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第一章绪论
液压传动和气压传动发展的历史,在制造领域的广泛应用及在我国制造业转型升级中也将发挥越来越重要的作用。以液压千斤顶为例,分析液压传动工作原理,揭示以压力能形式传递能量液压传动工作实质,分析液压传动的3个基本特征。对典型的液压与气压传动系统分析,归纳出液压与气压传动系统的5个组成部分及其在系统中的作用。分析液压与气压传动的优缺点。
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●1.1液压与气压传动发展史
流体力学、液压传动和气压传动发展的历史,液压与气压传动技术在精益生产、智能生产线、数字化工厂等制造领域的应用日益广泛,在我国制造业转型升级中也将发挥越来越重要的作用。
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●1.2液压与气压传动工作原理
以液压千斤顶为例,分析液压传动工作原理,揭示液压传动工作实质——以压力能形式传递能量,分析液压传动具有的3个基本特征(系统工作压力取决于负载,活塞运动速度取决于输入流量的大小,液压(或气压)功率为压力p和流量q的乘积)。
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●1.3液压与气压传动系统组成
通过对典型的液压传动系统和气压传动系统分析,归纳出液压与气压传动系统的5个组成部分及其在系统中的作用,由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质组成;初步认识液压与气压传动图形符号。
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●1.4液压与气压传动优缺点
与机械传动相比分析液压与气压传动的优缺点,与液压传动相比分析气压传动的优缺点。
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第二章液压传动基础知识
液压油的分类,液压油的性质,液压油的选用。液体静压力及其特性,液体静压力基本方程,帕斯卡原理和静压力对固体壁面的作用力。液体基本概念,连续方程、能量方程、动量定理及应用。液体流态与雷诺数,液体在直管中流动时的沿程压力损失,局部压力损失,总压力损失。孔口液流特性,缝隙液流特性。空穴现象的危害,减少空穴现象的措施。液压冲击的危害及产生的原因,减小液压冲击的措施。
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●2.1液压传动工作介质
液压油的分类,液压油的性质(密度、压缩性、粘性),液压油的选用。
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●2.2液体静力学
液体静压力及其特性、液体静压力基本方程、压力的表示方法及单位、帕斯卡原理和静压力对固体壁面的作用力。
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●2.3液体动力学
液体基本概念,连续方程、能量方程、动量定理及应用。
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●2.4定常管流的压力损失
液体的流态与雷诺数,液体在直管中流动时的沿程压力损失,局部压力损失,管路系统总压力损失。
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●2.5孔口出流和缝隙流动
孔口液流特性,不同孔口液流流量—压力特性,缝隙液流特性,不同缝隙的流量与其压力、缝隙之间的关系。
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●2.6空穴现象
空穴现象的危害、减少空穴现象的措施
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●2.7液压冲击
液压冲击的危害、液压冲击产生的原因,液压冲击的计算,减小液压冲击的措施。
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第三章液压动力元件
以单柱塞液压泵为例分析液压泵工作原理,归纳液压泵必备基本条件,液压泵分类及图形符号,液压泵的主要参数及特性。外啮合齿轮泵工作原理、流量计算及结构特点,提高工作压力解决的问题与措施,内啮合齿轮泵和螺杆泵的工作原理。单作用与和作用叶片泵的工作原理及流量计算,双作用叶片泵结构特点和限压式变量泵工作原理及特点。径向和轴向柱塞泵的工作原理及流量计算,轴向柱塞泵的结构特点。
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●3.1液压泵工作原理及特点
以简单的单柱塞液压泵工作过程为例分析液压泵的基本工作原理,完成吸油排油过程,归纳总结出液压泵实现正常工作必须具备的3个基本条件;液压泵的分类及图形符号。
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●3.2液压泵主要性能参数
液压泵的主要参数(压力、排量、流量、功率及效率)及参数特点,液压泵参数随压力和转速的变化规律及特性曲线。
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●3.3外啮合齿轮泵
外啮合齿轮泵吸油与排油过程的工作原理,排量与流量计算方法及各因素对流量产生的影响;外啮合齿轮泵3个结构(困油现象、径向力不平衡和泄漏途径)特点及解决办法,提高齿轮泵的工作压力需要解决泄漏和轴承承载能力问题,解决泄漏问题的自动补偿原理与措施。
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●3.4内啮合齿轮泵与螺杆泵
2种内啮合齿轮泵(渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵)的工作原理,三螺杆式螺杆泵的工作原理。
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●3.5齿轮泵主要性能及优缺点
齿轮泵的主要性能(压力、排量、转速、效率和寿命),外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵和螺杆泵的优缺点。
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●3.6单作用叶片泵
单作用叶片泵吸油与排油过程的工作原理,排量与流量计算方法及各因素对流量产生的影响,单作用叶片泵的特点。
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●3.7双作用叶片泵
