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1、第4章 执行元件,定义：按一定要求，将流体的压力能量转化为机械能，实现直线、转动和摆动运动的传动装置称为执行元件。 执行元件主要包括缸和马达。 缸用作为动力源，实现直线往复运动，输出力和直线位移。 马达用作为动力源，实现连续回转运动，输出力矩和角位移。,作用：压力能-机械能 用于实现直线往复运动,1. 液压缸的作用和分类,一、 液压缸,2. 活塞式液压缸,（1）单杆活塞缸,1) 结构：缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等,2) 工作原理：,工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等， 活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。,职能符号：,单杆单作用活塞缸,单杆双作用活塞缸,双向液压驱动,单向液压驱动
2、， 回程靠外力。,3) 基本参数,a. 推力,式中： p1进油压力 p2回油压力,b. 速度,特点：同样 q ，v1 F2 。,4. 应用：往返运动速度及推力不同的场合。,4）单杆活塞缸的差动连接差动缸,推力：,速度：,特点：v3 v1 ；F3 F1 。,结论：差动连接后，速度大，推力小。,代入上式：,活塞只有一个，设此时的速度为v3,如令：,则有：,结论：当,时，快进、快退速度相等。,或,1） 结构特点：两侧有效工作面积一样。,（2）双杆活塞缸,2）.基本参数：,3） 应用,职能符号：,l活塞有效工作行程。,4）安装方式,缸固定 L=3 l 杆固定 L=2 l,两个方向力和速度一样的场合。,
3、缸固定,L = 3 l,杆固定,杆固定时、缸移动,软管 空心杆,L = 2 l,液压缸的组成,1 活塞和活塞杆 2 缸体和缸盖 3 密封装置 4 缓冲装置 5 排气装置,双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。,液压缸的缓冲装置,环形缝隙节流缓冲,小孔节流缓冲,在运动速度较高和运动部件的质量较大时，防止活塞在行程终点与缸盖和缸底发生碰撞，引起冲击，损坏液压缸,液压缸的排气装置,缸盖上的排气孔,排气阀,在运动速度较高和运动部件的质量较大时，防止活塞在行程终点与缸盖和缸底发生碰撞，引起冲击，损坏液压缸,双作用双活塞杆液压缸的典型结构,双作用单活塞杆液压
4、缸,2. 柱塞缸,（1）单柱塞缸,单向液压驱动，回程靠外力。,（2）双柱塞缸,双向液压驱动,直线运动,摆动运动,活塞缸,单杆,双杆,双作用,差动,柱塞缸,单作用,伸缩缸,摆动缸（摆动马达）,齿轮缸,1.伸缩式液压缸,二特殊功能缸,结构：由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成，有单作用和双作用之分。 工作原理： 活塞或柱塞伸出时，从大到小， 速度逐渐增大，推力逐渐减小。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。 特点应用：工作时可伸很长，不工作时缩短，占地面积小，且推力随行程增加而减小 。,2.齿条活塞缸,压缩空气推动活塞6带动齿条3作直线运动，齿条3则推动齿轮4作旋转运动，由输出轴5（齿轮轴）输出力矩。输出轴
5、与外部机构的转轴相连，让外部机构作摆动。,1. 结构：叶片、缸体、输出轴,双叶片式,单叶片式,3.摆动液压缸,2. 参数计算及用途,单叶片 摆角360o,双叶片 摆角180o 转矩是单叶片的两倍， 角速度是单叶片的一半。 用途：实现摆动往复运动,职能符号：,摆动马达,4.气液阻尼缸,与液体相比，气体具有可压缩性。因此，在外载荷发生变化时会导致气缸的输出运动产生“爬行”或“自移”现象。 气液阻尼缸是一种由气缸和液压缸构成的组合缸。由气缸产生驱动力，而用液压缸的阻尼调节作用获得平稳的运动。这种气缸常用于机床和切削加工的进给驱动装置,克服了普通气缸在负载变化较大时容易产生的“爬行”或“自移”现象，可
