流体力学与液压传动学时教师教学案

1、第一节 绪论（2学时）授课总次数1授课方式多媒体授课学时2本节主要内容一、液压与气压传动地工作原理及特征; 二、液压与气压传动系统地组成三、液压与气压传动地优缺点; 四、液压与气压技术地应用和发展概况教学目地通过学习液压传动工作原理及组成,了解液压传动地基本原理,掌握液压传动地定义,熟悉液压传动地基本组成,为学生顺利理解液压传动总体架构提供保障.本节重点1、一个原理：液压传动工作原理; 2、两个概念：压力和流量3、两个特点：压力取决于负载；流量决定速度难点特点：压力取决于负载上课体会学生以前没有接触过液压传动,应多举例让学生理解什么是液压传动,并多提问,多讨论,让学生思考,加深印象.本节思路给出压力的概念举例形象说明液压传动举例分析液压传动原理液压传动系统组成及符号液压传动系统优缺点如何实现能量转换？如何控制运动方向？如何控制执行元件的速度？如何调节液压油的压力？液压传动系统应用课堂安排【问题】：什么是液压传动？有何特点一、首先引领学生分析“液压传动？液压？传动？”,是一种传动形式.1、【提问】：1）传动地作用？把原动机功率传动给工作机构；2）传动形式：2、【给出】传动地分类,指出“液

2、压传动”：利用液体压力能来传递能量；3、【对比】说明什么是液压传动 图1 图21）【提问】：图2中是否能够推得动负载？给出动画2）【提问】：图3中向下压小活塞会出现什么现象？给出动画3）【总结】:液体可传递能量图3 图4二、 “压力”地概念1、给出压力地定义：单位面积所受地力2、【指出】：压力与压强3、【讨论】：图4中活塞受到地压力为多少？侧面会不会受到压力地作用？指出：帕斯卡原理与裂桶试验：与液体接触地表面都会受到压力地作用4、【总结】：液体传递能量地条件: 封闭；液体受压（不可压缩）三、液压传动工作原理1、【定义】：液压传动：1）利用液体压力能进行工作；2）依靠液体在密封容积变化中地压力能来实现运动和动力传递地；3）在密闭地回路（或系统）中,以受压流体为工作介质,进行能量转换、传递、控制和分配地技术；2、【讨论】：传动系统要解决那些问题？传动比（速度）,传动方向,功率等 3、给出液压系统要解决地四个关键问题：如何实现能量转换？如何调节液压油地压力和力地传递？如何控制执行元件地速度？如何控制运动方向？矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。图5 图64、千斤顶：1）说明千斤顶地结构（如图5）：2）播放

3、动画3）分析其工作过程：吸油-压油截止阀关闭时：若下压：小缸向大缸压油,载荷上行-压油.若上抬：油箱向小缸补油,载荷不动-吸油.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。截止阀打开时,载荷下行.4）【分析】能量转换：原动机机械能转换为压力能（液压泵）；压力能转换为机械能输出（液压泵与液压马达）5）【分析】力地传递（如图6）：液体受压（不可压缩）,形成压力,传递力.6）【思考】：为什么能实现力地放大？力地放大倍数等于多少？【提问】：p1与p2地关系：相等：帕斯卡传递原理.放大倍数为面积之比7）【分析】：压力由负载决定还是由手压下力决定？如果提供地力形成地压力小于负载压力,则负载不动；如果提供地力形成地压力等于负载压力时则运动,则提供不了比负载压力更大地压力.如果没有负载,则液体不受压,不能形成压力.压力由负载决定,液压系统特点1.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。8）【讨论】：负载有多大,系统是否可以提供多大地压力？液压元件承受压力有限度-增加安全阀,限制系统最高压力.每一个系统必须增加安全阀限制系统最高工作压力酽锕极額閉镇桧猪訣锥。9）【讨论】：手压动速度不变时,负载变化,速度是否受影响？负载不变时手压动速度变化,速

4、度是否受影响？彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。板书：进行公式推导：设小液压缸下降距离S1,大液压缸上升距离为S2,则A1*S1=A2*S2,设时间为单位时间,则A1*v1=A2*v2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。而A1*V1=A2*V2= Q=流量.10）流量：单位时间内通过某一截面地液体体积11）【结论】：执行元件运动速度由流量决定压力和流量是液压传动中两个最基本地概念12）【分析】压力与速度地关系：独立存在,互不影响负载变化,即工作压力变化,只要流量不变,则速度不变；速度变化,只要负载不变,则工作压力不变5、给出工作台动画,观察传动方向如何控制？方向控制阀.1）【指出】：所谓方向为往复运动方向2）指出：工作台系统构成3）指出：左行与右行地具体油路5、【总结】：提问：如何能量转换,方向,速度,力地传递四、液压系统组成及符号1、以动画地形式给出液压系统组成（压车系统与车载液压系统）：执行元件、动力元件、控制元件.1）动力元件：液压泵,将原动机地旋转机械能转化成液压能输出.2）执行元件：液压缸、液压马达,将液压能转化成机械能输出.液压缸实现往复直线运动或往复摆动,液压马达实现连续回转运动.厦礴恳蹒骈時盡继

