本章介绍了液压传动的基本概念，工作原理，系统组成，液压传动的国内外发展状况，水平和发展趋势，以及液压传动的特点和应用，其中液压传动是利用液体作为工作介质，并利用液体压力来传递动力，液压传动系统由动力元件执行元件，控制元件辅助元件，和油液介质五部分组成，液压传动技术正向快速，高效，高压，大功率，低噪声，经久耐用，高度集成化等方向发展，同时，计算机辅助设计，计算机辅助测试，计算机直接控制机电一体化技术，可靠性技术等，也是液压控制技术的主要研究内容和发展方向，液压传动与其他传动相比具有显著特点，在国民经济的各个部门得到了广泛应用，如建筑机械，工程机械，机械制造业，航空航天，石油化工等，液压传动的发展水平和应用程度已成为衡量一个国家工业先进程度的重要标志之一。
●0.1液压传动的应用及其理论基础
1.通常情况下，一台完整的机器设备由原动机、传动机构和工作机三大部分组成。2.液压传动具有体积小、重量轻、控制灵活并且非常容易实现过载保护等显著特点。机械、电子（计算机）、液压三者相结合的机、电、液一体化技术是未来发展的趋势。3.液压传动的理论基础是帕斯卡原理：在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。4.液压传动就是以液体作为工作介质，依靠液体的压力来传递动力，靠液体的体积来传递运动的一种传动形式。5.流体传动的两个基本参数即压力和流量，它和动力学中的力和速度具有同等重要的意义。
●0.2液压传动系统的组成
1.液压传动系统除了以液体为传动介质外，通常由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件4部分组成。2.动力元件主要是指液压泵，它将机械能转化为液体压力能，为液压系统提供压力油。3.执行元件是指液压缸或液压马达，将液体的压力能转化为机械能，输出直线运动或回转运动。4.控制元件主要有压力阀、流量阀和换向阀，用来对液压油的压力、流量大小和液流方向进行控制或调节，从而调整液压缸的速度、输出负载及实现换向等。4.辅助元件：上述3部分以外的其他元件即为辅助元件。如液压系统中的油箱、油管、管接头、压力表、滤油器和冷却器等，它们对保证系统的正常工作也有重要的作用。5.液压系统工作时有两次能量转换，因此效率较低。
第一章流体力学基础
●1.1液压油
●1.2流体静力学
静压力的特性：1.作用于静止液体表面上的力总是沿着作用面的内法线方向。2.静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都相等。静压力基本方程：p=p0+ρgh静止液体对固体壁面的作用力：当承受压力的固体壁面为平面时：作用在其上的总作用力等于压力与该壁面面积之积。当承受压力的固体壁面是曲面时：曲面上总作用力在某一方向上的分力等于曲面在与该方向垂直平面内的投影面积与静压力的乘积液面压力p0的三种产生方式：1.液面上有活塞作用，活塞的固体壁面使液面产生压力。2.液面直接与气体接触，气体使液面产生压力。3.容器中有两种液体，液体界面处上面的液体对下面液体产生压力。压力的三种表示方法：以大气压为基准测量的压力，称为相对压力。相对压力又称表压力。以绝对零压为基准来表示的压力，称为绝对压力。绝对压力=相对压力+大气压真空度：绝对压力值小于大气压时，其不足大气压的那部分数值称为真空度。
●1.3流体动力学
●1.4圆管流动与压力损失
液压系统中的压力损失分为两类，一类是油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，称之为沿程压力损失。另一类是油液流经局部障碍产生的压力损失，称之为局部压力损失。沿程压力损失：油液沿等径直管流动时所产生的压力损失。Δp=λ*l/d*ρυ2/2,λ称沿程阻力系数。其理论值为64/Re。实际计算时，液体在圆管中做层流流动时，考虑各种因素的影响，对光滑金属管取λ＝75/Re，对橡胶管取λ＝80/Re。液体在圆管中做层流流动时，其流量为q=πd4Δp/128μl，平均速度为υ=πd2Δp/32μl。液体在圆管中做紊流流动时，对光滑金属圆管，取λ=0.3164Re-0.25局部压力损失：液体流经阀口、弯管、通流截面变化等所引起的压力损失。Δpξ=ξρυ2/2管路系统的总压力损失：系统中所有直管的沿程压力损失和所有局部压力损失之和。
