汽車液壓與液力傳動（簡體書）

本書為普通高等教育“十三五”規劃教材，是針對21世紀人才培養和教育改革的需要，配合教育部實施的“質量工程”，在總結國內外眾多院校教學實踐和科學研究成果的基礎上編寫的。
本書共12章和3個附錄。第1章概述液壓與氣壓傳動和液力傳動的工作原理、組成、圖形符號、應用和特點，講述液壓傳動工作介質的性質和選用等； 第2章介紹液壓與液力傳動流體力學基礎； 第3～6章分別講述動力元件、執行元件、控制元件和輔助元件； 第7章講述基本回路； 第8章講述典型液壓與氣壓傳動系統分析與設計； 第9、10章分別講述液力偶合器和液力變矩器的分類、結構特點、工作原理和應用； 第11章講述設備的使用與維修； 第12章講述汽車液壓與液力傳動試驗。附錄A為部分液壓與氣壓傳動圖形符號； 附錄B為汽車液壓與液力傳動主要符號、關鍵詞和術語中英文對照； 附錄C為部分習題參考答案。本書配有多媒體課件。
本書可作為高等學校汽車服務工程、動力與車輛工程、機械設計制造及其自動化、機械工程及自動化、機械電子工程等專業的教材，也可供從事液壓技術工作的工程技術人員和研究人員學習和參考。

1緒論
1.1液壓與氣壓傳動和液力傳動的工作原理及組成
1.1.1液壓傳動的工作原理及組成
1.1.2氣壓傳動的工作原理及組成
1.1.3液力傳動的工作原理及結構形式
1.2液壓與氣壓傳動的基本特征
1.3液壓與氣壓傳動的圖形符號表示
1.4液壓傳動工作介質
1.4.1液壓傳動工作介質的分類
1.4.2液壓傳動工作介質的物理性質
1.4.3液壓傳動系統對工作介質的主要性能要求
1.4.4液壓傳動工作介質的選擇
1.4.5液壓傳動工作介質的使用
1.4.6液壓傳動工作介質的污染與控制
1.5液壓與氣壓傳動和液力技術在汽車上的應用及特點
1.6液壓與氣壓傳動和液力技術在汽車上的發展趨勢
1.7液壓傳動與液力傳動的區別
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
2液壓與液力傳動流體力學基礎知識
2.1液體靜力學基礎知識
2.1.1液體靜壓力及特征
2.1.2液體靜力學基本方程
2.1.3壓力的表示方法及單位
2.1.4帕斯卡原理
2.2液體動力學基礎知識
2.2.1基本概念
2.2.2連續性方程
2.2.3伯努利方程
2.2.4動量方程
2.2.5歐拉方程
2.2.6動量矩方程
2.3液壓與液力傳動的各種損失
2.3.1沿程壓力損失
2.3.2局部壓力損失
2.3.3管路系統總壓力損失
2.3.4液力傳動的各種損失
2.4液體流經小孔的流量
2.5液體流經縫隙的流量
2.6液壓沖擊
2.7空穴現象
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
3動力元件
3.1液壓泵概述
3.1.1液壓泵的工作原理及特點
3.1.2液壓泵的主要性能參數
3.1.3液壓泵的分類
3.2齒輪泵
3.2.1齒輪泵的結構和工作原理
3.2.2齒輪泵的排量和流量計算
3.2.3齒輪泵存在的問題
3.2.4高壓齒輪泵的特點
3.2.5內嚙合齒輪泵
3.3葉片泵
3.3.1雙作用葉片泵
3.3.2單作用葉片泵
3.3.3限壓式變量葉片泵
3.4柱塞泵
3.4.1軸向柱塞泵
3.4.2徑向柱塞泵
3.5各類液壓泵的主要性能及應用
3.6氣源裝置
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
4執行元件
4.1液壓馬達概述
4.1.1液壓馬達的分類
4.1.2液壓馬達的工作特點
4.1.3液壓馬達的基本性能參數
4.2高速液壓馬達
4.2.1齒輪液壓馬達
4.2.2葉片液壓馬達
4.2.3軸向柱塞液壓馬達
4.3低速液壓馬達
4.3.1單作用曲軸連桿徑向柱塞液壓馬達
4.3.2多作用內曲線徑向柱塞液壓馬達
4.4液壓缸
4.4.1液壓缸的分類及工作原理
4.4.2液壓缸的組成
4.4.3模擬控制液壓缸
4.4.4數字控制液壓缸
4.5氣動執行元件
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
5控制元件
5.1液壓控制閥的分類
5.2液壓控制閥的基本性能參數
5.3方向控制閥
5.3.1單向閥
5.3.2換向閥
5.4壓力控制閥
5.4.1溢流閥
5.4.2順序閥
5.4.3減壓閥
5.4.4壓力繼電器
5.5流量控制閥
5.5.1節流閥
5.5.2調速閥
5.6其他類型的液壓控制閥
5.7氣動控制元件
5.8氣動邏輯元件
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
