁紧密配合的
活塞。如图活塞 5上有重物 W则当
活塞 1上施加的力 F达到
一定大小时，就能阻止
重物 W下降。
一、简化模型
1,等压特性,根据帕斯卡定律, 平衡液体内某一
点的液体压力等值地传递到液体内各处,,即：
输出端的力之比等于二活塞面积之比。
P1=P2=P=F/A1=W/A2
或, W/F=A2/A1
2,等体积特性：假设活塞 1向下移动体积 L1’则液
压缸被挤出的液体体积为 A1L1。这部分液体进入液
压缸 4，使活塞 5上升 L2，其让出的体积为 A2L2 。
即, A1L1=A2L2 或 L2/L1=A1/A2
二、力比和速比
进一步认为这些动作是在时间 t内完成，活塞 1
的速度 v1=L1/t,活塞 5的速度 v2=L2/t,则有：
V2/V1=A1/A2
这说明输出，输入的位移和速度都与二活塞面积
成反比。上式可写成,A1V1=A2V2
这在流体力学中称为液流连续性原理，它反
映了物理学中质量守恒这一现实。
3,能量守恒特性 WV2=FV1
注：等式左边和右边分别代表输出和输入的功
率。这说明能量守恒也适用于液压传动 。
通过以上分析，上述模型中两个不同面
积的活塞和液压缸相当于机械传动中的杠杆
，其面积比相当于杠杆比，即 A1/A2=b/a。因
之采用液压传动可达到传递动力，增力，改
变速比等目的，并在不考虑损失的情况下保
持功率不变。
三、两个重要概念
1,液压传动中的液体压力取决于负载
2,流量决定速度
四、容积式液压传动
图 1-1中主动活塞运动后使一定体积的液体挤
出，这些液体进入从动液压缸，使从动活塞产生
运动，而二者间的运动关系是依靠主动件挤出的
液体体积与从动件所得到的液体体积相等来保证
的。这种传动称为容积式液压传动。
工业上另外有一种依靠液体的动能及其转换
来实现力和运动的传递的方法，称为动力液力传
动。
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结束
§ 1-2 液压传动系统实例及液压系统的组成
一、液压千斤顶
二、液压图形符号
三、液压系统的组成
一、液压千斤顶
图1 －2 液压千斤顶原理图
液压千斤顶原理见下图。当向下压杠杆 1时，
小活塞 3使缸 2内的液体经管道 6、阀 7进入大缸 9，
并使活塞 8上升，顶起重物 W。适当地选择大、小
活塞面积和杠杆比，就可以人力升起很重的负载
W。
二、液压图形符号
机床工作台液压系统的图形符号图
－油箱 －滤油器 －液压泵 －溢
流阀 －开停阀 －换向阀 －活塞
液压缸 －工作台
下图为机床工作台液压系统的图形符号图
2、执行元件 其 作用是将液压能重新转化成
机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。
三、液压系统的组成
1、动力元件 即液压泵，它可将机械能转化成
液压能，是一个能量转化装置。
4、辅助元件 如油箱、油管、滤油器等。
5、传动介质 即液体。
3、控制元件 如各种阀。其中有方向阀和压力
阀两种。
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结束
§ 1-3 液压传动的优缺点
优点：
1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。
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、采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。
4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。
5、由于一般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、液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设
计、制造和推广应用。
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。
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结束
§ 1-4 液压传动采用的油液及其主要性能
一、液压油的某些物理性质
二、液压油的选用
1、密度 ρ 和重度 γ
ρ =M/V (M-液体的质量,V-液体的体积）
γ =G/V (G-液体的重量 )
液压油的密度和重度因油的牌号而异，
并且随着温度的上升而减小，随着压力的提
高而稍有增加 。
2、可压缩性
液体具有比钢铁大的多的可压缩性。
体积压缩系数 k=-1/Δp 。 (ΔV/V)
Δp -压力的增量,V-被压缩的液体体积,ΔV -体