●1.5小孔流动与缝隙液流
小孔流动小孔的分类：按照小孔的长度l和直径d的比值关系可以将小孔分为3类，当小孔的通流长度l与孔径d之比l/d≤0.5时称为薄壁孔；当小孔的通流长度l与孔径d之比l/d>4时称为细长孔；介于薄壁孔和细长孔之间的叫中短孔。流经薄壁小孔的流量：q=cqAT(2Δp/ρ)1/2特点：1流量与液体粘度无关，因而受温度影响小。2流量与孔口前后压差是非线性关系。流经细长小孔流量：q=(πd4Δp/128μl)=(d2/32μl)AΔp特点：流量随液体温度的变化而变化，流量与孔前后压差是线性关系通用公式：q=KATΔpm缝隙流动液压系统中的许多元件中有相对运动的零件，比如液压缸的活塞与缸筒，活塞杆与端盖孔，有相对运动必然有配合间隙。有间隙液压油就会在两端压差的作用下从高压腔流到低压腔或者从压力腔流到大气中，这分别称为内泄漏和外泄漏，由于是缝隙两端压差的作用下产生的，因此称为压差流动。除此之外，当活塞杆伸出时粘附在杆表面的液压油因为吸附力的作用随杆一起运动，使缝隙间的液体产生剪切流动。这两种流动均属于缝隙流动。两个固定平行平板压差流动的流量：q=(bh3/12μl)Δp剪切流动流量：q=（u0/2）*bh。同心圆环压差流动流量：q=(πdh3/12μl)Δp剪切流动流量：q=u0/2*πdh。
●1.6液压冲击
在液压系统中，当极快地关闭液压回路或换向时，会导致液流速度急速地改变，停止或变向，由于流动液体的惯性或运动部件的惯性，会使系统内的压力发生突然升高或降低，产生一个压力增量Δp，形成很高的压力峰值pmax=p0+Δp，这种现象称为液压冲击，在水力学中称为水锤现象。实际中，通常有两种情况可以产生液压冲击，一是管道阀门突然关闭，二是运动部件突然制动或换向。
●1.7气穴与气蚀
气穴现象：液压系统中，由于某种原因使压力降低而使气泡产生的现象。危害：1液流不连续，流量、压力脉动2系统发生强烈的振动和噪声3发生气蚀预防产生气穴和气蚀措施(1）限制泵吸油口离油面的高度，泵吸油口要有足够的管径，滤油器压力损失要小，自吸能力差的泵用辅助供油。(2）管路密封要好，防止空气渗入。(3）节流口压力降要小，一般控制节流口前后压差比p1/p2<3.5。
第二章液压泵
●2.1液压泵的工作原理
液压泵共同的组成特点是要有一个可变化的密封容腔，有使工作容腔的容积变化的动力源，还要有一套配流装置，保证进油口和压油口不能接通。由于是靠密封容腔的容积变化来进行工作的，因此称为容积式泵。
●2.2液压泵的性能参数
●2.3液压泵的典型结构
第三章液压缸与液压马达
液压缸和液压马达都是将液压能转换为机械能的能量转换装置，液压缸输出的是往复直线运动或摆动，液压马达输出的是转动运动。
●3.1液压缸
●3.2液压马达
液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以用做液压马达，液压马达也可用做液压泵。同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似，因此本节内容以轴向柱塞式马达为例讲解其工作原理。而本章的重点和难点则放在性能参数的计算上。
第四章液压控制元件
●4.1液压控制阀概述
在液压系统中，用于控制或调节液体的流动方向、压力高低、流量大小的元件统称为液压控制阀。液压阀按功能可以分为压力控制阀、流量阀和方向阀。其基本工作原理，大多是利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现对压力、流量和方向的控制。根据阀芯结构形式，液压阀可分为滑阀、锥阀和球阀。锥阀、球阀在阀口关闭时阀芯与阀座孔是线密封，具有比较好的密封性能。根据连接和安装方式，液压阀可分为管式阀、板式阀、捕装阀和叠加阀。液压阀的性能参数一是液压阀的规格大小，用通径Dg(mm）表示。其他参数还有额定压力、流量，以及压力损失、开启压力、允许背压、最小稳定流量等。对液压控制阀的共同要求如下。(1）动作灵敏、使用可靠，工作时冲击和振动要小；(2）油液通过阀时的液压损失要小；阀口关闭时密封性能好；（3）所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。(4）结构简单紧凑、体积小，安装、调整、维护、保养方便，成本低廉，通用性大，寿命长。
