微型液压传动装置

『壹』 隔膜泵原理是什么

隔膜泵的原理是容积泵中较为特殊的一种形式。它是依靠一个隔膜片的来回鼓动而改变工作室容积来吸人和排出液体的。

隔膜泵主要由传动部分和隔膜缸头两大部分组成。传动部分是带动隔膜片来回鼓动的驱动机构，它的传动形式有机械隔膜计量泵、液压传动和气压传动等。

其中应用较为广泛的是液压传动。（下图）为液压传动的隔膜泵，隔膜泵的工作部分主要由曲柄连杆机构、柱塞、液缸、隔膜、泵体、吸入阀和排出阀等组成。

其中由曲轴连杆、柱塞和液缸构成的驱动机构与往复柱塞泵十分相似。

隔膜泵的其他注意事项：

隔膜泵实际上就是栓塞泵，是借助薄膜将被输液体与活柱和泵缸隔开，从而保护活柱和泵缸。

隔膜左侧与液体接触的部分均由耐腐蚀材料制造或涂一层耐腐蚀物质;隔膜右侧充满水或油。

隔膜泵的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与位移(阀门的相对开度)间的关系，理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种。

常用的理想流量特性只有直线、等百分比(对数)、快开三种。

『贰』 机械外骨骼的从漫画到机器

在曼哈顿神奇漫画公司总部，《钢铁侠》漫画主编汤姆·布雷夫特对我简短介绍了托尼·斯塔克：麻省理工学院毕业生、明星科学家/工程师、富有的继承人、花花公子、酒鬼。后来，坏蛋绑架了斯塔克，胁迫他为他们制造一种致命武器。结果，他却建造了一件金属铠甲。逃脱后，他幡然醒悟，改进铠甲，自己也从一个自私的天才变成真正的超级英雄。
铁人的速度超过喷气飞机，可举起1000吨重物，闯入重重设防的电脑。像是天方夜谭？当然，布雷夫特说，这才是幻想的魅力，“铁人必须永远走在现实之前，否则用漫画标准他就成化石了。”
1963年，当这个角色最早出现时，军队也在构想自己的“铁人”。同一年，美国陆军武器研究者谢尔盖·扎鲁德尼发表了一份报告，描述他设计的可穿戴机器外衣，它将使穿着者获得绿巨人式的力量，但是当时还不存在实现这个构想的技术。除了少数非军事设计外，真正超能外衣的前景渺茫，直到2000年，Darpa开始为期7年投资7500万美元的机械外骨骼研究计划。那时，少数机械外骨骼支持者认为———包括美国陆军上校杰克·奥布瑟克———技术终于追赶上构想。从1995年起，奥布瑟克就协助推进外骨骼研究。他说，随着感应器日益变得更小，功能更全面，处理器速度加快，他和其他支持者有理由相信机械外骨骼有可能成为现实。
但是Darpa野心勃勃的目标谁看了都觉得不切实。它想要一种神奇的机器，它能让士兵连续几天拖着几百磅重物奔跑，却不觉疲惫；它能让士兵灵活操作通常需要两人驾驭的武器；能够背着两名负伤的战友轻松撤离战场。他们要求这套机械外衣能附带装甲，让敌人炮火对它无可奈何。他们甚至希望它能帮助士兵跳得更高。总而言之，他们想要漫画中的铁人。
启动计划前，Darpa咨询的一些顾问立刻指出他们的构想不切实际。初期负责Darpa铁人计划的康沃尔大学工程师伊夫拉辛·加西亚说，“我询问的人之中，一半对它笃信不疑，另一半认为它根本就是浪费时间、金钱和资源。”那些泼冷水的人并没有错，他补充说，“这确实是一项艰巨挑战。”机械外骨骼将需要一套轻盈的动力系统，能够连续几天提供电能；它还需要小巧强大的人工肌肉；一套复杂的动作控制系统。它还必须行动灵敏、反应迅速。
外骨骼必须成为士兵的机械影子，能够读懂他的一举一动，及时地模仿他的每个动作，即使是毫秒的迟疑也会造成负担，让士兵感觉像行走在水中一样费力。这套机械外衣的感应器必须能够以每秒几千次的速度读懂施加在它全身的每个轻微动作，它的微处理器必须足够强大，能把这些数据及时转换成指令传送给机械四肢，使它们与内部穿着者的行动协调一致。
