第八章 气压传动

8-8气压传动系电子教案第一篇：8-8气压传动系电子教案机械基础电子教案（39）第8章液压与气压传动【课程名称】气压传动系统【教材版本】李世维主编，中等职业教育国家规划教材――机械基础（机械类）。

第2版。

北京：高等教育出版社，2006。

【教学目标与要求】一．知识目标1．认识各种元件图形符号的含义及气动系统的组成。

2．由工作循环图即工艺加工路线分析气动工作循环过程。

二．能力目标1．能够分析气动系统图的工作过程。

2．能够分析各传动系统的优缺点。

三．素质目标1．使学生能够看懂气动传动系统图的组成及各元件的功能与作用。

2．能够结合工艺流程检查传动系统是否能满足运动要求，并能提出改进措施。

四．教学要求1．将传动系统的每个元件符号所表示的元件功能分析清楚。

2．将传动系统中分成动力源、气缸、各种控制回路和辅助元件等四大部份，分析它们在传动中的作用，然后按工作循环要求组合成传动系统，并得出传动系统的特点及存在问题。

【教学重点】按系统图和工艺流程分析气动传动工作过程，并分析各个回路的特点。

【难点分析】1．工艺生产过程与系统传动的结合及电磁阀的电磁铁的动作顺序安排。

2．各基本回路的优缺点分析。

【教学方法】先讲系统传动图的工艺要求，后分析系统传动图的工作循环，再总结归纳各回路的特点。

有些循环可请同学回答或设问以提高学生兴趣。

【学生分析】加工工艺是学生难以理解的地方，应先分析零件的工艺流程，再分析系统传动图的工作过程，注意鼓励学生敢于回答分析问题，提高自信心，以取得较好的效果。

【教学资源】1．机械基础网络课程。

北京：高等教育出版社，2006。

2．吴联兴主编。

机械基础练习册。

北京：高等教育出版社，2006。

【教学安排】2学时（90分钟）【教学过程】一．导入新课前面所学气压传动的原理及常用元件，其目的是要按零件加工的工艺过程设计气压传动工作循环，以最佳的工艺，用最少的时间加工出产品来，同时能对现有的气压传动图进行工作循环分析，检查各回路是否满足加工要求，并能提出改进的措施，达到学用结合的目的。

系统布局设计
根据实际应用场景，设计气压传动系统的布 局，包括元件的排列、连接方式等。
气动元件选型
根据系统需求选择适当的气动元件，如气缸 、气阀、气源等。
参数计算与校核
根据系统需求和元件参数，进行必要的参数 计算和校核，如压力损失、流量等。
气压传动系统的设计要点
安全性
确保气压传动系统的安全性，采取必 要的安全措施，如过载保护、防爆等 。
通过引入人工智能技术，可以实现气压传动 系统的自适应控制和智能调节，提高系统的 稳定性和可靠性。同时，通过网络化技术， 可以实现气压传动系统的远程监控和管理， 方便对系统的维护和升级。因此，加强智能 化和网络化方面的研究和应用，对于推动气
压传动技术的未来发展具有重要意义。
THANKS
感谢您的观看
优点
结构简单、工作可靠、成本低廉、维护方便、无污染、适用于恶劣环境等。
缺点
传递效率相对较低、速度调节困难、气动元件响应速度较慢等。
02
气压传动系统的工 作原理
气压传动系统的组成
气源装置
提供气体的装置，包括空气压 缩机、储气罐等。
执行元件
将气体压力转化为机械能的装 置，如气缸、气马达等。
控制元件
控制气体流动方向、流量和压 力的装置，如阀门、减压阀等 。
为了实现高效节能化，需要从多个方面入手，包括提高气压传动系统的效率、优化气动元件的设计和制造工艺、开发新型的 气动元件和系统等。同时，还需要加强相关技术的研究和应用，如能源回收技术、智能控制技术等，以进一步提高气压传动 技术的能源利用效率和系统性能。
安全环保化
安全环保化是气压传动技术的另一个重要发展趋势。随着人们对安全和环保意识的不断提高，对气压 传动技术的安全性和环保性能提出了更高的要求。因此，需要加强气压传动技术的安全性和环保性能 研究，开发更加安全、环保的气动元件和系统，以满足社会的需求。

