目录 1
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
1.2.7．油液的压缩性 8
1.2.6．粘度和压力的关系 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
2.1.3．压力单位 27
2.1.2．静压力 27
2.1.1．帕斯卡定律 27
2.1 流体静力学 27
第二章 液压流体力学 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
2.3.1．液流状态 31
2.3.2．雷诺数 31
2.3 液流状态和雷诺数 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 48
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
2.6.1．液压系统的水击现象 60
2.6 液压系统的水击现象和气穴现象 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？ 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7-15 气缸输出力——（二）缸径 100
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
3.2.1．齿轮泵的分类 113
3.2 齿轮泵和齿轮马达 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
3.4.1．概述 120
3.3.5 配油盘 120
3.4 径向柱塞泵和马达 120
3.4.3．柱塞头应力 121
3.4.4．径向柱塞泵的控制力 121
3.4.2．排量 121
3.4.5．多作用式液压马达的排量 122
3.5.2．排量 123
3.5.1．概述 123
3.5 轴向柱塞泵和马达 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？或？ 159
图表3-8 求？ 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Ib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3-53 滑动轴承特性系数（180°轴承特性曲线） 203
图表3-52 滑动轴承特性系数（完全轴承特性曲线） 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 1．缸体壁厚的计算 217
4.3.2．缸体的变形 217
4.3 液压缸的结构计算 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
5.1.1．用途和分类 253
5.1.2．蓄能器容量计算 253
5.1 蓄能器 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
5.5.4．软管的连接和管路辅件 277
5.5.3．硬管的挠性连接和管接头 277
图表5-1 蓄能器容量 281
5.6 液压辅件的计算图表 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
6.3.1．液压伺服系统静特性的设计 313
6.3 液压伺服系统的设计和分析 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7-10 Cv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
～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
1.4 国际单位制（SI） 367
1.2 温度及热工单位 367
1.3 热量单位 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
2.2.8．应力 374
2.2.7．压力 374
2.2.6．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
2.2.20．导热系数 377
2.2.19．散热系数 377
2.2.18．运动粘度 377
2.2.17．绝对粘度 377
三、计算图表 378
3.1 单位换算图表 378
3.2 弓形几何尺寸及计算图表 378
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
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
图表8-3 弓形几何尺寸计算图表 381
4.2 计算图表的绘制方法 383
4.1.2．对数直线图尺的作法 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 388
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