解决这些问题，琢磨出如何将这一系统装进一台兼具速度、灵敏、力量、耐力的机器，需要一个像托尼·斯塔克式的天才。但是，这个人并非武器设计者，而是一个以建造机械恐龙为职业的人。 史蒂夫·雅各布森的简历丰富多彩。过去35年里，他的作品包括一只80吨重的机器恐龙，贝拉吉奥赌场的喷泉。可是，他本人看上去更像一位和蔼可亲的教授而不是科学狂人。他高个子、宽肩、腰板笔直、灰白头发。在介绍XOS前，他先领我去参观他所谓的“恐怖隧道”。从外面看，很容易被人当做牙医诊所，但这个洞穴式的房间其实是萨科斯公司总部，也是犹他大学工程学院的研发部。他经常在这里教学。虽然曾经为不少出名挑剔的顾客造机器人———他暗示迪士尼公司和美国军方一样苛刻———在心里雅各布森仍然是一个学术研究者。他把自己的头脑叫做能一起玩耍的朋友，他似乎更关心问题的解决，而不是解决方案最终的应用。经过一个会打乒乓球的人形机器人后，他停留在一对会唱歌的机械犀鸟面前。它们是为当地一家酒店建造的。难度在于让它们的动作栩栩如生，宛如真鸟。他说，“我们只接我们想做的活，因为它们能引起我们的兴趣。”
他侃侃而谈，话题从工程学转到节能生物系统（用胡萝卜为动力的人！）他的健谈可能给人误导。实际上，他是个喜欢保密的人，很少接受媒体采访，甚至不愿意泄露他的年龄。参观的时候，他指着一个无人操作小型地面车辆（外骨骼腿部的一种新设计）兴奋地讲解起来。末了他叮嘱我不要在文章中提到这东西。我想他的顾虑可能因为好多个项目由军队资助，另一方面，他也像个不愿意透露太多秘密的魔术师。
萨科斯的研究项目———也包括假肢和纳米马达———似乎五花八门，毫无规律。但是，伊夫拉辛·加西亚说，正因为兴趣广博，使雅各布森成为接受外骨骼挑战的最理想人选。他在软件和机械工程方面都已证明自己的能力，更难得的是，他还能根据需要不断发明新东西。“他能自己设计传动装置；能设计控制系统；能设计一台机器和它的所有零件。”加西亚说。这样的全能天才绝对是设计XOS所需要的。
“设计像外骨骼一类东西时，”雅各布森说，“有25个亚系统，完成它们才能继续下一步。虽然两大主要设计目标是力量和耐力，但是，它还必须能干75样不同的事情。”在他设计的所有机器人中，XOS由于挑战最大，问题最多，显然是他最喜欢的作品，他视之为自己的“儿子”。“其他的都没有如此宏伟的目标。其他的都不需要如此完备独立的系统，不需要达到这样的力量、速度、耐力和灵敏度。 2000年，萨科斯申请Darpa投资。雅各布森认为他找到了Darpa悬赏解决问题的答案。这个问题是如何让操作者与机器人互动。为证实自己的直觉，雅各布森请公司摄影师乔恩·普莱斯和他的女儿一起帮他做个实验。
这个实验让普莱斯扮演外骨骼，他的女儿扮演内部操作者。她背对父亲，站到他脚上，她的脚趾压在他的脚趾上。他们握着手帮助平衡。她开始朝前行走。普莱斯的任务就是和女儿保持同步，让自己的脚始终保持在她脚下。几分钟后，他们的行动宛如一人。他女儿完全掌握决策———走多快，什么时候转弯———普莱斯只是一步一步地努力模仿她。
该演示向雅各布森证明，只需要几个接触点———比如脚和手———一台聪明的机器就能明白绑在它身上的操作者的动作意图，并配合行动。理论虽然简单，实践却相当困难。在完成XOS的过程中，雅各布森和他的小组重新设计了微型传动装置，改进了压力感应器，发明了更高效的液压阀门，甚至设计了机器人的铝脚板。但是，被设计者叫做“扫清道路”的控制系统才是把所有零件整合一体的关键，是把他设计的又一个机器人提升到“超人外衣”的核心。曾亲身试穿XOS的奥布瑟克完全赞同：“稍微负重，人体就很容易疲劳。”但是，XOS的控制系统让人体负担减轻到接近零。