●4.2方向控制阀
方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类，如单向阀、换向阀等。单向阀有普通单向阀和液控单向阀等。液压系统中对普通单向阀的要求主要是：①液流正向通过阀时压力损失小；②反向截止时密封性能好；液控单向阀有一控制口K。正向进油时可直接推开阀芯流出，反向进油则与弹簧一起压紧锥阀，油路不通；但当控制口K由控制
●4.3压力控制阀
在液压系统中，控制油液压力高低或利用压力变化实现某种动作的阀统称为压力控制阀。常见的压力控制阀按功用分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。溢流阀的主要功用是运用溢流的方法使液压泵的供油压力得到调整并保持基本恒定。顺序阀是利用油路中压力的变化来控制阀口启闭，以实现各工作部件依次顺序动作，故名顺序阀。减压阀是使出口压力低于进口压力并使出口压力稳定的一种压力控制阀。利用减压阀可降低系统提供的压力，使同一系统具有两个或两个以上的压力回路。压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。
●4.4流量控制阀
第五章液压辅助元件
液压辅助元件包括油箱、油管及管接头、滤油器、蓄能器、冷却器和加热器、密封件等。上述元件虽起辅助作用，但如果选择或使用不当，也会直接影响系统的工作性能和寿命，甚至引起系统发生故障，因此应予以足够重视。本章重点介绍了蓄能器和滤油器的应用及类型。
●5.1蓄能器
蓄能器是一种能把液压储存在耐压容器里，待需要时又将其释放出来的能量存储装置。蓄能器是液压传动与控制系统中重要的辅助元件，对保证液压系统的正常运行、改善其动态品质、保持工作稳定性、延长工作寿命和降低噪声等起重要作用。蓄能器给液压系统带来的经济、节能、安全、可靠和环保效果显著，在现代大型液压系统中，特别是具有间歇性工作要求的系统中更为重要。蓄能器按结构分为弹簧加载式、重力加载式和气体加载式3类。目前大量使用的是气体加载式蓄能器。其原理是首先向蓄能器充人预定压力的空气或氮气。当外部系统的压力超过蓄能器的压力时，油液压缩气体充人蓄能器；当外部系统的压力低于蓄能器的压力时，蓄能器中的油在压缩气体的作用下流向外部系统。气体加载式蓄能器又分为非隔离式、气囊式、隔膜式、活塞式等几种。工程中主要应用的是活塞式蓄能器和气囊式。功能：主要有做辅助动力源，减小装机功率；使系统保压；吸收压力冲击；吸收压力脉动等。
●5.2滤油器
第六章液压基本回路
液压基本回路是指由一些液压元件与液压辅助元件按照一定关系组合，能够实现某种特定功能的油路结构。任何一个复杂的液压系统，总可以分解为若干个基本回路。液压基本回路按在系统中所起的作用不同有多种类型，其中最常用的基本回路是压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路和多缸动作控制回路。在液压设备中，能够实现负载动力参数的控制和调节是对系统的基本要求，调速与调压是完成上述功能的主要方法。调速回路与调压回路是本幸的重点内容。在调速回路中应重点掌握：液压系统的调速方式；每种调速回路的结构组成及其调速原理；各种调速方式的特点比较；节流调速回路及容积调速回路中泵的工作压力、活塞运动速度或马达转速、活塞能克服的外载推力或马达能克服的外载扭矩、电动机的驱动功率、回路的效率等性能参数的计算。在调压回路中重点掌握：各种调压方法的原理与特点；平衡回路的平衡方法与适用场合；卸荷回路的卸荷方式与卸荷条件。其中调速回路是重点中的重点。多缸控制回路中的顺序动作回路和同步回路也是本章的重点内容。本章的难点是：3种节流调速回路的速度-负载特性；液压效率的概念；3种容积调速回路的调速过程。
●6.1压力控制回路
压力控制回路是利用压力控制阀来控制或调节整个液压系统或者某部分油路上的工作压力，以满足液压系统不同执行元件对工作压力的不同要求。压力控制回路主要有调压回路、减压回路、增压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路等。
