2 2
速度v2为：
q v v2 A2
q v 2 2 (D d ) 4
第三章 液压缸
(3 —18)
v2
F2
q
称为速度比，并记为 v ，即：
工程实用上常把两方向上的速度v2和v1的比值
v2 v v1
1
d 2 1 D
v 1 （3—19 ） dD v
第三章 液压缸
2) 双作用单活塞杆式液压缸
如图所示，单杆活塞缸也有缸固定式和杆固
定式两种安装方式，无论是缸固定式还是杆固定 式，其工作台的最大活动范围都是活塞(缸筒)有 效行程L 的2 倍。
单杆活塞缸由于左右两腔的有效工作面积不
相等，所以两腔所产生的推力和左右方向的速 度不相等。
—工作台
—缸筒
3—活塞
v

4
q v
(
D d
2
2
)
F

4
( D d )( p1 p2 )m
2 2
v
1


q v D
2
4
2 2 2 F1 [ D p1 ( D d ) p2 ]m 4
q v 2 2 2 v2 2 2 F2 [( D d ) p1 D p2 ]m ( d ) 4 4 D
第三章 液压缸
3、 差动油缸( cylinder with differential)
1）差动连接——当双作用单杆液压缸左右两腔同时 通压力油时，由于油缸左、右两腔的有 效工作面积不相等，两腔的推力也不相 等，从而产生差动运动，这种油路的连 接形式称差动连接。
（简单定义差动连接——双作用单杆油缸左右两腔相
q
q
双 作 用 双 杆 液 压 缸 固 定
工作台的最大活动范围是活塞有效行程L 的3 倍。
—缸筒
v F
—活塞杆
—活塞
—工作台
v F
q
q
双 作 用 双 杆 活 塞 杆 固 定
工作台的最大活动范围是缸有效行程L 的2 倍
第三章 液压缸 ④ 双作用双活塞杆式液压缸的图形符号
⑤ 双作用双活塞杆式液压缸的特性归纳:
第三章 液压缸 * 液压缸的类型
液压缸有多种形式，按其作用方式分类，分为 单作用式和双作用式两大类。 单作用液压缸是指利用液压油推动活塞(柱塞) 作一个方向运动，而反向运动则依靠重力或弹簧 力等实现。 双作用
第三章 液压缸
液压缸按结构型式不同分类

活塞式 柱塞式 摆动式 伸缩式
活塞式液压缸 (piston cylinder) 应用最多。
2 2
2
D 2d , d 0.707 D
结论 ： 把活塞杆的直径d做成活塞直径D的0.707倍的双 作用单杆缸，采用差动连接，可有速度v3，反向运动非差 动连接 ， 可有速度v2 ， 且可得到正反向运动速度相等 v2=v3。
第三章 液压缸
2）差动油缸
定义： 结构尺寸满足d=0.707D的双作用单杆的液压缸 称为差动油缸。
双作用活塞式液压缸特性归纳
进油方向不同时速度和推力的公式相同 缸固定与杆固定的图形符号相同
双杆
缸固定与杆固定时工作台的最大活动范围 不相同
进油方向不同时速度和推力的公式不相同 缸固定与杆固定的图形符号相同
单杆
缸固定与杆固定时工作台的最的大活动范围 相同
速度和推力的计算公式
速度计算公式 双杆 以无 杆腔 进压 单 力油 杆 以有 杆腔 进压 力油 推力计算公式
第三章
§3—1
§3—2
液压缸（Oil
cylinder）
移动式液压缸
摆动式液压缸
本 章 重 点
1、活塞式液压缸和柱塞式液压缸；
2、双作用单活塞杆液压缸；
3、差动连接和差动油缸。
本 章 难 点
1、液压缸的运动状况、缸固定和杆固定的特点；
2、双作用单活塞杆液压缸的推力及速度的计算 ；
3、差动油缸的设计及计算。
2 2
（3—13）
式中： A— 液压缸的有效工作面积； m — 液压缸的机械效率；
v— 液压缸的容积效率；
d — 活塞杆的直径； p1— 进油腔压力；
D — 活塞的直径； q — 输入液压缸的流量； p2— 回油腔压力。
v F
4—工作台(不属于液压缸组成部分) 4
v F
1—缸筒 3—活塞
2—活塞杆
活塞式液压缸

单作用 双作用

双作用双活塞杆
双作用单活塞杆
1、单作用活塞式液压缸 (one-way cylinder)
单作用活塞缸——工作时靠压力油推动，返回时靠
自重(或弹簧)的作用实现。 单作用式伸缩缸动画 1）图形符号
第三章 液压缸
2）结构：
由1缸体、2活塞、3活塞杆、密封、4缸盖等组成
1
2
单柱塞缸