正是这个控制系统使演示操作员詹姆森能连续50次举起200磅杠铃，心率却不加快。当他从架子上拉下杠铃时，手上的感应器立刻检测到扭矩的变化。假如没有外骨骼帮助，感应器将显示，他每只手试图拉下100磅重量。但是，雅各布森解释说，该系统的目标是让这些感应器感受的压力接近于零，如此才能让XOS发挥作用。
那些手上的感应器以每秒几百次甚至几千次的速度把测量到的数据传给中央处理器。这一系统把数据输入一系列计算外骨骼手臂、腿和背部方位和运动的公式。最终认识到詹姆森想要把手放下，计算出要模仿他的动作，每个关节内的每条人工肌肉需要如何运动。詹姆森从未感到一点儿负担，因为在他真正用力前，系统已经指挥机械手臂代为拿下杠铃。在举动练习后，他卸下XOS，毫无喘气迹象。我问他感觉如何。“很好，”他说着耸了耸肩。
詹姆森演示的XOS大约是第4版。雅各布森带我参观一个房间，里面，前3套机械外衣原型像木偶一样挂在架子上。让我立刻联想到铁人的“装甲厅”———斯塔克保管他的铁甲衣的房间。第一件机械衣建造于2002年，没有动力。萨科斯小组建造它的目的，是证明外骨骼能像人体一样自如行动。雅各布森把一名工程师绑在衣服内，让他尝试各种复杂动作，比如踢球、跑步、爬进汽车驾驶室。通过这一系列实验，他们证实在恰当的地方采用了恰当关节。
让这些关节以恰当的速度和力量开合则比较困难。2003年，萨科斯开始用水压驱动传动器做人工肌肉。这一方法并非他首创。事实上，另一位外骨骼研究者认为，XOS对水压装置的依赖最终将导致它的失败。这位不愿透露姓名的工程师没有亲眼见过XOS，只是在YouTube上见过一个新闻短片。他说，水压装置太耗电。他认为，电传动器比较好，因为它们消耗能量与行动相符。但是，雅各布森不耐烦地反驳了这种批评。“你喜欢你的汽车刹车吗？你是否希望你乘坐的飞机着陆系统正常工作？它们都是水压的。”之后他又补充说，他已经解决了能量浪费问题。但是他不愿解释细节，只是说萨科斯重新设计了控制液体流动的阀门，使之只在需要的情况下才启动，所以在机械衣运动的情况下才消耗能量。
虽然在举重项目上令人刮目相看，XOS并没有达到Darpa的全部目标。它不能使你腾空灌篮，不能帮你跑得更快，还不能把你变成赫拉克勒斯（大力神）。但是，奥布瑟克说，Darpa当初的目标之一就是看它开列的愿望清单上是否有一项能够实现。在3个参加该项目的团队中（萨科斯、奥克里奇国家实验室和加州大学伯克莱分校），XOS于2005年脱颖而出，最接近五角大楼构想的，成为美军批准进入下一阶段研究的全身外骨骼。萨科斯已经获得陆军1000万美元经费，覆盖两年研究。
詹姆森再次穿上XOS，演示放松锻炼。我看着这套150磅重的机器外衣像影子一样模仿他的每个动作，而它们之间只有6个关节互相接触，想象到秒在每个感应器和中央处理器之间流动的海量数据，眼前的情景精彩程度不亚于《钢铁侠》影片中的特效。我几乎忍不住设想詹姆森飞身冲破房顶。但是，这不可能发生。要冲出洞穴，首先得切断连接XOS的电线。 外骨骼研究者的世界狭小、秘密、不乏明争暗斗。虽然，可能并不了解对手装置的工作原理，仍然会不失时机地冷嘲热讽。最常见的攻击方法是，“你问他打算怎么提供动力。”XOS和美国实验室中其他两套比较领先的外骨骼试图从不同的角度攻克这个难题。雅各布森决定，首先建造一套相当能干的衣服，然后再钻研如何给它提供4至24小时动力（Darpa提出的最低动力要求）。在我所见的所有演示中，詹姆森和XOS都连接着一个水力泵，通过它从外部电源获得电能。这套衣服可以用电池驱动，但是每次只能工作40分钟。另外两位外骨骼研究者———麻省理工学院的休·赫耳教授和加州大学伯克莱分校的哈马甬·卡兹鲁尼———已经开始解决动力问题。