●6.2速度控制回路
●6.3方向控制回路
液压执行元件除了在输出速度或转速、输出力或转矩方面有要求外，对其运动方向、停止及其停止后的定位等性能也有不同的要求。通过控制进入执行元件液流的通断或变向来实现液压系统执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。常用的方向控制回路有换向回路、锁紧回路。
●6.4多缸工作回路
在一个液压系统中，如果由一个油源给多个执行元件供油，各执行元件会因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。可以通过压力、流量、行程控制来实现多执行元件预定动作的要求，这种控制回路就称为多执行元件（多缸）工作回路。包含：顺序动作回路、同步回路、互不干扰回路。
第七章典型液压系统分析
近年来，液压传动技术已经广泛应用于很多工程技术领域，由于液压系统所服务的主机的工作循环、动作特点等各不相同，相应的各液压系统的组成、作用和特点也不尽相同。本章通过对机械设备的典型液压系统的分析，进一步熟悉各液压元件在系统中的作用和各种基本回路的组成，并掌握分析液压系统的方法和步骤。
●7.1液压系统分析步骤
阅读一个较为复杂的液压系统图，大致可按以下步骤进行。(1）了解设备的工艺对液压系统的动作要求。(2）初步浏览整个系统，了解系统中包含有哪些元件，并以各个执行元件为中心，将系统分解为若干子系统。(3）对每一子系统进行分析，搞清楚其中含有哪些基本回路，然后根据执行元件的动作要求，参照动作循环表读懂这一子系统。(4）根据液压设备中各执行元件间互锁、同步、防干涉等要求，分析各子系统之间的联系。(5）在全面读懂系统的基础上，归纳总结整个系统有哪些特点，以加深对系统的理解。
●7.2动力滑台液压系统分析
动力滑台是组合机床的一种通用部件。在滑台上可以配置各种工艺用途的切削头，例如安装动力箱和主轴箱、钻削头、铣削头、镗削头、镗孔、车端面等。YT4543型组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的工作循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进—一工进—二工进—死挡铁停留—快退—停止。系统中采用限压式变量叶片泵供油，并使液压缸差动连接以实现快速运动。由电液换向阀换向，用行程阀、液控顺序阀实现快进与工进的转换，用二位二通电磁换向阀实现一工进和二工进之间的速度换接。为保证进给的尺寸精度，采用了死挡铁停留来限位。
第八章气压传动基础
简要介绍了气压传动的组成及工作原理、常用元件及基本回路，分析了比较常用的几种回路。
●8.1气压传动简介
●8.2气压传动元件
1、气源装置。气源装置与液压系统中的液压泵一样，是动力源。组成：（1）气压发生装置，即空气压缩机；（2）净化、储存压缩空气的装置和设备；（3）传输压缩空气的管道系统；（4）气动三联件。分水过滤器、减压阀和油雾器一起被称为气动三大件，三大件依次无管化连接而成的组件称为三联件。安装次序：依进气方向分为分水过滤器、减压阀、油雾器2、气动执行元件，其作用是将压缩空气的压力能转换为机械能。它包括气缸和气马达。3、控制阀：1）压力控制阀：减压阀—气动三大件之一，用于稳定用气压力。溢流阀—只作安全阀用。顺序阀—由于气缸（马达）的软特性，很难用顺序阀实现两个执行元件的顺序动作。2）流量控制阀：节流阀、单向节流阀、排气节流阀3）方向控制阀。（1）单向型方向控制阀--单向阀，气流只能一个方向流动而不能反向流动。梭阀，这是两个单向阀的组合，其作用相当于“或门”。快速排气阀，常装在换向阀与气缸之间，使气缸不通过换向阀而快速排出气体。（2）换向型方向控制阀。根据控制方式不同，又可分为气压控制换向阀、电磁控制换向阀、机械控制换向阀和人力控制换向阀
●8.3气动基本回路
气动基本回路，主要可分为压力控制回路、换向回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。
●8.4气动常用回路
按照回路功能区分，主要包括安全保护回路、同步动作回路、往复动作回路、计数回路和振荡回路。