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目录1

第一章　液压油1

1.1　对液压油的基本要求1

1.2　液压油的物理性质1

1.2.1．重度1

1.2.2．密度1

1.2.3．比重2

1.2.4．粘度2

1.2.5．粘-温特性3

1.2.7．油液的压缩性8

1.2.6．粘度和压力的关系8

1.3　液压油的计算图表9

图表1-1 绝对粘度换算表9

图表1-2 绝对粘度与运动粘度换算表10

图表1-3 相对粘度与运动粘度换算表——（一）11

图表1-4 相对粘度与运动粘度换算表——（二）12

图表1-5 相对粘度与运动粘度换算表——（三）13

图表1-6 绝对粘度-运动粘度-恩氏粘度换算表14

图表1-7 绝对粘度-运动粘度-塞氏粘度换算表15

图表1-8 绝对粘度-运动粘度-雷氏粘度换算表16

图表1-9 绝对粘度-运动粘度-英寸2／秒换算表17

图表1-10 美国ASTM粘度-温度特性图18

图表1-11 我国液压油粘度-温度特性图19

图表1-12 调合油的混合粘度计算图20

图表1-13 粘度指数（Ⅵ＜100）21

图表1-14 粘度指数（Ⅵ＞100）22

图表1-15 粘度指数计算图——（一）23

图表1-16 粘度指数计算图——（二）24

图表1-17 液压油的压缩比25

图表1-18 油液混入空气后的体积弹性模数26

2.1.3．压力单位27

2.1.2．静压力27

2.1.1．帕斯卡定律27

2.1 流体静力学27

第二章 液压流体力学27

2.2 流体动力学28

2.2.1．理想液体和稳定流动28

2.2.2．液流连续性28

2.2.3．管内流速28

2.2.4．液能29

2.2.5．伯努利定律29

2.2.6．液体的动压力30

2.2.7．托里西利定理30

2.3.1．液流状态31

2.3.2．雷诺数31

2.3 液流状态和雷诺数31

2.3.3．临界雷诺数32

2.4 液流压力损失33

2.4.1．沿程压力损失33

2.4.2．局部压力损失35

2.4.3．回转圆板的摩擦阻力和扭48

矩损失48

2.5 通过小孔及缝隙的流量49

2.5.1．流经小孔的流量49

2.5.2．缝隙流量计算53

2.6.1．液压系统的水击现象60

2.6 液压系统的水击现象和气穴现象60

2.6.2．气穴现象62

2.7 液压流体力学的计算图表63

图表2-1 液体静压力——（一）63

图表2-2 液体静压力——（二）64

图表2-3 管内流速——（一）65

图表2-4 管内流速——（二）66

图表2-5 液体动压力67

图表2-6 射流反作用力68

图表2-7 由流速求雷诺数——（一）69

图表2-8 由流速求雷诺数——（二）70

图表2-9 由流速求雷诺数——（三）71

图表2-10 由流量求雷诺数——（一）72

图表2-11 由流量求雷诺数——（二）73

图表2-12 光滑管道的摩擦阻力系数λ74

图表2-13 由流速求光滑管道的摩擦阻力系数λ75

图表2-14 由粗度系数和雷诺数求管道摩擦阻力系数76

图表2-15 摩擦阻力系数λ和雷诺数Re的换算图（考虑管道粗度系数）77

图表2-16 根据雷诺数区分层流、紊流和求摩擦系数78

图表2-17 由Q求γ？79

图表2-18 由流速v求层流时每米管道的压力损失80

图表2-19 小直径管道的压力损失（层流）81

图表2-20 大直径管道的压力损失（层流）82

图表2-21 由流速v求紊流时每米管道的压力损失83

图表2-22 由流量Q求紊流时每米管道的压力损失84

图表2-23 直管压力损失——（一）85

图表2-24 直管压力损失——（二）86

图表2-25 直管压力损失——（三）87

图表2-26 直管压力损失——（四）88

图表2-27 直管压力损失——（五）89

图表2-28 直管压力损失——（六）90

图表2-29 直管压力损失——（七）91

图表2-30 直管压力损失——（八）92

图表2-31 直管压力损失——（九）93

图表2-32 直管压力损失——（十）94

图表2-33 扩径管、折管和入口处局部压力损失95

图表2-34 弯头、三通、分支管和出口处局部压力损失96

