高职高专机械设计与制造专业规划教材

液压与气动技术

(第 2 版)

李新德 李新德 李新德 主 编

王桂林 董学勤 黄 蓓 副主编 代战胜 张艳玲 曹环军

内 容 简 介

本书是项目化教材，共设计 13 个教学项目，每个项目由若干个任务来驱动。主要内容包括：液压传

动技术的认知，液压传动基础，液压泵，液压马达和液压缸，液压辅助元件，液压控制阀，液压系统基

本回路，典型液压传动系统及故障分析，液压系统的设计与计算，气压传动系统的认知，气动元件，气

压传动基本回路及应用实例分析，气压系统的安装、调试、使用及维护。附录中提供了常用液压与气动

元件的图形符号。

本书可以作为高职院校工程专科机械类、近机类专业的通用教材，也可供职工大学、业余大学、函

授大学、中等专业学校的师生及有关工程技术人员、企业管理人员参考。

本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。

版权所有，侵权必究。侵权举报电话：010-62782989 13701121933

图书在版编目(CIP)数据

液压与气动技术/李新德主编. --2 版. --北京：清华大学出版社，2015

(高职高专机械设计与制造专业规划教材)

ISBN 978-7-302-39351-1

Ⅰ. ①液… Ⅱ. ①李… Ⅲ. ①液压传动—高等职业教育—教材 ②气压传动—高等职业教育—教材

Ⅳ. ①TH137 ②TH138

中国版本图书馆 CIP 数据核字(2015)第 031594 号

责任编辑：陈冬梅 桑任松

装帧设计：杨玉兰

责任校对：周剑云

责任印制：

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经 销：全国新华书店

开 本：185mm×260mm 印 张：21 字 数：508 千字

版 次：2011 年 8 月第 1 版 2015 年 6 月第 2 版 印 次：2015 年 6 月第 1 次印刷

印 数：1～3000

定 价：00.00 元

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产品编号：059977-01

前 言

随着高职高专教学改革的深入发展，改革课程教学内容，提高学生的动手能力，培养

实用型人才已成为专业课教师教学中必须认真考虑的一项重要工作。《液压与气动技术》

是我校高职教材编委会编写的机电类课程规划教材之一，是根据教育部对职业教育的

基本要求，结合职业院校课程建设最新成果，并结合近年来高职高专院校实际情况编

写而成的。本书可作为高职院校工程专科机械类、近机类专业的通用教材，也可供职工大

学、业余大学、函授大学、中等专业学校的师生及有关工程技术人员、企业管理人员选用

或参考。

通过调研与企业合作，本书的教学内容共分为 13 个教学项目(其中项目九带※

标记可作

为选修内容)，每个项目设置了若干任务。本书的编写突出了以下特色：①理论知识以“必

需”、“够用”为度，注重实践能力培养，删减了理论性较强的内容，增加了实用性较强

的内容；②内容主要突出液压与气动元件的典型结构特点、工作原理及选用方法，液压与

气动基本回路和典型液压系统的安装调试、维护与故障分析能力等；③液压技术与气动技

术两部分内容既有联系又相互独立，各校可根据学生的专业情况选用；④为指导学生学

习，每项目的开篇列出了本项目的要点和知识目标；⑤为了方便学生复习巩固所学内容，

各项目后均附有项目驱动；⑥书中的插图规范、清晰、美观；⑦液压与气动图形符号严格

执行国家标准《液压气动图形符号》(GB/T 786.1—2009)。

本书由商丘职业技术学院李新德教授主编，并担任本书的主审工作，由商丘职业技术

学院王桂林、董学勤、黄蓓、代战胜、张艳玲、曹环军担任副主编。尽管我们在编写过程

中做出了很多的努力，由于编者的水平有限，书中难免有疏忽和不当之处，恳请各位读者

多提宝贵意见和建议。

编 者

目 录

项目一 液压传动技术的认知....................... 1 一、液体静压力及其特性....................16

二、静力学基本方程式 .......................17 任务一 液压传动的工作原理及组成 .......... 1

三、压力的表示方法及单位................18 【任务目标】......................................... 1

四、帕斯卡原理 ...................................19 【任务描述】......................................... 1

五、液压静压力对固体壁面的

作用力 ...........................................19

【知识与技能】..................................... 1

【任务实施】......................................... 4

【任务实施】 .......................................20 任务二 液压系统元件总体布局.................. 4