二、汽缸 三、气压控制阀 四、气动辅助元件
第二节
3 流量控制阀 流量控制阀是通过改变阀的通流截面积
来控制气压流量的大小，以改变汽缸工作时 运动速度、换向速度和气动信号的传递速度 的元件。
第八章 气压传动
二伸一、、(压气材源缩料装)置在时拉的 力学性能
二、汽缸 三、气压控制阀 四、气动辅助元件
第二节
第八章 气压传动
二伸一、、(压气材源缩料装)置在时拉的 力学性能
二、汽缸 三、气压控制阀 四、气动辅助元件
第二节
气压控制阀是用来控制和调节压缩空气 的压力、流量和流向的控制元件。气压控制 阀分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制 阀三大类。 1 方向控制阀
气压传动系统中，方向控制阀通过改变 压缩空气流动方向和气流的通或断，来控制 执行元件的运动方向、启动或停止。它是气 压传动系统中应用最多的一种控制元件。
第八章 气压传动
二伸一、、(压气材源缩料装)置在时拉的 力学性能
二、汽缸
第二节
1 方向控制阀 单向阀
三、气压控制阀 四、气动辅助元件
第八章 气压传动
二伸一、、(压气材源缩料装)置在时拉的 力学性能
二、汽缸
第二节
换向阀
三、气压控制阀 四、气动辅助元件
第八章 气压传动
二伸一、、(压气材源缩料装)置在时拉的 力学性能
四、知识拓展 二、机器
第一节
1 气源装置 气源装置是用来产生具有足够压力
和流量的压缩空气，并将其净化及贮存 的一套装置。主体设备是空气压缩机， 其功能是将原动机的机械能转化为气体 的压力能，为各类气动设备提供动力。
用气量较大的厂矿都专门建立压缩 空气站，通过管道向各用气点输送压缩 空气。

液压与气压传动工作原理ppt 课件
汇报人：文小库
2024-01-16
CONTENTS
• 液压与气压传动概述 • 液压传动工作原理 • 气压传动工作原理 • 液压与气压传动系统设计与应
用 • 液压与气压传动系统维护与故
障排除 • 液压与气压传动技术发展趋势
01
液压与气压传动概述
液压传动定义及特点
谢谢您的聆听
THANKS
逻辑元件
实现气动系统中的逻辑控制功能，如 与、或、非等逻辑运算。
04
液压与气压传动系统设计与应用
系统设计原则与方法
01
02
03
设计原则
确保系统安全、可靠、高 效，满足特定应用需求。
设计方法
采用系统工程方法，综合 考虑系统功能、性能、成 本等因素，进行优化设计 。
设计流程
明确设计目标、进行系统 分析、确定设计方案、进 行详细设计、进行系统仿 真与试验验证。
环保、节能要求带来的挑战
环保要求
随着全球环保意识的提高，液压与气压传动系统需要满足更严格的环保要求，如减少泄漏、降低噪音 、使用环保型液压油等。
节能要求
节能是液压与气压传动技术发展的重要方向之一。通过优化系统设计、提高系统效率、采用高效节能 元件等措施，可以降低系统的能耗，提高能源利用效率。同时，新能源技术的发展也为液压与气压传 动系统的节能提供了新的解决方案。
典型应用案例分析
工程机械液压传动系统
航空航天液压传动系统
分析工程机械液压传动系统的工作原 理、结构特点、性能要求及设计要点 。
介绍航空航天领域液压传动系统的特 殊需求、设计挑战及解决方案。
工业机器人气压传动系统
探讨工业机器人气压传动系统的组成 、工作原理、控制策略及设计优化方 法。