双作用叶片泵吸油与排油过程的工作原理,排量与流量计算方法及各因素对流量产生的影响,双作用叶片泵的结构(配流盘、定子内表面曲线、叶片倾角)特点,提高双作用叶片泵压力的措施。
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●3.8限压式变量叶片泵
限压式变量泵的工作原理,流量与工作压力之间的变化规律,流量与功率随压力变化的特性曲线,改变最大流量、限定压力及曲线斜率的方法。
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●3.9叶片泵主要性能及优缺点
叶片泵的主要性能(压力、排量、转速、效率和寿命),叶片泵的优缺点;双级叶片泵和双联叶片泵的工作原理与特点。
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●3.10径向柱塞泵
径向柱塞泵吸油与排油过程的工作原理,排量与流量计算方法及各因素对流量产生的影响,径向柱塞泵的特点。
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●3.11轴向柱塞泵
斜盘式和斜轴式柱塞泵吸油与排油过程的工作原理,排量与流量计算方法及各因素对流量产生的影响,斜盘式柱塞泵的结构(配流盘、回程机构、滑履和缸体)特点,手动及伺服变量机构工作原理。
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●3.12柱塞泵主要性能及优缺点
叶片柱塞泵的主要性能(压力、排量、转速、效率和寿命),柱塞泵的优缺点。
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●3.13液压泵噪声与选用
液压泵产生噪声的来源及解决的措施,液压泵的选择原则及各类液压泵优缺点的比较。
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第四章液压执行元件
液压马达分类、特点及图形符号,高速和低速液压马达的工作原理和特点,液压马达的基本参数和性能。液压缸的分类,活塞式液压缸、柱塞式液压缸和摆动液压缸的结构与工作原理,输出负载与运动速度的计算,其它液压缸的结构。单杆液压缸的结构与5个部分组成结构特点,液压缸常用的密封方法及应用特点。
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●4.1液压马达概述与高速马达
液压马达分类、特点及图形符号,详细分析了高速液压马达(齿轮马达、叶片马达和轴向柱塞马达)的工作原理。
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●4.2低速液压马达
径向柱塞式液压马达、曲柄连杆式径向柱塞马达、静力平衡式径向柱塞马达和多作用内曲线径向柱塞马达的工作原理和特点。
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●4.3液压马达基本参数和性能
液压马达的基本参数(压力、排量、流量、功率、转矩、转速、效率),主要性能(起动效率、低速稳定性、调速范围)。
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●4.4液压缸分类
液压缸的分类,详细分析了活塞式双杆液压缸、活塞式单杆液压缸、柱塞式液压缸和摆动液压缸的结构与工作原理,输出负载与运动速度的计算,增压缸、伸缩缸和齿轮缸的结构与工作原理。
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●4.5液压缸典型结构及组成
以单杆液压缸为例介绍液压缸的结构与由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置5个部分组成,缸筒与缸盖、活塞和活塞杆的连接方式,密封装置、缓冲装置和排气装置的结构特点。
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●4.6液压密封装置
液压缸常用的密封方法,间隙密封、O型密封圈、唇形密封圈、组合式密封装置和回转密封装置的应用特点。
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第五章液压控制元件
方向控制阀的分类,单向阀和换向阀的工作原理、结构及特点,中位机能及选择原则,转阀的工作原理及特点。溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器的工作原理和结构特点,溢流阀的应用和静动态特性,减压阀的应用。流量控制原理,节流口形式与特点,节流阀的结构、工作原理和流量特性,调速阀、溢流节流的工作原理、流量稳定的原理及区别。叠加式阀、电液比例阀、电液伺服阀和插装阀的工作原理,控制阀的连接方法。
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●5.1方向控制阀
方向控制阀的分类;普通单向阀和液控单向阀的工作原理、结构、特点及图形符号;滑阀式换向阀的工作原理及图形符号,5种不同操作方式的换向阀的结构及特点,中位机能及选择原则;转阀的工作原理及特点。
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●5.2压力控制阀
直动式和先导式溢流阀的工作原理和结构特点,溢流阀的应用和静动态特性;直动式和先导式减压阀的工作原理及稳定出口压力原理,减压阀的应用,定差减压阀和定比减压阀的工作原理;直动顺序阀的工作原理和结构特点;压力继电器的工作原理。
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●5.3流量控制阀
流量控制原理,节流口形式与特点;普通节流阀的结构、工作原理和流量特性;调速阀的工作原理及稳定流量的原理;溢流节流阀的工作原理及稳定流量原理;调速阀与溢流节流阀稳定流量的区别。
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●5.4其它控制阀
叠加式溢流阀、调速阀的工作原理;电液比例换向阀、电液比例溢流阀的工作原理;电液伺服阀的工作原理;二通插装阀的基本单元(锥阀)组成的工作原理,由基本单元和盖板组成的换向阀、压力阀和流量阀工作原理;控制阀的连接方法。
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第六章液压基本回路
调压回路、减压回路,增压回路,卸荷回路、保压回路和平衡回路的工作原理与特点。节流调速回路和容积调速回路的工作原理及特性,特性曲线变化趋势,容积节流调速回路工作原理及特点,快速运动回路与速度换接回路的工作原理与特点。方向控制回路、锁紧回路,制动回路的工作原理与特点。顺序回路、同步回路和多缸快慢速互不干扰回路的工作原理与特点。