任务三 液体动力学基础知识的认知.........21 【任务目标】......................................... 4

【任务目标】 .......................................21 【任务描述】......................................... 4

【任务描述】 .......................................21 【知识与技能】..................................... 4

【知识与技能】 ...................................21 【任务实施】......................................... 5

一、基本概念 .......................................21 任务三 液压传动的优、缺点及应用发展..... 5

二、流量连续性方程 ...........................23 【任务目标】......................................... 5

三、动量方程 .......................................24 【任务描述】......................................... 5

四、伯努利方程 ...................................25 【知识与技能】..................................... 5

【任务实施】 .......................................26 任务四 机床工作台模拟液压系统认知 ...... 7

任务四 液体流动的压力损失.....................27 【任务目标】......................................... 7

【任务目标】 .......................................27 【任务描述】......................................... 7

【任务描述】 .......................................28 【任务实施】......................................... 7

【知识与技能】 ...................................28 项目小结.......................................................... 8

一、液体的流动状态 ...........................28 项目驱动.......................................................... 8

二、沿程压力损失 ...............................30

项目二 液压传动基础 .................................... 9 三、局部压力损失 ...............................31

任务一 【任务实施】 .......................................32 液压油的认知.................................. 9

【任务目标】 任务五 液流流经孔口及隙缝的特性.........32 ......................................... 9

【任务描述】 【任务目标】 .......................................32 ......................................... 9

【知识与技能】 【任务描述】 .......................................32 ..................................... 9

一、液压油的物理性质 【知识与技能】 ...................................32 ......................... 9

二、液压油的种类与使用方法 一、小孔的流量-压力特性 ..................32 ........... 13

二、液体流经缝隙的流量-压力

特性 ...............................................34

三、液压油的污染与防治措施........... 14

【任务实施】....................................... 15

任务二 【任务实施】 .......................................37 液体静力学基础知识的认知 ........ 16

【任务目标】 任务六 液压冲击与气穴现象.....................37 ....................................... 16

【任务描述】 【任务目标】 .......................................37 ....................................... 16

【知识与技能】 【任务描述】 .......................................37 ................................... 16

IV

液压与气动技术(第 2 版)