6、以满足驱动刀具进行切削加工的要求。在要求气缸有较高的位置和速度精度时，宜使用气液阻尼缸。,图10.14 气液阻尼缸,1)串联气液阻尼缸,组成：1.负载 2.油缸 3.节流阀 4.单向阀 5.油杯 6.隔板 7.气缸,液压缸和气缸共用同一缸体，气缸活塞和液压缸活塞用一根活塞杆串联起来，两缸之间用中盖6隔开，防止空气与液压油互窜。在液压缸的进、出口处连接了调速用的液压单向节流阀，通过调节液压缸的排油量，从而调节活塞运动的速度。,气液阻尼缸的结构，一般是将双活塞杆腔作为液压缸，这样可使液压缸左右两腔进排油量相等，此时贮油杯内的油液只用于补充因液压缸泄漏而减少的流量。,图10.14 气液阻尼缸,1）串
7、联气液阻尼缸,工作进给时，气缸右腔进气，活塞杆左行，液压缸左腔排油，由于此时单向阀关闭，所以排油路线只能经由节流阀进入液压缸右腔。对活塞杆的运动起阻尼作用。调节节流阀的开口量大小，就可调节活塞的运动速度；,返回时，气缸左腔进气，活塞杆右行，液压缸右腔排油，由于此时单向阀打开，液压缸无阻尼，所以排油路线可经单向阀快速进入液压缸左腔，实现快退。,2)并联气液阻尼缸,并联式气液阻尼缸的工作原理是液压缸与气缸用刚性连接板并联在一起。 并联式气液阻尼缸的结构特点是：结构紧凑，气缸和液压缸之间没有窜气现象。使用时应注意：气缸活塞杆轴线应与负载作用线处在同一轴线上，从而减小附加力矩对运动平稳性的影响。,5.
8、增压气缸,利用液体的不可压缩性和力的平衡原理，在小活塞端输出高压的液体。,利用压力和作用面积乘积相等，可在小面积端获得较高压力。,将两个缸径相同的普通双作用气缸串联在一起即为串联气缸，如图所示。 由于两个活塞串联在一根活塞杆上，其输出力比一个活塞的气缸增加一倍。这种气缸常用于要求增加气缸输出力，而不能增大气缸直径，但允许增长缸体的场合。,6)串联气缸,7)气动手爪（手指气缸）,图（c）所示为FESTO旋转气爪，其动作和齿轮齿条的啮合原理相似。两个气爪可同时移动并自动对中，其齿轮齿条原理确保了抓取力矩始终桓定。 图（d）所示为FESTO三点气爪，三个气爪同时开闭，适合夹持圆柱体工件及工件的压入工
9、作。,气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。,图（a）所示为FESTO平行气爪，平行气爪通过两个活塞工作，两个气爪对心移动。这种气爪可以输出很大的抓取力，既可用内抓取，也可用于外抓取。 图（b）所示为FESTO摆动气爪，内外抓取400摆角 ，抓取力大，并确保抓取力矩始终恒定。,气动手爪（手指气缸）,气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。,图所示的气爪的特点是： 1、所有的结构都是双作用的，能实现双向抓取，可自动对中，重复精度高； 2、抓取力矩恒定； 3、在气缸两侧可安装非接触式检测开关； 4、有多种安装、连接方式。,按结构分：柱塞式、叶片式和齿轮式 按排量分：定量和
10、变量 按调节方式分：手动式和自动式，自动 式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒 流式等。 按自吸能力分：自吸式和非自吸式,马达的类型,三、马达,马达的图形符号,齿轮马达,1、齿轮马达的工作原理,图为外啮合齿轮马达的工作原理图。图中P点为两齿轮的啮合点，当压力油进入齿轮马达时,压力油分别作用在两个齿面上。由图可知，在两个齿轮上各有一个使 其产生转矩的作用力， 两齿轮便按图示方向旋 转，齿轮马达输出轴上 也就输出旋转力矩。,齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：（1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进油口大小相等。 （2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须单独的泄漏通道引到壳体外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失效。,2、结构特点,双作用叶片式液压马达,1、工作原理,双作用叶片式液压马达的工作原理可用下图说明。图中当压力油进入后，叶片1、3、5、7一侧受到压力油的作用，另 一侧通回油。而叶片2、4、 6、8的两侧压力相同。当压 力作用在叶片上时，产生的扭矩为 dM=r.pdA=pBrdr 根据右图，作用在轴上的总 理论扭矩Mt为：MT=2r2r1pBrdr=pB(r12-r22),