特点：液压泵输出的流量直接进入执行元件，没
有溢流损失和节流损失，且泵的出口压力
随工作负载变化而变化，因此效率高，发
热少。
开式回路
分类：按油液循环方式分
闭式回路
泵－缸回路 按执行元件的不同分
泵－马达回路
一、泵－缸式容积调速回路 １、开式回路
回路见图8-13 液压缸活塞运行的速度为：
速度刚度为：
2、闭式回路 回路见图8-15

v
qP
CAT pP

qt
kl

F A1


CAT

F A1

A1
A1
速度刚度：
由右图也可以看出： (1)当节流阀开口调定时，负
载越大，速度要刚性越好。 (2)当负载一定时，节流阀开
口面积越小，速度刚性越 好。
２、功率特性：
ηc

pP q1 pPqP
1 CAT pP qt kl pP
液压泵出口处的压力由溢流阀调定，负载的速度由节 流阀调定，多余的油液由溢流阀溢流。
１、机械特性
以(a)图为例，可得：
整理后可得：
根据不同的 阀开口量， 可得该回路 的机械特性 曲线F-v曲线 如图8-2所示
特性： 节流阀开口 一定的情况 下，负载的 速度随负载 变大而减小
速度刚度——负载运动速度受负载大小变化的影响程度
上式说明：(1)阀口一定时，负载越小，速度刚度越高 (2)负载一定时，阀口越小，速度刚度越高
因此：采用节流阀调速的定压式节流调速 回路只适用于小负载，小功率场合
２、功率特性：功率损失、功率损失分配情况、效率
以图(a)定压式进口节流调速回路为例，其输入功率、输 出功率、何功率损失分别为：输入功率: PP pPqP

执行元件 将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的 元件，如气缸、气马达。
控制元件 控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各 种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件； 感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信 号处理装置。
气动辅件 气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接 头等。
(可扩展成公汽门控）
▪ 排气节流阀
调速回路 通过两个排气 节流阀控制气 缸伸缩的速度。
.
▪ 缓冲回路
活塞快速向右运动 接近末端，压下机 动换向阀，气体经 节流阀排气，活塞
低速运动到终点。湖南工业大学
▪ 气液联动速度控制回路
由于气体的可压缩性，运动速度不稳定，定位精度不高。在气动调速、
定位不能满足要求的场合，可采用气液联动。
湖南工业大学
▪ 贮气罐的主要作用是贮存
一定数量的压缩空气，减 少气流脉动，减弱气流脉 动引起的管道振动，进一 步分离压缩空气的水分和 油分。
▪ 干燥器的作用是进一步除去压缩
空气中含有的水分、油分、颗粒杂 质等，使压缩空气干燥，用于对气 源质量要求较高的气动装置、气动 仪表等。主要采用吸附、离心、机 械降水及冷冻等方法。
湖南工业大学
.
▪ 气压发生装置
▪ 空气压缩机将机械能转化为气体的压力能，供
气动机械使用。
▪ 空气压缩机的分类 分容积型和速度型。
▪ 常用往复式容积型压缩机，一般空压机为中压，额
定排气压力1MPa；
▪ 低压空压机排气压力0.2MPa； ▪ 高压空压机排气压力10MPa。
▪ 空气压缩机的选用原则 依据是气动系统所需
▪ 压缩空气中含有的饱和水分，在一定条件下会凝结成水并聚集在 个别管段内。在北方的冬天，凝结的水分会使管道及附件结冰而 损坏，影响气动装置正常工作。

单元八气压传动『概要』气压传动是以压缩空气为工作介质，以气体的压能传递动力的传动方式。

气动系统除包括气源装置、执行元件、控制元件及气动辅件外，还有用于完成一定逻辑功能的气动逻辑元件和感测、转换、处理气动信号的气动传感器及信号处理装置。

1.气源装置是由空气压缩机、空气净化与贮存装置、传压缩空气运输管道系统和气动三大件四部分组成。

2.气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能输出的装置，包括作直线运动的气缸和作旋转运动的气马达。

标准气缸的结构形式与活塞式液压缸基本相同。

3.气动控制阀与液压控制阀相似，按功能可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类，其工作原理及结构与同类液压控制阀类似。