一、液压油的某些物理性质
积的增量。由于 ΔV 是负值（体积减小），在
式子右边增加一个负号以保证 k为正数。
另外，工程上常用液体体积弹性模量 K来表示
其可压缩性，取 K=1/k。
纯油的可压缩性随压缩过程、温度计其实
压力的变化而变动，但变动量不大，可不予
考虑。在一般情况下，油的可压缩性对液压
系统性能影响不大，但在 高压情况 下以及在
研究系统动态性能时则不能忽略。由于空气
的可压缩性很大，且与工作压力的改变而大
幅度变化，所以 游离空气 对当量体积弹性模
量影响很大。
3,粘性
液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，
且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间有相
互牵制作用，这种相互牵制的力称作 液体内的摩擦
力或粘性力 。
T=μA, du/dz 或 τ=μ,du/dz
μ －液体动力粘度；
τ －单位面积上地摩擦力；
du/dz－速度梯度，
此式又称为 牛顿内摩擦定律 。
液体动力粘度与液体密度之比称为 运动粘度 ν
ν=μ/ρ 。 当压力增加时，粘度有所增加；液体
的粘度对温度很敏感，温度略升高，粘度显著降低。
4、其他性能
油的体积随温度升高而增加。
其膨胀量 vt=v0[1+α t(t+t0)]
其中 vt-温度 t。 C时的油的体积；
v0-温度 t0 。 C时的油的体积；
α t-油的体积膨胀系数。
对液压油的要求：
1、良好的化学稳定性。
2、良好的润滑性能，以减小元件之间 的磨
损。
3、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水
份和水溶性酸碱等。
4、适当的粘度和良好的粘温特性。
二、液压油的选用
5、凝固点和流动温度较低，以保证油液能
在较低温度下使用。
6、自燃点和闪点要高。
7、有较快地排除油中游离空气和较好地与
油中水份分离的能力。
8、没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相
容性。
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第一章 绪论
§ 1-1液压传动的工作原理
一、简化模型
二、力比和速比
三、两个重要概念
四、容积式液压传动
在液压传动中，人们利用没有固定形状但具
有确定体积的液体来传递力的运动。下图是一个
经过简化的液压传动模型。图中有两个直径不同
的液压缸 2和 4，缸内各有一个与内壁紧密配合的
活塞。如图活塞 5上有重物 W则当
活塞 1上施加的力 F达到
一定大小时，就能阻止
重物 W下降。
一、简化模型
1,等压特性,根据帕斯卡定律, 平衡液体内某一
点的液体压力等值地传递到液体内各处,,即：
输出端的力之比等于二活塞面积之比。
P1=P2=P=F/A1=W/A2
或, W/F=A2/A1
2,等体积特性：假设活塞 1向下移动体积 L1’则液
压缸被挤出的液体体积为 A1L1。这部分液体进入液
压缸 4，使活塞 5上升 L2，其让出的体积为 A2L2 。
即, A1L1=A2L2 或 L2/L1=A1/A2
二、力比和速比
进一步认为这些动作是在时间 t内完成，活塞 1
的速度 v1=L1/t,活塞 5的速度 v2=L2/t,则有：
V2/V1=A1/A2
这说明输出，输入的位移和速度都与二活塞面积
成反比。上式可写成,A1V1=A2V2
这在流体力学中称为液流连续性原理，它反
映了物理学中质量守恒这一现实。
3,能量守恒特性 WV2=FV1
注：等式左边和右边分别代表输出和输入的功
率。这说明能量守恒也适用于液压传动 。
通过以上分析，上述模型中两个不同面
积的活塞和液压缸相当于机械传动中的杠杆
，其面积比相当于杠杆比，即 A1/A2=b/a。因
之采用液压传动可达到传递动力，增力，改
变速比等目的，并在不考虑损失的情况下保
持功率不变。
三、两个重要概念
1,液压传动中的液体压力取决于负载
2,流量决定速度
四、容积式液压传动
图 1-1中主动活塞运动后使一定体积的液体挤
出，这些液体进入从动液压缸，使从动活塞产生
运动，而二者间的运动关系是依靠主动件挤出的
液体体积与从动件所得到的液体体积相等来保证
的。这种传动称为容积式液压传动。
工业上另外有一种依靠液体的动能及其转换
来实现力和运动的传递的方法，称为动力液力传
动。
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§ 1-2 液压传动系统实例及液压系统的组成
一、液压千斤顶
二、液压图形符号
三、液压系统的组成
一、液压千斤顶
图1 －2 液压千斤顶原理图
液压千斤顶原理见下图。当向下压杠杆 1时，
小活塞 3使缸 2内的液体经管道 6、阀 7进入大缸 9，