图表2-35 管道突然扩径和缩径处的局部压力损失97

图表2-36 局部压力损失的当量管长98

图表2-37 小孔压力损失99

图表7-15 气缸输出力——（二）缸径100

图表2-38 环状缝隙流量——（一）100

图表2-39 环状缝隙流量——（二）101

图表2-40 滑阀缝隙漏油量计算102

图表2-41 环状平面缝隙流量103

图表2-42 液压管路的压力冲击104

第三章 液压泵和液压马达105

3.1 基本特性105

3.1.1．压力和流量105

3.1.2．扭矩106

3.1.3．功率106

3.1.4．效率的分析107

3.1.5．液压泵流量脉动率110

3.1.6．液压马达的基本性能参数112

3.2.1．齿轮泵的分类113

3.2 齿轮泵和齿轮马达113

3.2.2．排量计算114

3.2.3．齿轮泵的最佳侧板间隙114

3.2.4．困油卸荷槽距离115

3.2.5．齿轮轴负荷115

3.3 叶片泵116

3.3.1．概述116

3.3.2．叶片泵的排量117

3.3.3．叶片应力118

3.3.4．定子曲线119

3.4.1．概述120

3.3.5 配油盘120

3.4 径向柱塞泵和马达120

3.4.3．柱塞头应力121

3.4.4．径向柱塞泵的控制力121

3.4.2．排量121

3.4.5．多作用式液压马达的排量122

3.5.2．排量123

3.5.1．概述123

3.5 轴向柱塞泵和马达123

3.5.3．柱塞的结构及设计124

3.5.4．点接触式柱塞头部的接触应力125

3.5.5．滑履的设计126

3.5.6．压盘128

3.5.7．缸体130

3.5.8．配油盘132

3.5.9．主轴134

3.5.10．花键的验算143

3.5.11．滚动轴承144

3.5.12．滑动轴承150

3.6 液压泵和液压马达的计算图表153

图表3-1 液压泵和液压马达的理论流量153

图表3-2 液压泵和液压马达的实际流量154

图表3-3 液压泵和液压马达的理论扭矩155

图表3-4 液压泵和液压马达的实际扭矩156

图表3-5 液压功率157

图表3-6 机械功率158

图表3-7 求？或？159

图表3-8 求？160

图表3-9 几种液压泵的输油脉动率161

图表3-10 圆周速度162

图表3-11 扭矩与切向力163

图表3-12 转动惯量164

图表3-13 转动惯量换算图表165

图表3-14 回转角加速度166

图表3-15 回转体加速过程时间167

图表3-16 回转体的转动能量与制动角度168

图表3-17 齿轮泵的近似排量169

图表3-18 齿轮泵排量q——（一）求概略面积X170

图表3-19 齿轮泵排量q——（二）求面积修正值Y171

图表3-20 齿轮泵排量q——（三）排量计算172

图表3-21 齿轮泵的最佳侧板间隙173

图表3-22 直齿齿轮泵困油卸荷槽距离174

图表3-23 齿轮轴负荷175

图表3-24 单作用叶片泵排量q——（一）求q1176

图表3-25 单作用叶片泵排量q——（二）求q2177

图表3-26 双作用叶片泵排量q——（一）求q1178

图表3-27 双作用叶片泵排量q——（二）求q2179

图表3-28 叶片应力180

图表3-29 径向柱塞泵排量181

图表3-30 柱塞球头与平面的接触应力182

图表3-31 径向柱塞泵的控制力183

图表3-32 多作用式径向柱塞马达的排量184

图表3-33 柱塞面积185

图表3-34 轴向柱塞泵的排量186

图表3-35 柱塞头载荷187

图表3-36 轴向柱塞泵配油盘压紧系数——（一）求窗口环状面积188

图表3-37 轴向柱塞泵配油盘压紧系数——（二）求压紧系数f？189

图表3-38 扭矩、转速和功率190

图表3-39 轴的极断面系数（抗扭断面系数）Zp191

图表3-40 扭转应力τ191

图表3-41 轴的直径d192

图表3-42 轴的弯曲惯矩Ib和抗弯断面系数Zb193

图表3-43 承受弯矩和扭矩载荷轴的直径194

图表3-44 两点支承轴的最大挠度195

图表3-45 轴的扭转角196

图表3-46 矩形花键的最大扭矩197