4.气动逻辑元件是在控制回路中能够满足逻辑功能需要的器件。

按结构分为有截止式、膜片式、滑阀式及其它形式的逻辑元件。

按功能分有“与门”、“非门”、“是门”、“禁门”、“或门”、“双稳”等逻辑元件。

『学习目标』本章内容主要要求了解气压传动系统的基本组成、常用元件的结构和工作原理、气动基本回路,气动系统的安装与调试，气动系统的使用与维护，气动系统主要元件的常见故障及其排除方法。

『学习提示』学习气压传动时，应当注意与液压传动的异同点，将气源装置、气动控制元件作为重点内容。

『重点、难点』1.气压传动系统的基本组成2.常用元件的结构和工作原理3.气动基本回路第一节学习指导学习要求：1.了解气压发生装置的结构和工作原理；2.了解净化、贮存压缩空气的装置和设备的结构和工作原理；3.了解传输压缩空气的管道系统；4.了解气动三大件的结构和工作原理；5.了解气动辅件的结构和工作原理。

主要内容：1.气压发生装置的结构和工作原理。

2.净化、贮存压缩空气的装置和设备的结构和工作原理。

3.传输压缩空气的管道系统。

4.气动三大件的结构和工作原理。

5.气动辅件的结构和工作原理。

重点和难点：1.空气压缩机的结构和工作原理；2.净化、贮存压缩空气的装置和设备的结构和工作原理；3.气动三大件的结构和工作原理气动辅件的结构和工作原理。

采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
• 由上面的例子可以看出，气压传动系统主要由以下几个部分 • 组成： • （1）能源装置把机械能转换成流体的压力能的装置，一般最常见的
②饱和绝对湿度。在一定温度下，单位体积湿空气中所 含水蒸气的质量达到最大极限度时，称此时湿空气为饱 和湿空气。此时，湿空气中水蒸气的分压力达到该温度 下水蒸气哦的饱和压力，其绝对湿度称为饱和绝对湿度
xb
b
pb RsT
③相对湿度。在一定温度和压力下，绝对湿度和饱 和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度
x 100 % ps 100 %
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
10.3
气压传动及其控制技术的应用
和发展
• 气压传动的应用也相当普遍，许多机器设 备中都装有气压传动系统，在工业各领域， 如机械、电子、钢铁、运行车辆及制造、 橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和 烟草机械等，气压传动技术不但在各工业 领域应用广泛，而且，在尖端技术领域如 核工业和宇航中，气压传动技术也占据着 重要的地位
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
2.干空气及其特性
• 我们把不含水蒸气的空气称“干空气”，而把含 有水蒸气的空气称“湿空气。干空气的分子量是 28.966，而水蒸气的分子量是18.016，故干空气 分子要比水蒸气分子重。在相同状况下，干空气 的密度也比水蒸气的密度大，水蒸气的密度仅为 干空气密度的62%左右。

2．执行元件——包括各种气缸和气马达
功能：将气体的压力能转化为机械能，是最终为我们服务的部分。
3．控制元件——包括压力控制阀、方向控制阀以及各种逻辑元件等在内的元器件
功能：控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以及各元件的工作顺序等等，是系统 能够正常运作的保证。
4．辅助元件——包括管道、压力表、过滤器、消声器、油雾器等
它们是系统组成中必不可少的环节。
8.1 气压传动概述
8.1.3 气压传动优缺点
表8-1是各种常用的传动方式的性能比较。
8.2 空气的物理性质
8.2.1 空气的组成
自然界中的空气是由若干种气体混合而成的。理论上，我们将不含水蒸气的空 气称为干空气，在基准状态下（1个标准大气压，20℃），各种气体的组成可参考表 8-2。而事实上，空气总是含有一定量的水蒸气，混合了水蒸气的空气称为湿空气。
8.2.2 空气的压力
实验证明，一个标准大气压的数值为：1.01325×105pa（约等于0.1Mpa或1bar）， 也可以用760mm汞柱来表示。值得注意的是，所谓的一个标准大气压，是指湿空气
的压力，干空气的压力要比这个数值低。
8.2 空气的物理性质
8.2.3 空气的黏性
和液体一样，气体在流动过程中，也存在着内摩擦力，也就是说，气体也有黏 度，只是其值远低于液体。在基准状态下，空气的运动黏度为：0.157×10-4m2/s，并 且随着温度的变化而变化。
8.2.4 空气的其他性质
1．密度 由于空气的可压缩性大，故其密度也是在一个比较大的范围内变动的。 2．湿度 空气中含有水蒸气，一般可以用湿度（包括绝对湿度和相对湿度）来衡量气体 中水蒸气的含量。 3．杂质 空气中还含有大量的各种各样的杂质，这些杂质如果进入到系统循环中，将会 污染润滑油，加重元件之间的摩擦磨损，堵塞阀口等等，所以应进行净化。