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●6.1压力控制回路
单级与多级调压回路、减压回路,单作用和双作用增压回路,多种形式的卸荷回路、保压回路和平衡回路的工作原理与特点。
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●6.2速度控制回路
节流调速回路的工作原理、特点及负载特性,特性曲线变化趋势;容积调速回路的工作原理、特点,调速特性与外负载特性曲线变化趋势;容积节流调速回路工作原理及特点;多种快速运动回路,速度换接回路的工作原理与特点。
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●6.3方向控制回路
方向控制回路、锁紧回路,制动回路的工作原理与特点。
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●6.4多执行元件控制回路
行程控制和压力控制的顺序回路,调速阀、同步阀、同步缸和同步马达实现的同步回路,自动补偿同步回路,多缸快慢速互不干扰回路的工作原理与特点。
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第七章液压系统分析
按照工作循环图的要求分析动力滑台液压系统回路、液压机液压系统回路的工作过程,所有液压元件的名称及在系统中的作用,所采用的基本回路,电磁铁和行程阀等的动作顺序,两个液压系统各具有的特点。按照执行元件的动作要求分析起重机液压系统回路、拖拉机液压系统回路的工作过程,所有液压元件的名称及在系统中的作用,所采用的基本回路,两种液压系统各具有的特点。
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●7.1动力滑台液压系统
按照工作循环图的要求分析动力滑台液压系统回路的工作过程,所有液压元件的名称及在系统中的作用,所采用的基本回路,电磁铁和行程阀等的动作顺序,动力滑台液压系统具有的特点。
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●7.2液压机液压系统
按照工作循环图的要求分析液压机液压系统回路的工作过程,所有液压元件的名称及在系统中的作用,所采用的基本回路,电磁铁和行程阀等的动作顺序,液压机液压系统具有的特点。
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●7.3起重机液压系统
按照执行元件的动作要求分析起重机液压系统回路的工作过程,所有液压元件的名称及在系统中的作用,所采用的基本回路,起重机液压系统具有的特点。
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●7.4拖拉机液压系统
按照作业要求分析拖拉机液压系统回路的工作过程,所有液压元件的名称及在系统中的作用,所采用的基本回路,拖拉机液压系统具有的特点。
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第八章液压系统设计计算
液压系统设计步骤,以上料机液压系统设计为例按照设计步骤实现设计要求、负载分析、液压缸主要参数的确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择、液压系统的性能验算和绘制工作图,编写技术文件7个部分任务。
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●8.1上料机液压系统设计及计算
液压系统设计步骤,以上料机液压系统设计为例按照设计步骤实现设计要求、负载分析、液压缸主要参数的确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择、液压系统的性能验算和绘制工作图,编写技术文件7个部分任务。
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第九章气压传动
空气的物理特性,理想气体的状态方程。气源装置及气动辅助元件主要学习活塞式压缩机的工作原理及过程特性,压缩空气站的净化流程及气源净化装置,气动辅助元件的工作原理与特点。气动执行元件部分学习气缸的分类、压力特性和参数计算,其它常用气缸的工作原理与特点,气马达工作原理与特性。气动控制元件部分学习方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀及气动逻辑元件的分类、工作原理与特点,简要介绍气动比例阀和气动伺服阀结构及工作原理。气动基本回路主要讲解常用气动基本回路的工作原理及应用特点。气动程序系统及设计部分重点学习多缸单往复行程程序回路设计,简要介绍多缸多往复行程程序回路设计。
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●9.1气压传动基础知识
空气的物理特性,理想气体的状态方程和理想气体的状态变化过程遵循的规律。
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●9.2气源装置及气动辅助元件
活塞式压缩机的工作原理及过程特性,压缩空气站的净化流程及装置;空气过滤器、除油器、空气干燥器、后冷却器和储气罐等气源净化装置的工作原理及特点;学习油雾器、消声器、转换器、程序器和延时器等气动辅助元件的工作原理与特点。
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●9.3气动执行元件
气缸的分类、压力特性,掌握气缸各参数的计算,普通气缸及常用其它气缸的工作原理与特点;气马达的工作原理与特性。
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●9.4气动控制元件
方向控制阀的分类;单向型和换向型方向控制阀的工作原理与特点,气动调压阀的工作原理和基本性能,流量阀的工作原理与特点,气动逻辑元件的工作原理与特点;气动比例阀和气动伺服阀。
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●9.5气动基本回路
气动换向回路、速度控制回路、压力控制回路、气液联动回路、计数回路、延时回路、安全保护和操作回路、顺序动作回路的工作原理及其应用特点。
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●9.6气动程序系统及设计
行程程序控制系统的设计步骤、障碍信号的判断和排除、行程程序回路的设计方法和步骤、X-D状态图法中的符号介绍;以多缸单往复行程程序回路设计为例,完成X-D状态图,判断和排除障碍信号,列出所有执行元件的执行信号表达式,绘制逻辑原理图和气动回路图。