赫耳正试图建造一台脚力驱动的机器，尽可能节省能源———启动时只需2瓦特，相当于便携收音机的耗能———但却能支持穿戴者所背负80磅重量的80%.设计由于会影响穿着者的步态，穿上后消耗能量比没有穿时略多。但是，赫耳相信，在不久的未来，他能够改进机械结构，让机器最终帮助节省而不是消耗穿着者的体力。最终，他设想这套装置被用于娱乐，周末时，人们穿着它去爬山，奔跑一天也不觉得累。如果说赫耳的设想还比较遥远，卡兹鲁尼则向我暗示，在解决动力方面，他已经走到一半。
卡兹鲁尼说他的“人载重器”（HULC）下肢外骨骼可以连续工作20小时。它使穿着者能背负100磅重物，但却少消耗15%的氧气。
卡兹鲁尼的装置还不能对外演示。他只肯透露该系统的原理类似混合动力汽车。混合动力车转化刹车产生的能量用于给电池充电。HULC利用步行者换脚时地面传回的能量。行走这一动作本身就足以产生源源不断的动能。他已获得国家标准和技术学院提供的200万美元经费，用于改进系统。最终，HULC将帮助有行动障碍的人恢复行走。“这不是一台战争机器，”他说，“我们的机器可能替代轮椅。”
XOS最有力的竞争者也是一台医疗设备，但是位于太平洋彼岸的日本。2004年日本机器人专家山海嘉之创建了一个叫Cyberdyne的公司（和电影《终结者》中导致机器人革命的公司同名），推销他的全身机械外骨骼HAL-5.它没有采用XOS式的压力感应器，而是把感应器附着到穿着者身上，接收他（她）的肌肉信号，以确定他的行动意图。这套机械外衣的控制系统能够学习、模仿穿着者的自然姿态。这意味着，至少需要30分钟时间，两者才能协调一致———不能指望一穿上就行动自如。但是，HAL-5的主要用途是康复治疗辅助工具和护士的助手，所以半个小时的培训时间不构成问题。穿上这套电池驱动的大力服后，护士们能轻松抱起粗壮的病人，仿佛抱小孩一样轻松。山海嘉之已开始将HAL-5出租给顾客。 在《钢铁侠》漫画中，超级英雄被打倒，躺在敌人老巢的地板上，头盔内的显示器向他通报糟糕消息———电快用完了。但是仍然还有希望。他把手指插进混凝土地板，找到一条电线，迅速完成充电。
不幸的是，在现实世界，外骨骼充电要麻烦得多。因此，战场上的第一个XOS甚至可能是连接电缆的。奥布瑟克设想，这个原始版本更可能是一名工兵而非战士。连接上军舰或军车上的电源后，XOS可帮助一名士兵迅速从装载重武器的直升飞机上卸货，或者修复履带断裂的坦克。虽然美国陆军希望在2009年前，在战场上实验有线版的XOS，雅各布森和同事们仍在紧张研制自带电力版。
今年夏天，萨科斯将和一家引擎设计公司合作，开发一台能够连续几小时给XOS供电的发动机。此外，雅各布森不愿透露更多。他更愿意谈论另一个更有意思的挑战———与其建造强大发动机，不如减少XOS的能源胃口。
雅各布森给我演示了一台新的节省能量的机械腿，它模仿人腿驱动方式设计。行走时，我们的髋部产生了最大部分能量，当腿超前迈时，膝盖和其部位的小肌肉完全放松，确保我们的脚落到地面理想的位置。这种自由摆动技巧相当节省能量。卡兹鲁尼和赫耳已经把它设计进各自的下肢外骨骼中。雅各布森正将它设计进未来版本的XOS.“下一步，”他说，也许在几年后，“将实现用1至3马力实现行走的目标。”此时只需要一个便携电池组就能提供持久动力。
雅各布森把今天的版本看成一个基础模型，最终它将改造成各种版本，执行不同任务，无论是在医院里还是战场上。未来的模型甚至可能完全自动。“你走出去，告诉它，‘你自己走去那幢大楼吧，因为我懒得走’。”
后来，走过萨科斯公司大厅时，我看见平板电视上正放映用动画片描绘的未来XOS.在一个片段中，穿着XOS的士兵肩扛导弹，飞身跳过高墙，甚至能做优雅的后空翻。虽然包裹在机械骨骼中，他们看上去像橄榄球侧卫一样灵活。他们看上去像铁人。