垂直或倾斜放置的运动部件，在没有平衡的情况下，自重也成为一 种负载。 5）密封负载 F s
密封负载是指密封装置的摩擦力，其值与密封装置的类型和尺寸、 液压缸的制造质量和油液的工作压力有关，计算公式见有关手册。 6）背压负载
F b 启动阶段F：b＝（Fs Fg）/cm
加速阶段F：b＝（Fk Fi Fg）/cm 快速阶段F：b＝（Fk Fg）/cm 工进阶段F：b＝（Fk Fw Fg）/cm 制动减速阶段Fb： ＝（Fk Fw Fi Fg）/cm
第十九页，编辑于星期三：四点 二十分。
9.2执行元件主要参数的确定
执行元件的主要参数是指其工作压力和最大流量。液压传动系统采用
的执行元件形式可视主机所要实现的运动种类和性质而定，如下表
运动形式
建议采用 的执行元 件形式
往复直线运动
短行程
长行程
活塞缸 柱塞缸
液压马达与齿 轮齿条机构
液压马达与丝 杆螺母机构
2、执行元件的工况分析
对于元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和 负载的变化规律。通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示。
一般情况下，液压传动系统中液压缸承受的负载由六部分组成，即工作 负载、导轨摩擦负载 、惯性负载、重力负载、密封负载、背压负载，前五项 构成了液压缸所要克服的机械总负载。
)
2
FN
90
第十八页，编辑于星期三：四点 二十分。
3）惯性负载 F f
Ff m aG g vt 式中 g－ ： 重力; 加 v－ 速 t时 度 间内的速度变化值 t－ 启动、制 换动 时或 间速 t。 ＝ 0度 .0可 1 ~转 0.5 取 s，轻载低速 。时取
4）重力负载 F g

中压压缩机(1MPa≤p00MPa) 超高压压缩机 (p≥100MPa)。 按输出流量分为：微型(q<1m3/min) 小型(1 m3/min≤q<10 m3/min) 中型(10 m3/min≤q<100 m3/min) 大型(q≥100 m3/min)。 按润滑方式分为：有油润滑、无油润滑。
向气动系统提供压缩空气的装置为气源装置。其主体是空气压缩机，由
空气压缩机产生的压缩空气，因含有过高的杂质，不能直接使用，必须经过
降温、除尘、除油、过滤等一系列处理后才能用于气压系统。
8.2.1 空气压缩机
空气压缩机是将机械能转换成压力能的装置，是产生和输送压缩空气 的机器。
1.空气压缩机的分类 按工作原理可分为容积式和动力式两大类。在气压传动中，一般采用 容积式空气压缩机。 按输出压力分为：低压压缩机(0.2MPa≤p<1MPa)
图8-4为离心旋转式油水分滤器的结构原理图。压
缩空气→输入口→旋风叶子→沿存水杯3产生强烈的
旋转→水滴、油滴等分离出来→沉到杯底；当气流通
过滤芯2时，气流中的灰尘及部分雾状水份被滤芯拦
截→洁净干燥的气体→输出口。
挡水板4 →为防止气流的旋涡卷起存水杯中的积
水。 油水分滤器正常工作→应及时打开放水阀5，放 图8-4离心旋转式油水分滤器
8.1 气压传动概述
8.1.1 气压传动系统的工作原理 以气动剪切机为例，介绍气压传动的工作原理。图8-1所示为剪切机气 动系统工作原理示意图，图示位置为剪切前的情况。
图8-1 剪切机气动系统工作原理示意图
空气压缩机1产生的压缩空气经后冷 却器2、油水分离器3、贮气罐4、分水 滤气器5、减压阀6、油雾器7到达换向 阀9，部分气体经节流通路a进入换向阀 9的下腔，使上腔弹簧压缩，换向阀阀 芯位于上端；大部分压缩空气经换向阀 9后由b路进入气缸10的上腔，而气缸的 下腔经c路、换向阀与大气相通，故气 缸活塞处于最下端位置。