【知识与技能】................................... 37

一、液压冲击....................................... 37

二、空穴(气穴)现象............................ 38

【任务实施】....................................... 39

项目小结........................................................ 39

项目驱动........................................................ 40

项目三 液压泵 ................................................ 42

任务一 液压泵的认知................................ 42

【任务目标】....................................... 42

【任务描述】....................................... 42

【知识与技能】................................... 42

一、液压泵的作用和分类................... 42

二、液压泵的工作原理....................... 43

三、液压泵的性能参数....................... 44

【任务实施】....................................... 46

任务二 齿轮泵的使用................................ 46

【任务目标】....................................... 46

【任务描述】....................................... 46

【知识与技能】................................... 46

一、外啮合式齿轮泵的工作原理....... 46

二、外啮合齿轮泵的结构................... 47

三、高压齿轮泵的结构特点............... 50

四、内啮合齿轮泵的工作原理........... 51

【任务实施】....................................... 52

一、CB-B 型齿轮泵拆装训练............. 52

二、齿轮泵的常见故障及排除方法..... 53

任务三 叶片泵的使用................................ 55

【任务目标】....................................... 55

【任务描述】....................................... 55

【知识与技能】................................... 55

一、双作用叶片泵............................... 55

二、单作用叶片泵............................... 59

三、限压式变量叶片泵....................... 60

【任务实施】....................................... 62

一、YB 型叶片泵拆装训练 ................ 62

二、叶片泵的常见故障及排除方法 .... 64

任务四 柱塞泵的使用................................ 66

【任务目标】....................................... 66

【任务描述】 .......................................66

【知识与技能】 ...................................66

一、轴向柱塞泵 ...................................66

二、径向柱塞泵的工作原理................73

【任务实施】 .......................................73

一、手动变量斜盘式非通轴轴向

柱塞泵拆装训练 ...........................73

二、轴向柱塞泵的常见故障及排除

方法 ...............................................75

任务五 液压泵的选用 ................................76

【任务目标】 .......................................76

【任务描述】 .......................................76

【知识与技能】 ...................................76

【任务实施】 .......................................78

项目小结........................................................78

项目驱动........................................................78

项目四 液压马达和液压缸..........................80

任务一 液压马达的使用 ............................80

【任务目标】 .......................................80

【任务描述】 .......................................80

【知识与技能】 ...................................80

一、液压马达的分类和特点................80

二、液压马达的性能参数....................81

三、液压马达的结构和工作原理........82

四、液压马达的选用 ...........................84

【任务实施】 .......................................85

任务二 活塞式液压缸的工作原理

及结构分析.....................................85

【任务目标】 .......................................85

【任务描述】 .......................................85

【知识与技能】 ...................................85

一、双活塞杆液压缸 ...........................85

二、单杆式活塞缸 ...............................86

三、差动油缸 .......................................87

四、活塞式液压缸的典型结构举例 .....88

【任务实施】 .......................................89

一、活塞式液压缸拆装训练................89

二、活塞式液压缸的常见故障

及排除方法 ...................................94

V

目录

任务三 柱塞式液压缸及其他类型液压缸

的工作原理及结构分析................. 95

【任务目标】....................................... 95

【任务描述】....................................... 95

【知识与技能】................................... 95

一、柱塞缸........................................... 95

二、其他液压缸................................... 96

【任务实施】....................................... 98

项目小结........................................................ 98

项目驱动........................................................ 98

项目五 液压辅助元件 ................................ 100

任务一 油管与管接头的使用.................. 100

【任务目标】..................................... 100

【任务描述】..................................... 100

【知识与技能】................................. 100

一、油管............................................. 100

二、管接头......................................... 102

【任务实施】..................................... 106

任务二 过滤器的使用.............................. 108

【任务目标】..................................... 108

【任务描述】..................................... 108

【知识与技能】................................. 109

一、过滤器的介绍............................. 109

二、过滤器的选用与安装................. 112

【任务实施】..................................... 113

任务三 蓄能器的使用.............................. 114

【任务目标】..................................... 114

【任务描述】..................................... 114

【知识与技能】................................. 114

一、蓄能器的介绍............................. 114

二、蓄能器的功用、安装及使用..... 116

【任务实施】..................................... 117

任务四 热交换器的使用.......................... 118

【任务目标】..................................... 118

【任务描述】..................................... 118

【知识与技能】................................. 118

【任务实施】..................................... 120

任务五 油箱的使用.................................. 121

【任务目标】 .....................................121

【任务描述】 .....................................121

【知识与技能】 .................................121

一、油箱的功用 .................................121

二、油箱的结构 .................................121

【任务实施】 .....................................122

一、油箱维护训练 .............................122

二、油箱的故障分析与排除..............123

任务六 密封装置的使用 ..........................125

【任务目标】 .....................................125

【任务描述】 .....................................125

【知识与技能】 .................................125

【任务实施】 .....................................129

任务七 压力表及压力表开关的使用.......130

【任务目标】 .....................................130

【任务描述】 .....................................130

【知识与技能】 .................................130

一、压力表 .........................................130

二、压力表开关 .................................131

三、压力表的选择和使用注意

事项 .............................................132

【任务实施】 .....................................132

项目小结......................................................133

项目驱动......................................................133

项目六 液压控制阀......................................134

任务一 液压控制阀的认知.......................134

【任务目标】 .....................................134

【任务描述】 .....................................134

【知识与技能】 .................................134

一、液压控制阀的分类 .....................134

二、对液压控制元件的基本要求......137

三、液压控制阀的基本结构

与原理 .........................................137

四、液压控制阀的基本性能参数......137

【任务实施】 .....................................138

任务二 方向控制阀的使用.......................138

【任务目标】 .....................................138

【任务描述】 .....................................138

VI

液压与气动技术(第 2 版)

