液壓傳動基本概念的教學改進探索

方永壽

【摘 要】液壓傳動在汽車行業和工程車輛領域有著廣泛的應用，它是汽車機械基礎這門課程的重要內容。而液壓傳動基本概念是液壓傳動的概述性知識，它起到知識點的引入和興趣的建立，它與日常所見的機械傳動相比有其鮮明的獨特性。本文的教學改進打破常規的教學思路，結合多年的教學實踐，探索出更能引起學生興趣和求知欲望的新途徑。

【關鍵詞】液壓傳動;基本概念;教學改進

【中圖分類號】G642.0?????? 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）24-0018-01

一、液壓傳動基本概念的導入

首先以日常生活所見的產品實例引入典型的液壓傳動產品，下圖分別是常見的挖掘機和自卸車。隨即開展提問、討論，建立求知欲望。如：大家發現這些產品有啥特點？其功能是如何實現的？采用機械傳動可行嗎？

由此引入一種新的傳動概念即液壓傳動，它與機械傳動有著很大的區別。此時先回顧已學過的機械傳動知識。

以提問方式引入下面已學的內容，連桿機構傳動如曲柄連桿機構，凸輪機構傳動如發動機氣門凸輪，齒輪傳動如減速器、變速器等，蝸輪蝸桿傳動如汽車轉向器，帶傳動如汽車發動機驅動，鏈傳動如自行車……等等，以上均為機械能的直接傳動，都屬于機械傳動。

引入液壓傳動的定義與用途：液壓傳動是以流體作為工作介質進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。用途：廣泛應用于工程機械、冶金、軍工、農機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機床等。

液壓傳動由機械能轉換為工作介質的壓力能，通過管道輸送到執行元件，再通過執行元件再把壓力能轉換為機械能。它與電能的輸送比較有類似之處：機械能轉換為電能（發電機），通過電纜輸送到執行元件（電動機），再通過執行元件轉換為機械能。與電能應用相比，對于液壓傳動，上述元件對應液壓泵和液壓馬達。

二、引入教學目標和教學內容

教學目標：根據液壓傳動工程應用實例，了解液壓傳動的基本概念、基本原理、基本組成和特點，進而知悉除日常所見的機械傳動形式外，液壓傳動是一種廣泛而重要的傳動形式，在一些領域，它甚至不可替代。

教學內容：液壓傳動定義與應用、液壓傳動的基本理論、液壓傳動的工作原理、液壓傳動系統的組成、液壓系統的圖形符號、液壓傳動的特點。

三、介紹液壓傳動的基本參數、基本理論

1.基本參數。

流量：單位時間內流過管路或液壓缸某一截面的油液體積稱為流量。單位為m3/s（米3/秒），常用單位為L/min（升/分）。

流速：由于油液與管路壁或液壓缸壁、油液內部之間的摩擦大小不同，因此油液流動時，在管路或液壓缸某一截面上各點處的流速是不相等的，通常采用平均流速進行近似計算。

壓力：油液的壓力是由油液的自重和油液受到外力作用所產生的。在液壓傳動中，與油液受到的外力相比，油液的自重一般很小，可忽略不計。以后所說的油液壓力主要是指因油液表面受外力（不計入大氣壓力）作用所產生的壓力，即相對壓力或表壓力。常用壓力單位：Pa、kPa、MPa、bar（標準大氣壓）。

公稱壓力：液壓系統及元件在正常工作下，按試驗標準連續運轉（工作）的最高工作壓力稱為額定壓力，超過此值，液壓系統便過載。液壓系統必須在額定壓力以下工作。額定壓力也是各種液壓元件的基本參數之一。

2.基本理論。

以靜壓傳遞原理即帕斯卡原理為基礎，包括以下內容。

（1）靜止油液中任意一點所受到的各個方向的壓力都相等，這個壓力稱為靜壓力。

（2）油液靜壓力的作用方向總是垂直指向承壓表面。

（3）密閉容器內靜止油液中任意一點的壓力如有變化，其壓力的變化值將傳遞給油液的各點，且其值不變。這稱為靜壓力傳遞原理，即帕斯卡原理。

以液壓千斤頂為例、結合原理圖和工作視頻來簡述液壓傳動的工作原理。

以千斤頂為例引出液壓傳動組成有5類元件：動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件、工作介質。

四、總結

1.優點。

（1）單位體積輸出功率大。在輸出同等功率的情況下，液壓裝置的體積小、重量輕。

（2）由于液壓裝置質量輕、慣性小、反應快，易于實現快速起動、制動和頻繁的換向，其工作比較平穩。

（3）液壓裝置能在較大范圍內實現無級調速，調速范圍最大可達1：2000（一般為1：100）。

（4）液壓傳動操縱控制簡便，易于實現自動化，液壓裝置易于實現過載保護。

（5）液壓元件已實現標準化、系列化以及通用化，便于液壓系統的設計、制造和使用。

2.缺點。

（1）油液的泄漏、油液的可壓縮性、油管的彈性變形都會影響運動傳遞的正確性，故液壓傳動不適宜用于對傳動比要求精確的場合。

（2）由于油液的黏度會隨溫度而變化，因此不宜在溫度變化范圍較大的場合下使用液壓傳動，這樣會影響運動的穩定性。一般工作溫度在-15～60℃的范圍內較適宜。并且系統中的工作油要始終保持清潔。

（3）液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失（如管路壓力損失、泄漏等），因此，液壓傳動的效率不高，不適宜用于遠距離傳動。

（4）為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要高，故制造成本也相應提高，且液壓元件的維修較復雜，需有較高的技術水平。

五、復習與思考

1.觀察、思考你日常所見的利用液壓傳動原理來工作的工程產品？

2.液壓傳動系統有哪些優缺點？

3.液壓傳動主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么。

4.展開你的想象，哪些產品還可能應用液壓傳動的？

參考文獻

[1]雷天覺.新編液壓工程手冊.北京：北京理工大學出版社，2001.

[2]《汽車機械基礎》主編 胡如夫.浙江大學出版社，2006.

[3]《汽車機械基礎》金旭星主編，人民郵電出版社出版，2009.