《液压气动技术》课程教学大纲

目 录

出版说明

第2版前言

第l版前言

本书常用量及其符号、单位和换算关系

项目一液压与气压传动认识实训……·1

任务一概括了解液压传动……………………l

任务二概括了解气压传动……………………3

任务三液压与气压传动认识实训总结………4

任务四 了解液压与气动技术的

应用和发展……………………………5

思考题和习题……………………………………5

项目二液压传动系统的工作原理

及组成………………………6

单元一液压传动的工作介质…………………6

任务一选用液压油……………………………6一

任务二了解液压系统中的压力和流量………9

任务三了解液压冲击和空穴现象…………14

思考题和习题…………………………………15

单元二液压动力装置………………………16

任务一液压泵工作原理及选用……………16

任务二液压泵性能实验……………………27

思考题和习题…………………………………30

单元三液压执行元件………………………31

任务一液压缸工作原理及选用……………31

任务二液压马达工作原理及选用…………40

思考题和习题…………………………………44

单元四液压控制元件及基本回路…………46 任务一方向控制阀工作原理及选用………47

任务二方向控制回路组成原理及

油路连接……………………………56

任务三压力控制阀工作原理及选用………58 任务四压力控制回路组成原理及

油路连接……………………………69

任务五流量控制阀工作原理及选用………74

思考题和习题…………………………………79

单元五速度控制回路………………………82

任务一调速回路组成原理及油路连接……82

任务二三种节流调速性能实验……………92

任务三快速运动回路组成原理

及油路连接…………………………96

任务四速度换接回路组成原理

及油路连接…………………………98

思考题和习题…………………………………100

单元六多执行元件控制回路………………10l

任务一顺序动作回路组成原理及

油路连接……………………………101

任务二同步回路组成原理及油路连接……103

思考题和习题…………………………………104

项目三液压传动系统实例…………一105 任务一组合机床动力滑台液压系统………105

任务二数控机床液压系统…………………108

任务三KTl300V立式加工中心液压系统…110

思考题和习题……一…………………………·112

项目四 液压传动系统的安装调试和

故障分析………………………·115

任务一液压传动系统安装与调试…………115

任务二液压系统故障分析与排除…………119

思考题和习题…………………………………123

项目五气压传动系统的工作原理

及组成………………………124

单元一气压传动的工作介质………………124

单元二气源装置……………………………125 任务一气源装置的作用和工作原理………125 任务二其他辅助元件的工作原理

及选用………………………………131

思考题和习题…………………………………135

单元三气压传动执行元件…………………136

任务一气缸组成原理及选用………………136

任务二气马达组成原理及选用……………140

思考题和习题…………………………………142

单元四气压传动控制元件及基本回路……142

任务一气压传动控制元件工作原理

及选用………………………………142

任务二气压传动基本回路组成原理及

气路连接……………………………152

任务三其他常用基本回路及

气路连接……………………………159

思考题和习题…………………………………163

顷目六气压传动系统实例…………．．164 任务一气动机械手气压传动系统…………164

任务二门户自动开闭系统…………………166

任务三数控加工中心气动换刀系统………167

任务四气动生产线气压传动系统…………169

思考题和习题…………………………………174

顷目七气压传动系统安装调试和

故障分析…………………一175 任务一气压传动系统安装与调试…………175

任务二气压传动系统故障分析

与排除………………………………179

思考题和习题…………………………………183

顷目八阅读及选学内容……………．184 单元一其他液压控制阀及其应用…………184

任务一电液比例控制阀……………………184

任务二电液数字阀…………………………185

单元二液压辅助装置………………………186 任务一管件…………………………………186

任务二密封装置……………………………188

任务三过滤器………………………………191

任务四蓄能器………………………………193

任务五油箱、热交换器及压力表附件……195

单元三液压伺服系统及液压CAD 技术简介……………………………198