并使活塞 8上升，顶起重物 W。适当地选择大、小
活塞面积和杠杆比，就可以人力升起很重的负载
W。
二、液压图形符号
机床工作台液压系统的图形符号图
－油箱 －滤油器 －液压泵 －溢
流阀 －开停阀 －换向阀 －活塞
液压缸 －工作台
下图为机床工作台液压系统的图形符号图
2、执行元件 其 作用是将液压能重新转化成
机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。
三、液压系统的组成
1、动力元件 即液压泵，它可将机械能转化成
液压能，是一个能量转化装置。
4、辅助元件 如油箱、油管、滤油器等。
5、传动介质 即液体。
3、控制元件 如各种阀。其中有方向阀和压力
阀两种。
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§ 1-3 液压传动的优缺点
优点：
1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。
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、采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。
4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。
5、由于一般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、液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设
计、制造和推广应用。
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。
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§ 1-4 液压传动采用的油液及其主要性能
一、液压油的某些物理性质
二、液压油的选用
1、密度 ρ 和重度 γ
ρ =M/V (M-液体的质量,V-液体的体积）
γ =G/V (G-液体的重量 )
液压油的密度和重度因油的牌号而异，
并且随着温度的上升而减小，随着压力的提
高而稍有增加 。
2、可压缩性
液体具有比钢铁大的多的可压缩性。
体积压缩系数 k=-1/Δp 。 (ΔV/V)
Δp -压力的增量,V-被压缩的液体体积,ΔV -体
一、液压油的某些物理性质
积的增量。由于 ΔV 是负值（体积减小），在
式子右边增加一个负号以保证 k为正数。
另外，工程上常用液体体积弹性模量 K来表示
其可压缩性，取 K=1/k。
纯油的可压缩性随压缩过程、温度计其实
压力的变化而变动，但变动量不大，可不予
考虑。在一般情况下，油的可压缩性对液压
系统性能影响不大，但在 高压情况 下以及在
研究系统动态性能时则不能忽略。由于空气
的可压缩性很大，且与工作压力的改变而大
幅度变化，所以 游离空气 对当量体积弹性模
量影响很大。
3,粘性
液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，
且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间有相
互牵制作用，这种相互牵制的力称作 液体内的摩擦
力或粘性力 。
T=μA, du/dz 或 τ=μ,du/dz
μ －液体动力粘度；
τ －单位面积上地摩擦力；
du/dz－速度梯度，
此式又称为 牛顿内摩擦定律 。
液体动力粘度与液体密度之比称为 运动粘度 ν
ν=μ/ρ 。 当压力增加时，粘度有所增加；液体
的粘度对温度很敏感，温度略升高，粘度显著降低。
4、其他性能
油的体积随温度升高而增加。
其膨胀量 vt=v0[1+α t(t+t0)]
其中 vt-温度 t。 C时的油的体积；
v0-温度 t0 。 C时的油的体积；
α t-油的体积膨胀系数。
对液压油的要求：
1、良好的化学稳定性。
2、良好的润滑性能，以减小元件之间 的磨
损。
3、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水
份和水溶性酸碱等。
4、适当的粘度和良好的粘温特性。
二、液压油的选用
5、凝固点和流动温度较低，以保证油液能
在较低温度下使用。
6、自燃点和闪点要高。
7、有较快地排除油中游离空气和较好地与
油中水份分离的能力。
8、没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相
容性。
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