【知识与技能】................................. 138

一、单向阀......................................... 138

二、换向阀......................................... 141

【任务实施】..................................... 150

一、换向阀检查与结构分析............. 150

二、方向控制阀常见故障

及排除方法................................. 150

任务三 压力控制阀的使用...................... 151

【任务目标】..................................... 151

【任务描述】..................................... 151

【知识与技能】................................. 151

一、溢流阀......................................... 151

二、顺序阀......................................... 154

三、减压阀......................................... 157

四、压力继电器................................. 159

【任务实施】..................................... 160

一、压力控制阀主要零件结构

分析............................................. 160

二、压力控制阀的常见故障

及排除方法................................. 161

任务四 流量控制阀的使用...................... 163

【任务目标】..................................... 163

【任务描述】..................................... 163

【知识与技能】................................. 163

一、流量控制阀的特性..................... 163

二、节流阀的结构及特点................. 164

三、调速阀......................................... 165

【任务实施】..................................... 166

一、流量控制阀主要零部件结构

分析............................................. 166

二、流量控制阀常见故障及排除

方法............................................. 167

项目小结...................................................... 167

项目驱动...................................................... 168

项目七 液压系统基本回路....................... 171

任务一 压力控制基本回路分析.............. 171

【任务目标】..................................... 171

【任务描述】..................................... 171

【知识与技能】 .................................171

一、调压回路 .....................................171

二、减压回路 .....................................174

三、卸荷回路 .....................................175

四、保压回路 .....................................177

【任务实施】 .....................................178

任务二 方向控制基本回路分析...............178

【任务目标】 .....................................178

【任务描述】 .....................................178

【知识与技能】 .................................178

一、换向回路 .....................................178

二、锁紧回路 .....................................179

【任务实施】 .....................................180

任务三 速度控制基本回路分析...............180

【任务目标】 .....................................181

【任务描述】 .....................................181

【知识与技能】 .................................181

一、调速回路 .....................................181

二、快速(增速)回路...........................187

三、换速回路 .....................................188

【任务实施】 .....................................190

任务四 多缸工作控制基本回路分析.......190

【任务目标】 .....................................190

【任务描述】 .....................................190

【知识与技能】 .................................190

一、顺序动作控制回路 .....................191

二、同步动作控制回路 .....................193

三、互不干扰控制回路 .....................195

【任务实施】 .....................................196

项目小结......................................................196

项目驱动......................................................197

项目八 典型液压传动系统及故障

分析....................................................199

任务一 组合机床动力滑台液压传动

系统分析.......................................200

【任务目标】 .....................................200

【任务描述】 .....................................200

【知识与技能】 .................................200

VII

目录

一、概述............................................. 200

二、YT4543 型动力滑台液压系统的

工作原理..................................... 202

三、YT4543 型动力滑台液压系统的

特点............................................. 204

【任务实施】..................................... 204

任务二 数控车床液压系统分析.............. 204

【任务目标】..................................... 204

【任务描述】..................................... 204

【知识与技能】................................. 204

一、概述............................................. 204

二、液压系统的工作原理................. 206

三、液压系统的特点......................... 206

【任务实施】..................................... 206

任务三 万能外圆磨床液压传动系统

分析.............................................. 207

【任务目标】..................................... 207

【任务描述】..................................... 207

【知识与技能】................................. 207

一、概述............................................. 207

二、外圆磨床工作台换向回路......... 207

三、M1432A 型万能外圆磨床液压

系统的工作原理......................... 209

【任务实施】..................................... 212

任务四 汽车起重机液压系统分析.......... 212

【任务目标】..................................... 212

【任务描述】..................................... 212

【知识与技能】................................. 212

一、概述............................................. 212

二、Q2-8 型汽车起重机液压系统的

工作原理..................................... 213

三、Q2-8 型汽车起重机液压系统的

特点............................................. 216

【任务实施】..................................... 216

任务五 液压系统故障诊断与分析.......... 216

【任务目标】..................................... 216

【任务描述】..................................... 216

【知识与技能】................................. 216

一、液压系统故障的诊断方法......... 216

二、液压系统故障分析 .....................218

【任务实施】 .....................................221

项目小结......................................................222

项目驱动......................................................223

※项目九 液压系统的设计与计算............225

任务一 液压系统的设计步骤和方法.......225

【任务目标】 .....................................225

【任务描述】 .....................................225

【知识与技能】 .................................225

一、明确设计要求 .............................225

二、进行工况分析，确定执行元件的

主要参数 .....................................226

三、执行元件主要参数的确定..........228

四、拟定液压系统原理图..................230

五、液压元件的计算和选择..............231

六、液压系统的性能验算..................233

七、绘制工作图、编写技术文件......235

【任务实施】 .....................................235

任务二 卧式单面多轴钻孔组合机床液压

系统设计.......................................236

【任务目标】 .....................................236

【任务描述】 .....................................236

【知识与技能】 .................................236

一、明确液压系统设计要求..............236

二、液压系统的工况分析..................236

三、确定主要参数 .............................238

四、拟定液压系统图 .........................239

五、液压元件的选择 .........................241

六、液压系统性能检验 .....................243

项目小结......................................................245

项目驱动......................................................245

项目十 气压传动系统的认知...................247

任务一 气压传动系统的认知训练...........247

【任务目标】 .....................................247

【任务描述】 .....................................247

【知识与技能】 .................................247

一、气压传动系统的工作原理..........247

二、气压传动系统的组成..................249

VIII

液压与气动技术(第 2 版)