任务一液压仿形刀架工作原理……………199

任务二液压伺服系统基本类型……………201

任务三液压CAD技术简介………………204

思考题和习题…………………………………205

单元四气压传动逻辑元件简介……………206

任务一高压截止式逻辑元件………………206

任务二逻辑元件选用………………………208

思考题和习题…………………………………208

附录……………………………………．．209 附表l 常用液压与气动元件

图形符号……………………………209

附表2常用工作介质的密度………………213

附表3常用石油型液压油的种类及

使用范围……………………………213

附表4各类液压泵的性能比较

及应用………………………………213

附表5常用换向阀的结构原理

及图形符号…………………………213

附表6三位换向阀的中位机能……………214

附表7液压系统常见故障及排除方法……216

附表8常用气马达的特点及应用…………219

附表9-1气压系统常见故障及

排除方法…………………………219

附表9-2减压阀常见故障及排除方法……220

附表9-3溢流阀常见故障及排除方法……221 附表9-4方向阀常见故障及排除方法……221

附表9-5空气过滤器常见故障及

排除方法…………………………222

附表9-6油雾器常见故障及排除方法……222

参考文献…………………………………223

《液压气动技术》课程教学大纲

中央广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本科）

《液压气动技术》教学大纲

第一部分 大纲说明

一、课程的性质和任务

本课程是机械设计制造及其自动化专业学生必修的专业技术基础课，本课程的任务是使学生掌握液压技术、气动技术的基本理论和基础知识。学会液压、气动控制系统的组成原理，性能特点，为从事自动化系统设计及使用维护方面打下基础。

二、本课程与相关课程的关系

本课程应安排在机械设计基础之后进行，学生应具有机械设计制造方面的基本知识，为学习本课程打好基础。

三、课程的基本教学要求

本课程重点阐述液压传动技术，气动技术的流体力学基础，主要液压、气动元器件结构及工作原理、液压、气动系统的组成原理、特点及液压、气动系统的设计计算方法。学生应掌握液压、气动系统的基础理论；熟悉液压、气动系统工作原理、性能特点及系统的设计方法，了解液压气动元器件的结构。

四、教学方法和教学形式建议

本课程的教学方法包括课堂讲授、电视录像、实验、课堂讨论、面授辅导等，课堂讲授以阐述基本理论和实际系统分析为主。

五、课程教学要求的层次

本课程教学要求包括：“掌握、熟悉、了解”三个层次。

第二部分 媒体使用和教学过程建议

一、学时分配

课内学时81（4.5学分），其中电视录像学时20，实验学时6，课堂讨论及其它4.5 教 学 内 容

绪论、液压传动理论基础 液压元件

基本回路、典型系统 系统设计 气动理论基础 气动元件 气动回路 气动系统设计 合计

课内学时 12 12 14 10 10 8 5 10 81

电视学时 实验学时

2 2 2

讨 论 0.5 1 1 1 0.5

0.5 4.5

其 它

二、教材

1．文字教材

本课程采用全一册统一教材，上篇讲述液压传动，下篇讲气压传动。包括基本教学内容，各章小结，习题及自学辅导，重点难点分析，课堂讨论及自测内容等。

教材名称：《液压气动技术》

2．音像教材 电视录像

3．辅助教材 CAI课件

三、考试

本课程考试采用命题考试方法，其中平时作业及实验占20%，以考试成绩及实验两项内容为考查学生获取本课程学分与否的依据，考试及格并完成作业及实验，可获得本课程学分。

考试内容要求：掌握层次60% 熟悉层次30%

了解层次10%

第三部分 教学内容及基本要求

一、教学内容及要求

上篇液压传动

(一) 绪论 1学时

内容：液压传动的工作原理，液压传动中两个重要参数压力，流量及其相互关系，液压系统的组成及优缺点，学习本课程的目的方法、要求。

要求：了解液压系统原理，液压系统的优缺点。

(二) 液压传动的流体力学基础 11学时

内容：1.液压油的主要性质与选用

2．液体静力学基础

（1）静压力及性质（2）静力学基本方程（3）静压力对固体壁面的作用力

3．液体动力学基础

（1）基本概念（2）连续性方程（3）伯努利方程（4）动量方程

4．管路压力损失计算

（1）流体的流动状态（2）沿程及局部压力损失（3）管路系统压力损失计算

5．孔口及缝隙流动特性

（1）孔口液流特性（2）缝隙液流特性

6．液压冲击及空穴现象

（1）液压冲击（2）空穴现象

要求：本章是液压传动的理论基础，重点有两个，一是静力学基本方程，学生应能够正确应用该方程，二是动力学中三个方程，学生应掌握三个方程的应用，能利用方程解决具体问题的分析计算，熟习管路系统压力损失计算，其它内容可做一般了解。

