液壓和氣壓傳動是指利用液體或氣體作為工作介質(zhì)，借助液體或氣體的壓力進行能量

傳遞和控制的一種傳動形式。利用各種元件組成不同功能的基本控制回路，若干基本回路

再經(jīng)過有機組合，就形成了具有一定控制機能的液壓或氣壓傳動系統(tǒng)。μ

1.1.1 液壓傳動的工作原理

在機械傳動中，人們利用各種機械構(gòu)件來傳遞力和運動，如杠桿、凸輪、軸、齒輪和皮

帶等等。在液壓傳動中，則利用沒有固定形狀但具有

確定體積的液體來傳遞力和運動。圖 l-1 所示是一個簡

化的液壓傳動模型。圖中有兩個直徑不同的液壓缸 2

和 4，缸內(nèi)各有一個與內(nèi)壁緊密配合的活塞 1 和 5，假

設(shè)活塞能在缸內(nèi)自由（無摩擦力）滑動，而液體不會

通過配合面產(chǎn)生泄漏，缸 2、4 下腔用一管道 3 連通，

其中充滿液體。這些液體是密封在缸內(nèi)壁、活塞和管

動模型 道組成的容積中。如果活塞 5 上有重物W ，則當(dāng)在活塞I上施加的力 F 達到一定大小時，就能阻止重物W 下降，這就是說可以利用密封容積中的液體傳遞力。當(dāng)活塞 1 在力 F 作用下向下運動時，重物將隨之上升，這說明密封容積中液體不但可以傳遞力，還可以傳遞運動。所以液體是一種傳動介質(zhì)，但必須強調(diào)指出，液體必須在密封容積中才能起傳動的作用。如下圖

1.1.2 液壓傳動的基本特性

分析上述簡化的工作原理可得出兩活塞之間的力比例關(guān)系、運動關(guān)系和功率關(guān)系。

1．力比例關(guān)系

大活塞下腔的油液所產(chǎn)生的壓力為 。若不計任何壓力損失，大、小活塞下腔

p =W / A

2

的壓力必然相等。小活塞上必須施加力 F ， F = pA ，因而有

1

2 液壓與氣動技術(shù)

p = F / A =W / A

1 2

或

 F ——作用在小活塞上的力；W ——重物的重力。

式（1.1）是液壓傳動中力傳遞的基本公式，由于 p =W / A ，因此，當(dāng)負載W 增大時，

2

流體工作壓力 p 也要隨之增大，亦即 F 要隨之增大。由此建立了一個很重要的基本概念，

即液壓傳動的工作壓力（即液體的壓力）取決于負載，而與流入的流體多少無關(guān)。

2．運動關(guān)系

如果不考慮液體的可壓縮性、泄漏和缸體、油管的變形，則從圖 1-1 可以看出，被小

活塞壓出的油液的體積必然等于大活塞向上升起后大缸擴大的體積。即

A h = A h

1 1 2 2

或

式中 h 、 h ——小活塞和大活塞的位移量。

1 2

活塞移動的時間t 得：

A h t = A h t

_1 1 / 2 ₂ /

或

Aυ = A υ （1.3）

1 1 2 2

式中

υ 、υ ——小活塞和大活塞的運動速度。

1 2

Ah/t 或 Aυ 的物理意義是單位時間內(nèi)液體流過截面積為 A 的某一截面的體積，稱為流 量Q ，即

Q = Aυ

如果已知進入缸體的流量Q ，則活塞的運動速度為

υ = Q / A （1.4）

調(diào)節(jié)進入缸體的流量Q ，即可調(diào)節(jié)活塞的運動速度υ ，這就是液壓傳動與氣壓傳動能

實現(xiàn)無級調(diào)速的基本原理。從式（1.4）可得到另一個重要的基本概念，即活塞的運動速度

取決于進入液壓缸的流量，而與流體壓力大小無關(guān)。

3．功率關(guān)系

由式（1.1）和式（1.3）可得：

第 1 章 緒論 3

Fυ =Wυ （1.5）

1 2

式（1.5）左端為輸入功率，右端為輸出功率，這說明在不計損失的情況下輸入功率等

于輸出功率。由式（1.5）還可得出：

P = pAυ = pA υ = pQ （1.6）

1 1 2 2

式（1.6）表明，液壓傳動中的功率 P 為壓力 p 與流量Q 的乘積。壓力 p 和流量Q 是液

壓傳動中最基本、最重要的兩個參數(shù)，它們相當(dāng)于機械傳動中的力和速度，它們的乘積即為功率。

液壓傳動的過程就是機械能-液壓能-機械能的能量轉(zhuǎn)換過程。液壓傳動裝置本質(zhì)上是

一種能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓傳動的工作原理就是利用液體在密封容積發(fā)生變化時產(chǎn)生的壓力

能來實現(xiàn)運動和動力的傳遞。