三、气压传动的优点与缺点............. 249

【任务实施】..................................... 250

任务二 气动技术的应用与发展.............. 251

【任务目标】..................................... 251

【任务描述】..................................... 251

【知识与技能】................................. 251

一、气动技术的应用......................... 251

二、气动元件的发展动向................. 251

【任务实施】..................................... 253

项目小结...................................................... 253

项目驱动...................................................... 253

项目十一 气动元件..................................... 254

任务一 气源装置的使用.......................... 254

【任务目标】..................................... 254

【任务描述】..................................... 254

【知识与技能】................................. 254

一、气源装置的作用和工作原理..... 254

二、空气压缩机................................. 255

三、压缩空气净化装置..................... 256

四、其他辅助元件............................. 261

【任务实施】..................................... 263

任务二 气动控制元件的使用.................. 263

【任务目标】..................................... 263

【任务描述】..................................... 263

【知识与技能】................................. 263

一、压力控制阀................................. 263

二、流量控制阀................................. 268

三、方向控制阀................................. 270

【任务实施】..................................... 275

任务三 逻辑元件的使用.......................... 275

【任务目标】..................................... 275

【任务描述】..................................... 275

【知识与技能】................................. 275

一、气动逻辑元件的特点................. 276

二、高压截止式逻辑元件................. 276

三、逻辑元件的应用举例................. 279

【任务实施】..................................... 280

任务四 执行元件的使用.......................... 280

【任务目标】..................................... 280

【任务描述】 .....................................280

【知识与技能】 .................................280

一、气缸的分类及特点 .....................281

二、几种常用气缸的工作原理

和用途 .........................................283

三、气缸的使用 .................................286

四、气动马达 .....................................287

【任务实施】 .....................................288

项目小结......................................................288

项目驱动......................................................288

项目十二 气压传动基本回路及应用

实例分析......................................290

任务一 气压传动基本回路分析...............290

【任务目标】 .....................................290

【任务描述】 .....................................290

【知识与技能】 .................................290

一、概述.............................................290

二、方向控制基本回路 .....................291

三、压力控制基本回路 .....................293

四、速度控制基本回路 .....................294

五、其他回路 .....................................296

【任务实施】 .....................................298

任务二 气压传动系统应用实例分析.......298

【任务目标】 .....................................298

【任务描述】 .....................................298

【知识与技能】 .................................299

一、气液动力滑台气压传动系统......299

二、气动机械手 .................................300

三、工件夹紧气压传动系统..............301

四、数控加工中心气动换刀系统......302

五、汽车车门的安全操作系统..........303

【任务实施】 .....................................304

项目小结......................................................305

项目驱动......................................................306

项目十三 气动系统的安装、调试、

使用及维护 .................................307

任务一 气动的安装与调试.......................307

【任务目标】 .....................................307

IX

目录

【任务描述】..................................... 307

【知识与技能】................................. 307

一、气动系统的安装......................... 307

二、气动系统的调试......................... 308

【任务实施】..................................... 308

任务二 气动系统的使用与维护.............. 308

【任务目标】..................................... 308

【任务描述】..................................... 308

【知识与技能】................................. 308

一、气动系统使用时的注意事项..... 308

二、压缩空气的污染及防止方法..... 309

三、气动系统的日常维护................. 309

四、气动系统的定期检修................. 310

【任务实施】 .....................................310

任务三 气动系统主要元件常见的故障

及其排除方法................................310

【任务目标】 .....................................310

【任务描述】 .....................................310

【知识与技能】 .................................310

【任务实施】 .....................................314

项目小结......................................................314

项目驱动......................................................314

附录 常用液压与气动元件图形符号

(GB/T 786.1—2009 摘录).............315

参考文献.............................................................322