液压和气压传动是指利用液体或气体作为工作介质，借助液体或气体的压力进行能量
传递和控制的一种传动形式。利用各种元件组成不同功能的基本控制回路，若干基本回路
再经过有机组合，就形成了具有一定控制机能的液压或气压传动系统。μ
1.1.1 液压传动的工作原理
在机械传动中，人们利用各种机械构件来传递力和运动，如杠杆、凸轮、轴、齿轮和皮
带等等。在液压传动中，则利用没有固定形状但具有
确定体积的液体来传递力和运动。图 l-1 所示是一个简
化的液压传动模型。图中有两个直径不同的液压缸 2
和 4，缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞 1 和 5，假
设活塞能在缸内自由（无摩擦力）滑动，而液体不会
通过配合面产生泄漏，缸 2、4 下腔用一管道 3 连通，
其中充满液体。这些液体是密封在缸内壁、活塞和管
动模型 道组成的容积中。如果活塞 5 上有重物W ，则当在活塞I上施加的力 F 达到一定大小时，就能阻止重物W 下降，这就是说可以利用密封容积中的液体传递力。当活塞 1 在力 F 作用下向下运动时，重物将随之上升，这说明密封容积中液体不但可以传递力，还可以传递运动。所以液体是一种传动介质，但必须强调指出，液体必须在密封容积中才能起传动的作用。如下图
1.1.2 液压传动的基本特性
分析上述简化的工作原理可得出两活塞之间的力比例关系、运动关系和功率关系。
1．力比例关系
大活塞下腔的油液所产生的压力为 。若不计任何压力损失，大、小活塞下腔
p =W / A
2
的压力必然相等。小活塞上必须施加力 F ， F = pA ，因而有
1
2 液压与气动技术
p = F / A =W / A
1 2
或
| W / F = A / A 2 1 |
| （1.1） | ||||||
| 式中 |
| A 、 1 |
| A ——小活塞和大活塞的作用面积； 2 |
| |||
F ——作用在小活塞上的力；W ——重物的重力。
式（1.1）是液压传动中力传递的基本公式，由于 p =W / A ，因此，当负载W 增大时，
2
流体工作压力 p 也要随之增大，亦即 F 要随之增大。由此建立了一个很重要的基本概念，
即液压传动的工作压力（即液体的压力）取决于负载，而与流入的流体多少无关。
2．运动关系
如果不考虑液体的可压缩性、泄漏和缸体、油管的变形，则从图 1-1 可以看出，被小
活塞压出的油液的体积必然等于大活塞向上升起后大缸扩大的体积。即
A h = A h
1 1 2 2
或
| h h = A A 2 / 1 1 / 2 |
| （1.2） |
式中 h 、 h ——小活塞和大活塞的位移量。
1 2
| 从式（1.2）可知，两活塞的位移量和两活塞的面积成反比，将 |
| A h = A h 两端同除以 1 1 2 2 |
活塞移动的时间t 得：
A h t = A h t
1 1 / 2 2 /
或
Aυ = A υ （1.3）
1 1 2 2
式中
υ 、υ ——小活塞和大活塞的运动速度。
1 2
Ah/t 或 Aυ 的物理意义是单位时间内液体流过截面积为 A 的某一截面的体积，称为流 量Q ，即
Q = Aυ
如果已知进入缸体的流量Q ，则活塞的运动速度为
υ = Q / A （1.4）
调节进入缸体的流量Q ，即可调节活塞的运动速度υ ，这就是液压传动与气压传动能
实现无级调速的基本原理。从式（1.4）可得到另一个重要的基本概念，即活塞的运动速度
取决于进入液压缸的流量，而与流体压力大小无关。
3．功率关系
由式（1.1）和式（1.3）可得：
第 1 章 绪论 3
Fυ =Wυ （1.5）
1 2
式（1.5）左端为输入功率，右端为输出功率，这说明在不计损失的情况下输入功率等
于输出功率。由式（1.5）还可得出：
P = pAυ = pA υ = pQ （1.6）
1 1 2 2
式（1.6）表明，液压传动中的功率 P 为压力 p 与流量Q 的乘积。压力 p 和流量Q 是液
压传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。
液压传动的过程就是机械能-液压能-机械能的能量转换过程。液压传动装置本质上是
一种能量转换装置。液压传动的工作原理就是利用液体在密封容积发生变化时产生的压力
能来实现运动和动力的传递。