『叁』 液压泵，马达的发展趋势

近年来,随着液压技术不断向高压、大功率方向发展及人们对环境保护的日益重视,要求液压执行元件具有噪声低、污染小、运转平稳等特点向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，液压马达主要的应用趋势将集中在以下几个方面：

1、减少能耗,充分利用能量

液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：

①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。

②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。

③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。

④发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。

⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。

⑥为及时维护液压马达，防止污染对马达寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。

内容选自产业研究报告网发布的《2012-2016年中国液压马达行业深度调研与发展前景预测研究报告》

2、主动维护

液压马达维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。要实现主动维护技术必须要加强液压马达故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压马达故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压马达故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压马达只需修改和增减少量的规则。另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。

3、机电一体化

电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压马达柔性化、智能化，改变液压马达效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：

(1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。

(2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。

(3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。

(4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。

(5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。

液压行业：液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。

气动行业：产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。
参考http://www.chinairr.org/view/V06/201301/05-118172.html

『肆』 传动系统的类型

汽车传动系可按能量传递方式的不同，划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。汽车传动系按照结构和传动介质分，其型式有机械式、液力机械式、静液式（容积液压式）、电力式等。
机械式传动系
机械式传动系结构简单、工作可靠，在各类汽车上得到广泛的应用。其基本组成情况和工作原理：发动机的动力经离合器、变速器、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后面的驱动轮。并与发动机配合，保证汽车在不同条件下能正常行驶。为了适应汽车行驶的不同要求，传动系应具有减速增扭、变速、使汽车倒退、中断动力传递、使两侧驱动轮差速旋转等具体作用。
液力传动系
液力传动系组合运用液力和机械来传递动力。在汽车上，液力传动一般指液传动，即以液体为传动介质，利用液体在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。
动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。液力偶合器只能传递扭矩，而不能改变扭矩的大小，可以代替离合器的部分功能，即保证汽车平稳起步和加速，但不能保证在换档时变速器中的齿轮不受冲击。液力变矩器则除了具有液力偶合器的全部功能外，还能实现无级变速，故应用得比液力偶合器广泛得多。但是，液力变矩器的输出扭矩与输入扭矩的比值范围还不足以满足使用要求，故一般在其后再串联一个有级式机械变速器而组成液力机械变速器以取代机械式传动系中的离合器和变速器。
液力机械式传动系能根据道路阻力的变化自动地在若干个车速范围内分别实现无级变速，而且其中的有级式机械变速器还可以实现自动或半自动操纵，因而可使驾驶员的操作大为简化。但是由于其结构较复杂，造价较高，机械效率较低等缺点，除了高级轿车和部分重型汽车以外，一般轿车和货车很少采用。
静液式传动系
静液式传动系又称容积式液压传动系。主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。发动机的机械能通过油泵转换成液压能，然后由液压马达再又转换为机械能。在图示方案中，只用一个水磨石马达将动力传给驱动桥主减速器，再经差速器、半轴传给驱动轮。另一方案是每一个驱动轮上都装一个水磨石马达。采用后一方案时，主减速器、差速器、和半轴等机械传动件都可取消静压式传动系由于机械效率低、造价高、使用寿命和可靠性不够理想，故只在某些军用车辆上开始采用。
电力式传动系
电力式传动系主要由发动机驱动的发电机、整流器、逆变装置（将直流电再转变为频率可变的交流电的装置）、和电动轮（内部装有牵引电动机和轮达减速器的驱动轮）等组成。电力式传动系的性能与静液式传动系相近，但电机质量比油泵和液压马达大得多，故只限于在超重型汽车上应用。[2]

