流体传动与控制（第二版）_莫秋云_9787560668963

本书包括流体基础篇、结构原理与基本应用篇、综合应用篇以及设计与前沿发展篇四部分。第一部分包括第1~2章，主要介绍流体传动的发展、系统工作原理以及流体力学基础知识，是流体传动与控制的理论基础。第二部分包括第3~6章，主要介绍各类流体传动与控制元件的结构、工作原理、特点及其基本应用，为后续分析系统的功能及设计打下基础。第三部分包括第7~8章，主要介绍各类基本回路的组成、特点及应用，并给出了典型流体传动系统案例解析，该篇是将流体传动的认识性学习向实践应用全面转化的关键环节。第四部分包括第9~10章，主要介绍流体传动与控制系统的设计计算和前沿发展认识引导，以实现知识、能力向实践应用的过渡。本书适合工科类各专业研究生和本科生作为教材使用，也可供各类成人高校、自学考试有关工科专业的学生使用，还可供液压、气动技术相关各类工程技术人员参考。

编者经过20多年教学实践的积累，深知初涉专业领域的学习者掌握流体传动知识的难度主要源于教学内容中理论知识的生涩难懂以及缺乏实践案例的代入和理实融合的合理贯穿主线等问题。本书在第一版框架的基础上进行了较大的改革，是作者本着“百年大计，人才为本；人才大计，教育为本；教育大计，教师为本；教师大计，教学为本；教学大计，教材为本”的理念，在充分总结与研讨了以往的教学改革经验及教材建设的基础上编写而成的。本书结合工科院校培养目标中“学生具有适应工程实践能力”的要求，以及当代国内普通大学教育注重应用的教育观点，从目前教学改革特点出发，强调知识的应用与能力的培养；在内容的选取和安排上，将知识有机地融会贯通，注意理论与实践关系的处理，强调基础训练和分析，突出应用实例，培养学生工程应用、知识创新和解决实际问题的能力。与第一版和其他同类教材相比，本书立足于普通本科和应用型本科高等教育流体传动与控制的教学要求,从专业能力和工程素养的培养角度出发,结合学生的学习特征,紧紧围绕老师“教什么”与学生“学什么”的统一性问题钻研适合教学相长的内容，并从长期的工程实践、科研和教学工作中总结和提炼，进行了以下新尝试: （1）流体力学基础部分突出物理概念准确、简练、清晰，不拘泥于抽象的理论推导，在内容的广度、深度两个维度上都提供了必要的基础知识。（2）液压元件部分突出元件的基本概念、原理、特点、基本特性的计算和应用，不拘泥于机械结构、设计介绍以及静、动态特性的理论分析。（3）采用直观的实物图、实物剖视图和简洁、形象的原理图对流体动力元件、系统的工作原理、基本概念进行阐述，以达到增强感性认识、加深所学理论知识的理解和掌握的目的。（4）突出课程的工程性、实践性，体现流体传动与控制课程工程性强的特点，内容、深度符合学生的认知过程，以及学生的接受心理和阅读习惯。（5）在结构上采用了层次性设计，在内容上加强理实融会贯通和新时期高等教育中的课程思政要求。全书以案例为主线，例如，流体基础篇通过案例引出理论知识、工程应用等内容，综合应用篇以基本回路、典型应用实例和系统计算为核心。全书整体以各章简述后再逐层递进的方式，完成理实结合、主线流畅的知识体系和工程应用的融合，以认识、理解、掌握、分析、应用和知识延伸后的创新思维培养与创造能力训练的多层级布鲁姆学习目标的实现，启发学生以工程价值为引导，强化对工程思维训练和工程意识的培养，深刻彰显知识、能力和素养在教材结构和内容安排上对 “以学生为中心” 的OBE（Outcome Based Education，基于学习产出的教育）理念的全面贯彻，知识延伸等内容则是对教学的必要补充，可拓宽学生的视野和激发其探索动力。（6）作业以“基础”“应用”“综合”“创新设计”等多个层次来设置。全书共4篇10章，流体基础篇包含第1~2章，分别是绪论和流体力学基础；结构原理与基本应用篇包含第3~6章，分别是流体传动与控制动力元件、流体传动与控制执行元件、流体传动与控制调节元件和流体传动与控制辅助元件；综合应用篇包含第7~8章，分别是流体传动与控制的基本回路、流体传动与控制系统的典型实例；设计与前沿发展篇包含第9~10章，分别是流体传动与控制系统的设计计算和现代流体传动的发展新趋势。另外，本书后配有附录，可供查找相关标准中的图形符号等。本书由莫秋云教授担任主编，鲍家定副教授、崔岩副教授、张平教授、何水龙教授、廖斌副教授担任副主编，叶家福、陈雪、黄伟、龙向前、刘伟豪、李荣敬等老师参与了编写。本书在编写的过程中还得到了许多同仁的关心和帮助，在此谨表谢意。由于编者水平有限，书中不足之处敬请读者批评指正。编者 2023年3月