(三) 液压泵和液压马达 4学时

内容；1．概述

（1）泵与马达基本工作原理（2）主要性能参数（3）分类

2．柱塞泵与马达

（1）轴向柱塞泵与马达（2）径向柱塞泵与马达（3）变量机构

3．叶片泵与叶片马达

（1）单作用叶片泵（2）双作用叶片泵

4．齿轮泵及马达

（1）外啮合齿轮泵与齿轮马达（2）内啮合齿轮泵

5．液压泵与马达的选用

要求；本章介绍液压系统中用到的泵及马达，学生应掌握各种型式的泵与马达的工作原理、性能特点、泵主要性能参数的计算；熟悉常用的轴向柱塞泵,马达;叶片泵及齿轮泵的结构，了解如何选用液压泵及马达。

(四) 液压缸 2学时

内容：1．液压缸的类型及工作原理

（1）活塞式缸（2）柱塞式缸（3）其它结构液压缸

2．液压缸的结构

（1）缸筒与端盖（2）活塞与活塞杆（3）密封装置（4）缓冲与排气装置

3．液压缸的设计计算

（1）主要尺寸计算（2）强度与刚度校核

要求：液压缸是系统的执行元件，本章重点是活塞式液压缸，学生应掌握活塞式缸的结构，性能特点，能对主要尺寸进行计算及校核，了解各种缸的结构特点，能正确选定缸的类型。

(五) 液压阀 6学时

内容：1．阀的分类

2．方向控制阀

（1）单向阀（2）换向阀

3．压力阀

（1）溢流阀（2）减压阀（3）顺序阀（4）压力继电器

4．流量阀

（1）节流阀（2）调速阀

5．比例阀与插装式锥阀

（1）电液比例阀（2）插装式锥阀

要求：本章是液压元件的重点章节，学生应掌握阀的工作原理及性能特点，其中以溢流阀，调速阀为核心内容，要求学生能正确选择各种液压阀；熟悉阀类元件的结构及职能符号；对比例阀及锥阀可作一般了解。

(六) 辅助装置 自学

内容：1．滤油器

（1）作用与精度（2）类型与结构（3）选用原则

2．蓄能器

（1）类型及特点（2）功能（3）容量计算

3．油箱及管件

（1）油箱结构（2）管道及管接头

要求：本章内容全部为了解内容。

(七) 基本回路 12学时

内容：1．压力控制回路

（1）调压回路（2）卸荷回路（3）保压与平衡回路

2．速度控制回路

（1）节流调速回路（2）容积调速回路（3）容积－节流调速回路

3．方向控制回路

（1）启停回路（2）换向回路（3）锁紧回路

4．其它回路

（1）快速运动回路（2）速度换接回路（3）顺序动作回路（4）同步运动回路

要求：本章是液压传动系统的基础，重点内容是速度控制回路，学生应掌握三种调速回路的结构，性能特点，能正确分析调速回路；熟悉压力控制回路及换向回路；对其它回路可做一般了解。

