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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

1.2.6.粘度和压力的关系 8

1.2.7.油液的压缩性 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

第二章 液压流体力学 27

2.1流体静力学 27

2.1.1.帕斯卡定律 27

2.1.2.静压力 27

2.1.3.压力单位 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液流状态和雷诺数 31

2.3.1.液流状态 31

2.3.2.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液压系统的水击现象和气穴现象 60

2.6.1.液压系统的水击现象 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λ 74

图表2-13由流速求光滑管道的摩擦阻力系数λ 75

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 v2/2g 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齿轮泵和齿轮马达 113

3.2.1.齿轮泵的分类 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

3.3.5.配油盘 120

3.4径向柱塞泵和马达 120

3.4.1.概述 120

3.4.2.排量 121

3.4.3.柱塞头应力 121

3.4.4.径向柱塞泵的控制力 121

3.4.5.多作用式液压马达的排量 122

3.5轴向柱塞泵和马达 123

3.5.1.概述 123

3.5.2.排量 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△p/μn或un/△p 159

图表3-8求△p/vn 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X 170

图表3-19齿轮泵排量q——（二）求面积修正值Y 171

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q1 176

图表3-25单作用叶片泵排量q——（二）求q2 177

图表3-26双作用叶片泵排量q——（一）求q1 178

图表3-27双作用叶片泵排量q——（二）求q2 179

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）Zp 191

图表3-40扭转应力τ 191

图表3-41轴的直径d 192

图表3-42轴的弯曲惯矩1b和抗弯断面系数Zb 193

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3-52滑动轴承特性系数（完全轴承特性曲线） 203

图表3-53滑动轴承特性系数（130°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液压缸的结构计算 217

4.3.1.缸体壁厚的计算 217

4.3.2.缸体的变形 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V 228

图表4-4液压缸的速度v 229

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N 233

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蓄能器 253

5.1.1.用途和分类 253

5.1.2.蓄能器容量计算 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

5.5.3.硬管的挠性连接和管接头 277

5.5.4.软管的连接和管路辅件 277

5.6液压辅件的计算图表 281

图表5-1蓄能器容量 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液压伺服系统的设计和分析 313

6.3.1.液压伺服系统静特性的设计 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T1 338

图表6-6弹性负载时，伺服阀-液压缸系统的时间常数T2 339

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T1 341

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7-10Cv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10～100mm 356

图表7-15气缸输出力——（二）缸径100～500mm 357

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100mm 362

图表7-21气缸工作时间与自由空气流量——（二）缸径100～500mm 363

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

1.2温度及热工单位 367

1.3热量单位 367

1.4国际单位制（SI） 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

2.2.6.力 374

2.2.7.压力 374

2.2.8.应力 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

2.2.17.绝对粘度 377

2.2.18.运动粘度 377

2.2.19.散热系数 377

2.2.20.导热系数 377

三、计算图表 378

3.1单位换算图表 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

3.2弓形几何尺寸及计算图表 378

图表8-3弓形几何尺寸计算图表 381

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

4.1.2.对数直线图尺的作法 383

4.2计算图表的绘制方法 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

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