6輔助元件
6.1密封件
6.1.1密封件的分類
6.1.2常用密封件的結構與性能
6.2過濾器
6.2.1過濾器的分類
6.2.2過濾器的性能指標
6.2.3過濾器的選用和安裝
6.3液壓油箱及其附件
6.3.1液壓油箱的功能與類型
6.3.2液壓油箱設計時的注意事項
6.4蓄能器
6.4.1蓄能器的類型、結構和工作原理
6.4.2蓄能器的用途
6.4.3蓄能器的安裝和使用
6.5熱交換器
6.5.1冷卻器
6.5.2加熱器
6.6管件
6.6.1管道
6.6.2管接頭
6.7氣動輔助元件
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
7基本回路
7.1方向控制回路
7.1.1換向回路
7.1.2順序運動回路
7.1.3鎖緊回路
7.1.4浮動回路
7.1.5多路換向閥控制回路
7.2壓力控制回路
7.2.1調壓回路
7.2.2減壓回路
7.2.3增壓回路
7.2.4卸荷回路
7.2.5保壓回路
7.2.6平衡回路
7.2.7釋壓回路
7.3速度控制回路
7.3.1節流調速回路
7.3.2容積調速回路
7.3.3容積節流調速回路
7.3.4快速運動回路
7.3.5速度換接回路
7.3.6同步運動回路
7.3.7互不干擾回路
7.4氣動基本回路
7.4.1氣液缸同步動作控制回路
7.4.2連續往復運動回路
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
8典型液壓與氣壓傳動系統分析與設計
8.1Q28型汽車起重機液壓傳動系統分析
8.21m3單斗全液壓挖掘機液壓傳動系統分析
8.3汽車動力轉向液壓傳動系統分析
8.4履帶車輛的轉向液壓傳動系統分析
8.5汽車液壓防抱死制動系統分析
8.6汽車電控液壓懸架控制系統分析
8.7汽車自適應懸架控制系統分析
8.8汽車車身高度控制系統分析
8.9汽車主動空氣動力懸架控制系統分析
8.10汽車氣壓防抱死制動系統分析
8.11汽車液力變矩器的補償冷卻液壓傳動系統分析
8.12液壓傳動系統的設計
8.12.1液壓傳動系統設計要求及工況分析
8.12.2確定液壓傳動系統主要性能參數
8.12.3液壓傳動系統方案設計
8.12.4液壓元件的計算與選擇
8.12.5液壓傳動系統的性能驗算
8.12.6繪制工作圖和編寫技術文件
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
9液力偶合器
9.1液力偶合器的分類
9.2液力偶合器的結構特點和工作原理
9.2.1液力偶合器的基本結構
9.2.2液力偶合器的工作原理
9.3液力偶合器的特性
9.4液力偶合器與內燃機的共同工作
9.5液力減速器
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
10液力變矩器
10.1液力變矩器的分類
10.2液力變矩器的基本結構和工作原理
10.2.1液力變矩器的基本結構
10.2.2液力變矩器的工作原理
10.3液力變矩器泵輪、渦輪和導輪的工作特性
10.3.1泵輪的工作特性
10.3.2渦輪的工作特性
10.3.3導輪的工作特性
10.3.4液流在工作輪無葉片區段的流動特性
10.4液力變矩器與發動機的共同工作
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
11設備的使用與維修
11.1預防性檢查與維護
11.2常見故障與排除方法
11.3維修與保養
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
12汽車液壓與液力傳動試驗
12.1試驗設備與儀器
12.2汽車液力變矩器和液力偶合器性能試驗及方法
12.3汽車液力變矩器和液力偶合器性能試驗數據分析
12.4汽車用液力減速器制動性能試驗
12.5現代設計及測試方法在汽車液力傳動試驗中的應用
重點和難點課堂討論
典型案例分析
小結
思考題和習題
附錄A部分液壓與氣壓傳動圖形符號
附錄B汽車液壓與液力傳動主要符號、關鍵詞和術語中英文對照
B.1主要符號中英文對照
B.2關鍵詞和術語中英文對照
附錄C部分習題參考答案
參考文獻

本 章 指 南
主要內容： 結合實例主要講述了液壓與氣壓傳動和液力傳動的工作原理、組成及區別。講述了液壓傳動系統對工作介質的主要性能要求，液壓傳動工作介質的污染、危害和控制，污染度的測定及等級。介紹了液壓與氣壓傳動和液力技術在汽車上的應用及特點。