『伍』 液压传动的应用

“液压与气动传动”是机械类及其自动化专业的 技术基础课程 。通常来讲，一般的机械设备是由动力装置，传动装置，工作执行装置和控制操纵装置组成。传动装置有机械传动，电力传动，液压传动，气压传动和它们的组合等形式。液压传动是与机械传动，电力和气压传动等相并列的一种传动形式，是机械设备设计、使用和维护所必须掌握的技术和知识。让学生掌握液压与气压传动的基础知识，掌握各种液压和气动元件的工作原理、特点、应用和选用方法，熟悉各类液压与气动基本回路的功用、组成和应用场合，了解国内外先进技术成果在机械设备中的应用。
液压传动和气压传动称为流体传动 ， 是根据 17 世纪帕斯卡 提 出的液体静压力传 动 原 理 而发展起来的一门新兴技术 ， 是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的 重要 标志。
1795 年英国约瑟夫·布拉曼 (Joseph Braman,1749 -- 1814) ，在伦敦用水作为工作介质 , 以水压机的形式将其应用于工业上 , 诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将工作 介质水改为油 , 又进一步得到改善。
第一次世界大战 (1914 -- 1918) 后液压传动广泛应用 , 特别是 1920 年以后 , 发展更为 迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间 , 才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年维克斯 (F.Vikers) 发明了压力平衡式叶片泵 , 为近代液压元件工业或液压传动 的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁·尼斯克 (G · Constantimsco) 对能量波动 传递所进行的理论及实际研究 ;1910 年对液力传动 ( 液力联轴节、液力变矩器等 ) 方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。
第二次世界大战 (1941 -- 1945) 期间 , 在美国机床中有 30% 应用了液压传动。 应该指出 , 日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动 ,1956 年成立了 “ 液压工业会 ” 。近 20~30 年间，日本液压传动发展之快，届世界领先地位。
液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工。业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
气压传动的应用历史悠久。从 18 世纪的产业革命开始 , 气压传动逐渐被应用于各类行业中 。 如矿山用的风钻 , 火车的刹车装置等。而气压传动应用于一般工业中的自动化、省力化则是近些年的事情。目前世界各国都把气压传动作为一种低成本的工业自动化手段。国内外自 20 世纪 60 年代以来 , 气压传动发展十分迅速 , 目前气压传动元件的发展速度已超过了液压元件 , 气压传动已成为一个独立的专门技术领域。
气压传动技术应用也相当普遍，许多机器设备中装有气压传动系统，在工业各领域，如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等，气压传动技术已成为基本组成部分。在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位。
目前 , 它们分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时 , 由于与微电子技术密切配合 , 能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率并加以准确的控制 , 从而更使得它们在各行各业中发挥出了巨大作用。
应该特别提及的是 , 近年来 , 世界科学技术不断迅速发展 , 各部门对液压传动提出 了更高的要求。液压传动与电子技术配合在一起 , 广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震予测及各种电液伺服系统 , 使液压传动的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压传动发展的动向 , 概括有以下几点 :
1. 节约能源 , 发展低能耗元件 , 提高元件效率 ;
2. 发展新型液压介质和相应元件 , 如发展高水基液压介质和元件 , 新型石油基液压介质 ;
3. 注意环境保护 , 降低液压元件噪声 ;
4. 重视液压油的污染控制 ;
5. 进一步发展电气－液压控制，提高控制性能和操作性能 ;
6. 重视发展密封技术，防止漏油 ;
7. 其它方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。

液压传动的优缺点及应用

1 液压传动的特点
优点：独特之处--力大无穷（P=32MP 以上）

缺点： 不宜远距离传递
1） 泄漏严重〈 不宜保证严格的传动比
污染地面
2） 对T变化敏感
3） 难于检查故障

2 气压传动的特点
取之不尽，用之不竭，且无污染，低成本，综合自动化，但功率较小。

【开始演示】图略。

3 液压与气压传动的应用和发展

发展应用：

1) 液压传动从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生，已有200多年的历史, 但由于没有成熟的 液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下发展缓慢，几乎停滞 气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助燃。从18世纪的产业革命开始逐渐应用于各类行业中。
2）上世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压元件，并首先应用于机床。
3）上世纪50、60、70年代，工艺水平很大提高，液压与气压传动技术也迅速发展，国民经济各个领域，从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有液压与气压传动术，且其水平高低已成为一个国家工业发展水平的标志。
如：火炮跟踪、飞机和导弹的动、炮塔稳定、海底石油探测平台固定、煤矿矿井支承、 矿山用的风钻、火车的刹车装置、液压装载、起重、挖掘、轧钢机组、数控机床、多工位组合机床、全自动液压车床、液压机械手等等。
我国液压与气压传动技术从60年代开始发展较快，但其发展速度远远落后于同期发展的日本,主要由于工艺制造水平跟不上，新产品研制开发和发达国家不差上下，但制造比较困难，希望在坐各位能用自己所学为液压与气压传动技术作出贡献。
发展趋势： 向高压、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，向用计算机控制的机电一体化方向发展。

总之： 流体技术+电气控制，
好比老虎插上翅膀，
而今同计算机控制相结合，
又将进入一个崭新的历史阶段。