第一篇流体基础篇第1章绪论 3 【理论知识】 4 1.1 流体传动的定义及发展 4 1.1.1 流体传动的定义 4 1.1.2 流体传动的发展 5 1.2 流体传动与控制系统的工作原理、组成及特点 7 1.2.1 系统的工作原理 7 1.2.2 系统的组成 10 1.2.3 系统的特点 11 1.2.4 应用 13 1.3 流体传动的工作介质 14 1.3.1 性质及分类 14 1.3.2 工作要求及选择 20 1.3.3 污染及控制 20 【工程应用】 22 【思考题和习题】 23 第2章流体力学基础 24 【理论知识】 25 2.1 流体静力学 25 2.1.1 液体压力及其特性 25 2.1.2 液体静压力基本方程 25 2.1.3 压力的表示方法 27 2.1.4 气体静力学 27 2.2 流体动力学 29 2.2.1 液体流动的基本概念 29 2.2.2 连续性方程 30 2.2.3 伯努利方程 31 2.2.4 动量方程 32 2.2.5 气体动力学基础 32 2.3 流体流动时的压力损失 35 2.3.1 液体的流动状态 35 2.3.2 压力损失 36 2.3.3 流量损失 38 2.4 孔口和缝隙流量 38 2.4.1 孔口流量 38 2.4.2 缝隙流量 40 2.5 空穴现象和液压冲击 42 2.5.1 空穴现象 42 2.5.2 液压冲击 43 【工程应用】 44 【思考题和习题】 46 第二篇结构原理与基本应用篇第3章流体传动与控制动力元件 51 【理论知识】 52 3.1 概述 52 3.1.1 液压泵的工作原理 52 3.1.2 液压泵的性能参数 53 3.2 齿轮泵 55 3.2.1 齿轮泵的结构及工作原理 55 3.2.2 齿轮泵的流量和排量 58 3.2.3 平衡式外啮合余弦齿轮泵 59 3.2.4 齿轮泵特点及应用 61 3.3 叶片泵 61 3.3.1 单作用叶片泵 61 3.3.2 双作用叶片泵 63 3.3.3 叶片泵的应用 64 3.4 柱塞泵 64 3.4.1 轴向柱塞泵 64 3.4.2 径向柱塞泵 66 3.4.3 柱塞泵的特点及应用 66 3.5 各类液压泵的性能比较及应用 67 3.5.1 液压泵的图形符号 67 3.5.2 液压泵的选择原则 67 3.5.3 电动机参数的选择 68 3.5.4 液压泵的性能比较 68 3.6 气源装置 69 3.6.1 气源装置的组成和布置 69 3.6.2 空气压缩机 71 【工程应用】 72 【思考题和习题】 73 第4章流体传动与控制执行元件 77 【理论知识】 78 4.1 缸的分类和特点 78 4.1.1 活塞缸 79 4.1.2 柱塞缸 81 4.1.3 摆动缸 82 4.1.4 其他形式的常用缸 83 4.2 缸的结构及设计计算 89 4.2.1 缸的结构 89 4.2.2 缸的设计计算 90 4.3 马达 94 4.3.1 高速液压马达 95 4.3.2 低速大转矩液压马达 98 4.3.3 液压马达的主要参数 98 4.3.4 液压马达的图形符号 100 【工程应用】 100 【思考题和习题】 103 第5章流体传动与控制调节元件 108 【理论知识】 110 5.1 概述 110 5.1.1 控制阀的分类 110 5.1.2 控制阀的性能参数 111 5.2 液压方向控制阀 111 5.2.1 单向阀 112 5.2.2 换向阀 116 5.3 液压压力控制阀 121 5.3.1 溢流阀 122 5.3.2 减压阀 128 5.3.3 顺序阀 132 5.3.4 压力继电器 135 5.4 液压流量控制阀 135 5.4.1 节流阀 136 5.4.2 调速阀 137 5.4.3 同步阀 139 5.5 其他控制阀 141 5.5.1 限速切断阀 141 5.5.2 叠加阀 141 5.5.3 插装阀 142 5.5.4 电液比例阀 146 5.6 常用气动控制阀 149 5.6.1 气动控制阀的分类及特性 150 5.6.2 气动方向控制阀 151 5.6.3 气动压力控制阀 157 