重點： 熟練掌握與運用“系統壓力取決于外負載”和“外負載的運動速度取決于流量”這兩個重要特征。理解牛頓液體內摩擦定律。掌握液壓傳動工作介質的正確使用、對污染的控制及措施。正確理解液壓與氣壓傳動兩個重要特征之間相互獨立的特點。掌握液體的可壓縮性、動力黏度和運動黏度公式的推導與計算。
教學目的和要求： 通過學習液壓千斤頂、自卸汽車車廂舉傾機構的液壓傳動系統和剪切機氣壓傳動系統的工作原理，正確理解靜壓傳遞原理即帕斯卡原理，理解液壓傳動的應用。通過離心式水泵與渦輪機的組合實例，正確理解液力傳動的工作原理。理解液壓傳動系統對工作介質的主要性能要求，理解黏性是選擇液壓傳動工作介質的重要依據。了解液壓傳動工作介質污染的原因及危害，如何采取正確的控制措施。了解液壓傳動與液力傳動的區別，掌握液壓與氣壓傳動和液力技術在汽車上的應用及特點。
液壓與氣壓傳動和液力技術是現代機械設備中高速發展的重要技術之一，特別是與微電子技術、傳感技術和計算機技術的緊密結合，使其進入了一個新的發展階段，目前已廣泛應用在工業各領域。由于近年來微電子技術、傳感技術和計算機技術的飛速發展，液壓、氣動和液力零部件的制造技術進一步提高，使得液壓與氣壓傳動和液力技術不僅在作為一類基本的傳動形式上占有重要地位，而且還以優良的靜態、動態性能成為一種重要的控制手段。
目前，技術先進的汽車上已廣泛采用液壓、氣動和液力技術進行傳動及控制，使得現代汽車成為機、電、液、計算機一體化的高新技術產物，汽車技術已成為現代科學技術和物質文明的發展標志。
用液體作工作介質進行能量傳遞和控制的，稱為液體傳動。按其工作原理的不同，液體傳動分為液壓傳動(hydraulic transmission)（靜液壓傳動,hydrostatic pressure transmission）和液力傳動(hydraulic fluid power)（動液壓傳動,hydrokinetic energy transmission）。靜液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量； 動液壓傳動主要是利用液體的動能來傳遞能量。
用氣體作工作介質進行能量傳遞和控制的，稱為氣壓傳動(pneumatic transmission)。氣壓傳動所用的工作介質是空氣。
1.1液壓與氣壓傳動和液力傳動的工作原理及組成
1.1.1液壓傳動的工作原理及組成
1. 液壓傳動的工作原理(Operating principles of hydraulic transmission)
液壓傳動是根據17世紀法國物理學家帕斯卡（Blaise Pascal）提出的液體靜壓力傳動原理來實現的。現以圖11所示的液壓千斤頂(hydraulic jack)為例，簡述液壓傳動的工作原理。
汽車液壓與液力傳動
1緒論
圖11液壓千斤頂工作原理圖
(FIGURE 11Schematic illustration of operating principles of hydraulic jack)
（a） 結構原理圖； （b） 圖形符號
1—重物(外負載)； 2—大液壓缸(執行元件)； 3—大活塞； 4—截止閥； 5—回油管； 6—液壓油箱；
7—排油單向閥； 8—壓油管； 9—吸油管； 10—進油單向閥； 11—小活塞； 12—小液壓缸(手動液壓泵)； 13—杠桿
如圖11所示，當液壓千斤頂的杠桿13向上移動時，小液壓缸12中的小活塞11向上移動，小液壓缸無桿腔內的容積增大形成局部真空，排油單向閥7關閉。液壓油箱6中的液體在大氣壓力作用下，經吸油管9打開進油單向閥10流入小液壓缸的無桿腔； 當使杠桿向下移動時，小活塞受驅動力F1的作用，向下移動s1的位移量，小液壓缸無桿腔的容積減小，油液受擠壓，壓力p升高，關閉進油單向閥，打開排油單向閥，油液經壓油管8流入大液壓缸2無桿腔，使大活塞3上移s2的位移量，克服重物即外負載1的重力F2而做功，即完成一次壓油動作； 如此不斷地使杠桿上下移動，就會有油液不斷地流入大液壓缸的無桿腔，使外負載逐漸舉升； 當停止杠桿的上下運動時，大液壓缸的無桿腔中的油壓p關閉排油單向閥，使油液不能倒流，大活塞和外負載就停止在舉升位置被鎖住不動； 當需要大活塞和外負載向下返回到原始位置時，就打開截止閥4，在外負載重力F2的作用下，大液壓缸無桿腔的液體經截止閥和回油管5流回液壓油箱，大活塞和外負載即可回到原始位置。這就是液壓千斤頂的工作原理。
由液壓千斤頂的工作原理可知，小液壓缸與進油單向閥和排油單向閥一起完成吸油與壓油，將杠桿的機械能轉換為油液的壓力能輸出，被稱為手動液壓泵(hand hydraulic pumps)。大液壓缸將油液的壓力能轉換為機械能輸出，頂起外負載，被稱為舉升液壓缸，即執行元件。圖11中的所有元件組成了一個最簡單的液壓傳動系統，實現了力和運動的傳遞。
……