图表3-47 键槽轴的最大传递扭矩198

图表3-48 滚动轴承额定动负荷199

图表3-49 球轴承的负载能力与寿命200

图表3-50 滑动轴承的计算201

图表3-51 滑动轴承系数λ和油膜厚度202

图表3-53 滑动轴承特性系数（180°轴承特性曲线）203

图表3-52 滑动轴承特性系数（完全轴承特性曲线）203

图表3-54 滑动轴承的散热能力204

第四章 液压缸205

4.1 液压缸的性能205

4.2 液压缸的结构设计207

4.2.1．液压缸的参数207

4.2.2．液压缸主要零件的结构209

4.2.3．液压缸的缓冲装置214

4.3 1．缸体壁厚的计算217

4.3.2．缸体的变形217

4.3 液压缸的结构计算217

4.3.3．缸底或缸盖的厚度计算218

4.3.4．缸体与缸底及缸盖的连接计算218

4.3.5．活塞杆计算221

4.4　液压缸的计算图表226

图表4-1 液压缸的输出力（推力）226

图表4-2 液压缸的输出力（拉力）227

图表4-3 液压缸容积V228

图表4-4 液压缸的速度v229

图表4-5 载荷的加速力230

图表4-6 液压缸的加速时间与加速距离231

图表4-7 液压缸一次行程所需时间232

图表4-8 液压缸的功率N233

图表4-9 单叶片式摆动缸输出扭矩234

图表4-10　单叶片式摆动缸的扭矩比系数235

图表4-11　单叶片式摆动缸的角速度236

图表4-12　摆动叶片缸转动时间237

图表4-13　液压能238

图表4-14　运动能239

图表4-15　重力能240

图表4-16　平均缓冲压力241

图表4-17　缓冲的衰减系数242

图表4-18　液压缸体壁厚243

图表4-19　厚壁筒的最大应力244

图表4-20　薄壁缸体的变形245

图表4-21　活塞杆强度246

图表4-22　活塞杆细长比247

图表4-23　用欧拉公式求活塞杆临界载荷力248

图表4-24　用戈登-兰金公式求活塞杆临界载荷力249

图表4-25　空心杆的截面回转半径250

图表4-26　活塞杆的许用载荷力和细长比251

图表4-27　活塞杆临界应力（欧拉公式）252

第五章　液压辅件253

5.1.1．用途和分类253

5.1.2．蓄能器容量计算253

5.1　蓄能器253

5.1.3．蓄能器供油系统中液压泵的容量256

5.2　油箱和冷却器256

5.2.1．油箱的用途和结构型式256

5.2.2．油箱的构造256

5.2.3．液压系统的发热、散热和温升258

5.2.4．油箱的散热258

5.2.5．冷却器的计算259

5.3　滤油器261

5.3.1．液压油的污染问题261

5.3.2．污染度标准262

5.3.3．滤油器的类型和结构263

5.3.4．滤油器的选择266

5.4　管道的设计266

5.4.1．管道的种类和应用266

5.4.2．管道的计算267

5.4.3．管道的共振现象和计算271

5.5　管道的连接方法和管路辅件272

5.5.1．硬管的焊接连接273

5.5.2．硬管的可拆卸连接和管路辅件273

5.5.4．软管的连接和管路辅件277

5.5.3．硬管的挠性连接和管接头277

图表5-1 蓄能器容量281

5.6　液压辅件的计算图表281

图表5-2 消除压力冲击用蓄能器容量计算282

图表5-3 蓄能器系统液压泵流量283

图表5-4 液压装置的发热量284

图表5-5 油箱温升285

图表5-6 油箱面积计算286

图表5-7 冷却器交换热量287

图表5-8 水冷却器计算——（一）热平衡表288

图表5-9 水冷却器计算——（二）散热面积及平均温差表289

图表5-10　管道内径的计算290

第六章　液压伺服系统291

6.1　伺服系统的分类和组成291

6.2　伺服控制理论的基本概念293

6.2.1．伺服系统的运动方程293

6.2.2．传递函数和典型环节294

6.2.3．频率特性297

6.2.4．伺服系统的稳定性305

6.2.5．系统的过渡过程品质306

6.2.6．稳态误差310

6.2.7．系统的综合校正311

6.3.1．液压伺服系统静特性的设计313

6.3　液压伺服系统的设计和分析313