dA + dv + dρ =0 Av ρ
第8章 气压传动基础知识
8.4.1 气体流动的基本方程
8.4
气
2.运动方程
体
的
流
动
规 律
+ dp = 0
ρ
第8章 气压传动基础知识
8.4.1 气体流动的基本方程
8.4
气
3.状态方程
体
的
流
动
规 律
dp = dρ + dT
p ρT
第8章 气压传动基础知识
有 不行 良好 容易 高
第8章 气压传动基础知识
8.1.1 气压传动的特点
8.1
气
2. 气压传动的优点
压
传
34.. 气气压动传元动件的的缺 发点 展趋势
动
概
（1）高质量。（2）高精度。 （3）高速度。
述
（4）低功耗。（5）小型化。
（5.6）气轻压量传化动。的（应用7）领无域给油化。（8）复合集成化。（9） 机电一体化。
或 v1 = v2
T1
T2
图8-5 气体等压变 化过程状态图
第8章 气压传动基础知识
8.3.2 气体状态变化过程
8.3
理
4. 绝热变化过程（查理法则）
想
气
在气体与外界无热量交换条件下，一定质量气体所
体
进行的状态变化过程，称为绝热过程。
状
当气体状态变化很快，可视为绝热变化过程，如气
态
动系统的快速充、排气过程 。
态
四种变化过程不过是多变过程的特例而已 。
方
程
pvn=常数
或 p1v1n= p2v2n

气动元件得通流能力
➢ 定义:气动元件得通流能力,就是指单位时间内通 过阀、管路等得气体质量。
➢ 有效截面积 ➢ 由于实际流体存在粘性,流速得收缩比节流孔 实际面积小,此最小截面积称为有效截面积,它 代表了节流孔得通流能力。
充气、放气温度与时间得计算
➢ 定积容器充气问题 ➢ 充气时引起得温度变化
➢ 向容器充气得过程视为绝热过程,容器内压力由p1 升高到p2,,容器内温度也由室温T1升高到T2,充气后
➢空气压缩机将机械能转化为气体得压力能,供气
动机械使用。
➢空气压缩机得分类:容积型与速度型。 ➢空气压缩机得选用原则:依据就是气动系统所需
要得工作压力与流量两个参数。
压缩空气得净化装置与设备
➢气动系统对压缩空气质量得要求:压缩空气要具有
一定压力与足够得流量,具有一定得净化程度。不 同得气动元件对杂质颗粒得大小有具体得要求。
➢ 气体状态变化过程
➢ 等温过程 p1V1= p2V2= 常量
➢ 绝热过程 一定质量得气体与外界没有热量交换时得状 态变化过程叫做绝热过程。
➢ p1V1k = p2V2k =常量
➢ 气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程。
气体得流动规律
气体流动基本方程
连续性方程 伯努利方程
ρ1v1A1 =ρ2v2A2 (注意ρ1≠ρ2)
➢ 压缩空气得析水量
➢ 压缩空气一旦冷却下来,相对湿度将大大增加,到温度降 到露点以后,水蒸气就要凝析出来。
理想气体得状态方程
➢ 理想气体得状态方程 ➢ 不计粘性得气体称为理想气体。空气可视为理想气体。 ➢ 一定质量得理想气体在状态变化得瞬间,有如下气体状态 方程成立
pV / T = 常量 或 p=ρRT