5.6.4 气动流量控制阀 160 5.7 新型调节控制元件 162 5.7.1 电液数字控制阀 162 5.7.2 智能电子数字液压控制的应用 164 【工程应用】 165 【思考题和习题】 168 第6章流体传动与控制辅助元件 172 【理论知识】 172 6.1 油箱及附属装置 172 6.1.1 油箱 172 6.1.2 附属装置 175 6.2 管件 178 6.2.1 管道 178 6.2.2 管接头 179 6.2.3 管道系统 182 6.3 密封装置 183 6.3.1 对密封装置的要求 183 6.3.2 密封装置的类型和特点 183 6.4 过滤器 186 6.4.1 过滤器的类型和结构 186 6.4.2 过滤器的选用及安装 187 6.5 蓄能器 189 6.5.1 蓄能器的功能 189 6.5.2 蓄能器的类型及应用 190 6.6 气动辅助元件 191 6.6.1 气源净化装置 191 6.6.2 其他辅助元件 195 【工程应用】 197 【思考题和习题】 198 第三篇综合应用篇第7章流体传动与控制的基本回路 201 【理论知识】 202 7.1 概述 202 7.2 方向控制回路 202 7.3 压力控制回路 204 7.3.1 调压回路 204 7.3.2 减压回路 205 7.3.3 增压回路 206 7.3.4 保压回路 207 7.3.5 卸荷回路 208 7.3.6 平衡回路 209 7.4 速度控制回路 210 7.4.1 概述 210 7.4.2 调速回路 210 7.4.3 快速回路 222 7.4.4 速度换接回路 224 7.5 多缸运动控制回路 226 7.5.1 同步运动回路 226 7.5.2 顺序运动回路 229 7.5.3 互不干扰回路 231 【工程应用】 232 【思考题和习题】 235 第8章流体传动与控制系统的典型实例 239 【理论知识】 239 8.1 概述 239 8.2 组合机床动力滑台液压系统 241 8.2.1 概述 241 8.2.2 动力滑台液压系统的工作原理 241 8.2.3 动力滑台液压系统的特点 244 8.3 塑料液压注射机液压系统 244 8.3.1 液压系统的功能 244 8.3.2 液压系统的工作原理 244 8.3.3 液压系统的特点 246 8.4 气动机械手气压传动系统 247 8.4.1 气压传动系统的工作原理 247 8.4.2 气压传动系统的工作特点 248 8.5 气液动力滑台气压传动系统 248 8.6 八轴仿形铣加工机床气压传动控制系统 250 8.6.1 概述 250 8.6.2 气压传动控制系统的工作原理 250 8.6.3 气压传动控制系统的特点 253 【工程应用】 253 【思考题和习题】 255 第四篇设计与前沿发展篇第9章流体传动与控制系统的设计计算 259 【理论知识】 259 9.1 概述 259 9.1.1 明确设计要求和工况分析 260 9.1.2 主要参数的确定 264 9.1.3 系统原理图的拟定 265 9.1.4 元件参数的计算和选择 265 9.1.5 系统性能验算 269 9.1.6 绘制工作图和编制技术文件 271 9.2 系统设计计算举例 271 【工程应用】 277 【思考题与习题】 279 第10章现代流体传动的发展新趋势 280 10.1 水压传动技术的重新崛起 280 10.1.1 水压传动研究现状 281 10.1.2 水压传动的发展 283 10.2 人工智能在流体传动中的应用 283 10.2.1 研究进展 284 10.2.2 人工智能在流体传动中的工程应用 284 10.3 风力发电领域的流体传动技术 285 10.3.1 风力发电的发展 285 10.3.2 风电技术的发展 286 10.3.3 流体传动储能风电机的应用 286 10.4 流体力学多尺度机理与宏观特性的关联研究 289 10.4.1 多尺度流体的流控体系 289 10.4.2 流体的微观尺度与宏观现象的关联 291 【思考题与习题】 292 附录常见液压与气压传动图形符号（摘自GB/T 786.1—2009） 293 参考文献 300

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