第三章 液压缸
单向液压驱动，回程靠外力。
a)
如上图a)所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动， 反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求 往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两个柱 塞缸分别完成相反方向运动。如图b)所示。
双柱塞缸
第三章 液压缸
双向液压驱动
第三章 液压缸
b)
第三章 液压缸
[q

4
( D d )v3 ]v
2 2

4
(3—21)
D
2
解得
v3
q v A1 A2

q v A3

q v
2 d 4
(3—22 )
（忽略两腔连通油路的压力损失 p2 p1时）
F3 p1 ( A1 A2 )m p1 A3m p1
(3—20)

4
d m
二、柱塞式液压缸 p72
1、柱塞式液压缸的特点
第三章 液压缸
柱塞式液压缸为单作用缸，即工作时靠压力油 推动，返回靠弹簧或自重完成。 优点： 缸内壁不需精加工、工艺性好、成本低、制造容易。 应用：行程较长的场合，如导轨磨床、龙门刨床。若 要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两 个柱塞缸分别完成相反方向运动。
(3—16)
v1
F1
q
② 压力油进入有杆腔(以有杆腔作为工作油腔) 推力为F2，速度为v2，即：
2 2 2 F2 ( p1 A2 p2 A1 )m [( D d ) p1 D p2 ]m（3—17） 4
若不计回油压力,p2=0，则：
F2

4
( D d ) p1m A2 p1m
差动油缸图形符号为：
第三章 液压缸
差动油缸的特点：
1. 具有双作用单杆的液压缸的特点；
2. 具有d=0.707D结构尺寸；
差动油缸的意义：
在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔，采用 差动连接，有正向运动速度v3，以有杆腔为工作油腔， 不能采用差动连接，可以得到反向运动速度v2，且可 使正反向运动的速度相等（v2=v3）。
* 液压缸的特点和作用
第三章 液压缸
液压缸是液压传动系统中的执行元件，它的作用是将 液压能转换为机械能，驱动工作机构作直线往复运动或 往复摆动。 前一章所学的液压马达也是一种执行元件，它是将输 入的压力油使输出轴作旋转运动，将液压能转换成连续 回转的机械能。 液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液压 系统中广泛应用。
第三章 液压缸 ② 活塞杆固定式工作原理(如图)
a
p1 q
b p2
压力p1 的液压油从孔口a 流入缸左腔，缸筒和工作台 从右向左运动，缸右腔的油液(p2)则从孔口b 流出，改 变进油方向，液压油从b口流入缸右腔，缸体向右运动。
③ 推力及速度计算
第三章 液压缸
双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的
—活塞杆
工作台的最大活动范围是有效行程L 的2 倍 双作用单杆活塞缸缸固定式
—缸筒
3—活塞
4—工作台
—活塞杆
工作台的最大活动范围是有效行程L 的2 倍
双作用单杆活塞缸杆固定式
A1
A2
v1 F1
v2 F2
双作用单活塞杆液压缸
① 压力油进入无杆腔(以无杆腔作为工作油腔) 压力油为p1进入无杆腔，推动活塞向右运动速度 为v1，回油压力p2，则推力F1为：
(直径用d 表示)，故其左右两腔的有效工作面积也是
相等的(缸筒直径用D 表示)。当进入液压缸的流量
相同时，其往返(正反)速度相等；
v
q v A


4
q v
(D 2
d
2
)
（3—14）
第三章 液压缸
当进入液压缸的压力相同时，正反两方向的推力相等；
F A( p1 p2 )m

4
( D d )( p1 p2 )m
(1) 计算公式： 无论是缸固定还是杆固定计算速度和推力的公式相同； (2) 图形符号： 无论是缸固定还是杆固定图形符号相同；
(3) 最大活动范围： 缸固定、杆固定时工作台的最大活动范围不同； (缸固定3L,杆固定2L)；
(4) 应用： 缸固定安装方式占地面积大，常用于小型机床(设备)。 杆固定占地面积较小，适用于中型及大型机床(设备) 。
2 2 2 F1 ( p1 A1 p2 A2 )m [ D p1 ( D d ) p2 ]m（3—15） 4
若不计回油压力，p2=0，则：
F1

4
D p1m A1 p1m
2
若输入的油液流量为q，则速度v1为： 第三章 液压缸
v
q v q v 1 2 A1 D 4