(八) 典型液压系统 2学时

内容：典型液压系统

（1）组合机床液压系统（2）注塑机液压系统（3）起贷机液压系统

要求：本章主要讲述如何读懂液压系统原理图，以组合机床液压系统为代表，学生应能够看懂一般复杂程度的系统原理图。

(九) 液压系统的设计计算 10学时

内容：1．设计原则与依据

（1）明确要求（2）工况分析（3）参数计算（4）工况图绘制

2．拟定系统原理图

（1）拟定（选取）基本回路（2）系统综合

3．计算参数、选元件

计算参数，选择泵、阀、辅件等

4．液压系统的电器控制方法

（1）常用电磁铁及低压电控制技术（2）PLC控制（3）单片机控制

5．绘工作图、编写技术文件

（1）绘工作图（2）设计计算说明书

6．设计实例

要求：本章介绍了液压系统设计的方法、步骤、基本设计准则，学生应熟悉简单液压系统的设计计算，了解电器控制方法

下篇 气压传动

(十) 气动技术的基础知识 10学时

内容：1.气动技术应用及优缺点

2．气动系统组成及分类

3．空气性质及气体状态方程

（1）理想气体状态方程（2）湿空气（3）自由空气及析水量

4．气体流动的基本方程

（1）连续性方程（2）能量方程

5．声速及气体管流特性

（1）声速（2）管流特性

6．气体元件的流通能力

（1）小孔流量特性

7．充放气时间与温度计算

（1）充气（2）放气

8．气阻，气容及延时环节

（1）气阻（2）气容（3）延时

要求：本章是气动技术的理论基础，重点是气体状态方程，连续性方程和能量方程，学生应掌握正确应用方程解决具体问题的方法，能正确进行参数计算；熟悉气动技术的特点，了解气动系统的组成。

(十一) 气源装置及气动辅件 2学时

内容：1.气源装置

（1）气源组成（2）空压机（3）后冷却器（4）油水分离器（5）贮气罐（6）干燥器

2．过滤器，油雾器

（1）分水滤气器（2）油雾器

3．辅件

（1）消声器（2）转换器（3）管道与接头

要求：本章介绍组成气源装置的各部分；学生应了解气源装置的组成原理及性能特点。

(十二) 气动执行元件 2学时

内容：1．气缸分类及特点

2．常用气缸设计计算

（1）基本参数计算（2）结构特点

3．冲击气缸结构及工作原理

4．气缸特性及选用原则

5．气动马达

（1）分类（2）原理及特点（3）选择及应用

要求：本章介绍气动执行元件气缸与气动马达，重点为气缸设计计算，学生应掌握气缸的主要参数计算，熟悉气缸结构原理及选用原则，对气马达可做一般了解。

(十三) 气动控制阀 2学时

内容：1．压力控制阀

（1）压力阀分类与功能（2）减压阀特性分析（3）顺序阀，安全阀

2．流量控制阀

（1）节流阀结构特性（2）单向节流阀（3）排气消声节流阀

3．方向控制阀

（1）方向阀分类（2）气控换向阀（3）电控换向阀（4）机控换向阀

4．控制阀的选择

要求：学生应掌握各类控制阀的工作原理，熟悉阀的控制方式和结构及其职能符号。

(十四) 气动逻辑元件 2学时

内容：1.气动逻辑元件的分类及特点

2．高压截止式逻辑元件

3．高压膜片式逻辑元件

（1）三门（2）四门（3）或双稳

4．其它逻辑元件及射流元件简介

要求：本章介绍常用逻辑元件的性能特点，学生应了解常用逻辑元件。

(十五) 基本回路和常用回路 5学时

内容：1．基本回路

2．常用回路

要求：本章介绍的基本回路是气动系统的组成部分，学生应掌握常用基本回路的组成及应用特点，熟悉常见逻辑回路及信号变换原理，了解常用回路。

(十六) 气动系统设计 10学时

内容：1.气动行程程序回路的设计概述

2．信号一动作线图设计方法

3．X—D线图设计法

4．逻辑回路的卡诺图法

5．设计内容与设计程序

6．设计实例

7．气压系统的电器控制

（1）电磁铁及低压电路控制（2）PLC控制（3）单片机控制

要求：学生应掌握简单气动系统的设计方法，熟悉信号一动作线图设计法，对其它设计方法有所了解。

二、实验要求

本课程要求完成两个实验

实验一 液压元件拆装实验，以溢流阀，叶片泵拆装为主也可用其它元件替代（2学时，学完第六章后进行）

实验二 液压回路实验或雷诺实验（2学时，学完第七章进行）实验是本课程组成部分，学生应必须完成，否则不能取得本课程学分。

三、课堂讨论

课堂讨论是促进学生掌握所学知识的一种手段，通过对难点重点内容的讨论，使学生加深对基本理论及基本概念的理解。

1．基本方程、参数的物理意义、几何意义。

2．各种阀的共性，压力阀压力与弹性力关系，调速阀共性结构。

3．气动X—D线图法的设计依据 弄清动作D与信号X的相互关系。

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