6.3.2．液压伺服系统动特性的分析318

6.3.3．液压伺服系统设计举例329

6.4　液压伺服系统的计算图表334

图表6-1　液压马达的流量和转速334

图表6-2 液压马达的负载压力和输出扭矩335

图表6-3 系统最大功率输出时，液压缸和伺服阀规格的选择336

图表6-4　伺服阀-液压缸系统的无阻尼液压固有频率337

图表6-5　纯惯性负载时，伺服阀-液压缸系统的时间常数T1338

图表6-6 弹性负载时，伺服阀-液压缸系统的时间常数T2339

图表6-7 伺服阀-液压马达系统的无阻尼液压固有频率340

图表6-8 纯惯性负载时，伺服阀-液压马达系统的时间常数T1341

图表6-9 由于伺服阀，伺服放大器特性漂移引起的液压缸输出位置误差342

第七章　气动系统计算图表343

图表7-1 与压缩空气等价的自由空气体积343

图表7-2 空气的重量344

图表7-3 绝热变化时压力与温度的关系345

图表7-4 绝热变化时压力与体积的关系346

图表7-5 绝热变化时体积与温度的关系347

图表7-6 配管的压力降348

图表7-7 阀门串连联接时由有效截面积求总合截面积——（一）有效截面积在100mm2以下时349

图表7-8 阀门串连联接时由有效截面积求总合截面积——（二）有效截面大于100mm2时350

图表7-9 由Cv值求阀门的有效截面积351

图表7-10 Cv值与Kv值的关系352

图表7-11 通过小孔的空气流量353

图表7-12 小孔流量的温度修正354

图表7-13 用测量筒测漏气量355

图表7-14 气缸输出力——（一）缸径为10～100mm356

～500mm357

图表7-16 活塞杆伸出时气缸耗气量（行程100mm时）358

图表7-17 活塞杆缩回时气缸耗气量（行程10mm时）359

图表7-18 由空压机流量、工作压力求蓄气罐的容量360

图表7-19 由蓄气罐和空压机容量求空压机每分钟的负荷运转时间361

图表7-20 气缸工作时间与自由空气流量——（一）缸径小于100mm362

图表7-21 气缸工作时间与自由空气流量——（二）缸径100～500mm363

图表7-22 小孔或喷嘴的空气流量364

图表7-23 气缸缝隙空气漏损量365

附录366

一、单位制366

1.1 力学的有关单位366

1.1.1．公制绝对单位制366

1.1.2．公制工程单位制366

1.4 国际单位制（SI）367

1.2 温度及热工单位367

1.3 热量单位367

二、单位的换算及换算表369

2.1 液压、气动常用工程单位的名称、代号及其和国际单位制（SI）的换算369

2.2 单位换算表372

2.2.1．长度372

2.2.2．面积373

2.2.3．体积373

2.2.4．质量373

2.2.5．重度373

2.2.8．应力374

2.2.7．压力374

2.2.6．力374

2.2.9．流量375

2.2.10．扭矩375

2.2.11．角度375

2.2.12．线速度375

2.2.13．角速度376

2.2.14．功、能和热量376

2.2.15．功率376

2.2.16．热功率和机械功率376

2.2.20．导热系数377

2.2.19．散热系数377

2.2.18．运动粘度377

2.2.17．绝对粘度377

三、计算图表378

3.1　单位换算图表378

3.2　弓形几何尺寸及计算图表378

四、计算图表的绘制方法378

4.1　图尺的绘制方法378

4.1.1．均等直线图尺的作法378

图表8-1 单位换算图表——（一）长度、面积、容积、速度、质量、重量、力379

图表8-2 单位换算图表——（二）压力、粘度、功、能量、功率、温度、热量380

图表8-3 弓形几何尺寸计算图表381

4.2　计算图表的绘制方法383

4.1.2．对数直线图尺的作法383

4.2.1．单线计算图表384

4.2.2．平行尺加法计算图表385

4.2.3．平行尺乘法计算图表386

4.2.4．三尺交于一点的计算图388

表388

4.2.5．“N”形计算图表389

4.2.6．复合计算图表390

4.2.7．图尺的复用391

4.3　均等图尺三角形和对数图尺三角形391