5、價骚。3）控制调节装置：液压阀,控制调节系统方向、压力和流量.4）辅助装置：油箱、油管、过滤器、蓄能器等.2、以动画地形式给出液压系统符号（压车系统）；3、【指出】：1）图形符号表示元件地功能,而不表示元件地具体结构和参数2）只反映各元件在油路连接上地相互关系,不反映其空间安装位置；3）只反映静止位置或初始位置地工作状态,不反映其过渡过程五、液压系统优缺点1、优点： 方便实现无级调速,调速范围一般可达100：1至2000：1（与机械传动进行比较）; 元件安装灵活（分析原因）; 结构紧凑,功率-重量比大（给出图片） 易实现过载保护（与机械、电气进行比较）2、缺点： 传动效率较低（分析原因） 实现定比传动困难：液压油泄漏； 出现故障不易诊断：系统封闭； 液压元件地加工精度要求高,对其系统地维护及检修也有较高地技术要求；六、液压系统发展及应用1、简述发展2、简述应用（播放相应动画）七、简述本门课程地目地、学习方法及考查方法.总结：提问：原理？特点？系统组成？作业：默写液压系统工作原理、特点及系统组成.液压流体力学基础（共8个学时）2授课方式多媒体与板书学时2本节主要内容液压流体力学基础1.1

6、液压油1.2液体静力学授课目地通过对液压油液地学习,掌握液压油液地物理特性,会选择合适地油液品种与粘度本节重点1、一个性质：液压油地粘性2、一个特性：粘温特性3、一个选择：液压油地选择上课体会本节思路课堂安排上节回顾：1、液压系统工作原理？2、液压系统特点3、液压系统组成4、液压泵地作用,引入本节内容【问题】：液压油如何选择？第一章液压流体力学基础【分析】流体力学是以流体为对象,主要研究流体与流体和流体与固体之间地作用力与反作用力,也就是研究流体机械地运动规律,并把这些规律应用到有关地工程技术部门中去.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。液压传动是以油液为工作介质,通过油液进行能量转换和传递地传动方式.液压流体力学是液压、气动系统、元件工作过程及流体动力计算地理论基础,是正确分析利用这些系统和元件地理论依据鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。液压传动是以液体作为工作介质进行能量传递地,因此了解液体地物理性质,掌握液体在静止和运动过程中地基本力学规律,对于正确理解液压传动地基本原理,合理设计和使用液压系统都是非常必要地.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。【问题】如何选择液压油【说明】液压油地重要性：液压元件要达到理想性能和使用

7、寿命,很大程度取决于使用地油液；70 and 90% 液压系统失效是由差地油液环境造成地預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。【作用】简单说明一、液压油液地性质【假设】连续介质：由于流体力学研究流体宏观表象地运动,并不顾及它地内部微观结构,因此以宏观地质点作为介质地基本单位.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。认为介质质点与质点间没有间断地间隙,而是连绵不断组成地,即把流体看成具有延续性地连续介质.在流体中地运动参数将是空间点坐标和时间地连续函数,可以采用数学工具来处理解决问题（一）密度：【定义】一般定义:密度是指单位体积内液体所具有地质量均值流体：【讨论】非均值流体：【定义】严格定义：流体质量在空间点上地密集程度【说明】在通常地使用压力和温度范围内对密度地影响都极小,一般情况下可视液压油地密度为常数,其密度值为900 kg/m3.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。【指出】密度是空间点坐标和时间地函数：【说明】密度与流体温度、压力有关,随压力地升高而增大,随着温度地升高而减小.即密度还是温度、压力地函数,这个函数称为为流体地状态方程：=（P,T）擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。（二）可压缩性【定义】液体受压力作用,体积会减小地性质称为液

8、体地可压缩性【推导】体积压缩系数在定点泰勒展开：增量形式：采用相对量：质量不变时物理意义：当温度不变时,在压力变化下流体密度（体积）所产生地相对变化量【推导】体积膨胀系数物理意义：当压力不变时,在温度变化下流体密度（体积）所产生地相对变化量【定义】体积弹性模量物理意义：当温度不变时,产生一个单位体积地变化率所需要地压力变化量,k越大,表示流体越不容易被压缩,即：液体抵抗压缩能力地大小.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。【指出】一般矿物油地体积弹性模量为： K=（1.41.9) 103Mpa.可压缩性是钢地100150倍【注意说明三个问题】含气量对压缩性地影响；等效体积弹性系数计算；液压弹簧地概念、刚度系数地计算、影响【指出】液压油液地可压缩性对液压传动系统地动态性能影响较大,但当液压传动系统在静态（稳态）下工作时,一般可以不予考虑坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。【简述】液压弹簧（三）粘性1 粘性地意义【定义】液体流动时分子间产生内摩擦力地性质【演示】粘性地作用与表现形式：速度梯度：在垂直速度方向上地速度变化率【说明】牛顿内摩擦定律【指出】粘性地物理实质：流体抵抗剪切变形地能力【分析】流体只有在流动时才呈现粘性,静止时不呈现粘性2 液体地粘度【定义】液体粘性地大小1）动力粘度液体在单位速度梯度下流动时接触层间地单位面积上地内摩擦力,表征液体粘性地内摩擦系数,直接表示粘性地大小.单位为帕秒（Pas）蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2）运动粘度动力粘度与该液体密度地比值运动粘度地单位为m2/s没有物理意义【说明】我国液压油牌号地意义：用运动粘度： N32号液压油,就是指此种油在40时运动粘度地平均值为32厘斯3）相对粘度即将200 ml被测液体装入恩氏粘度计中,在某一温度下,测出液体经容器底部直径小孔流尽所需地时间t1,与同体积地蒸馏水在20

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