本书是产教融合课程教材，主要内容包括绪论、液压流体力学基础、液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件、液压传动基本回路、液压传动系统分类与典型系统、液压传动系统设计、电液伺服与比例控制、气压传动基础、气源装置与气动元件、气压传动基本回路、典型气动系统与气动系统设计、液压与气动系统建模仿真等15章。主要章节按照一般理论阐述和工程实例展示的框架撰写，选材囊括了当今行业领域的科技发展新成果。内容阐述直白和直观；注重基础和一般性规律的归纳；强调产学融合的工程实践性；注重新方法和新手段的应用。本书不仅适合机械类专业的初学者，对已有较多液压气动行业从业经验的工程技术人员同样有帮助。可作为高等院校的专业教材，也可供液压气动行业工程技术人员参考。

本书是产教融合课程教材，内容阐述直白和直观；注重基础和一般性规律的归纳；强调产学融合的工程实践性；注重新方法和新手段的应用。

前言近些年，移动互联网的发展使其成为信息传播的主渠道，年轻一代习惯于从手机或平板计算机上查看问题答案。有人调侃，手机是身体的一部分。目前Chat GPT 产生的大众热度还在持续，人们向其提问的任何专业领域问题都可以得到具有一定合理性的回答。计算机端或手机端均可以访问AI大模型入口。依靠移动互联网和人工智能等，人们获得回答或答案变得容易且廉价。当前，工业4.0已经有了长足的进程，后工业时代扑面而来，世界处于一个科技快速变革的时期。知识及其价值被重新定义，知识或数据的传播方式与以往相比有了很大的不同。产业界对从业者的知识储备需求发生了变化，对从业者的技能需求也发生了改变。为此，肩负人类职业启蒙重任的大学教育需要改变，以便适应社会的新需求。与大学课程教学改革相配套的教材也需要改变，从而更好地服务于社会发展的需要，满足人才培养的需求，帮助学生的成长与发展。液压与气动领域也不能幸免。在上述背景下，面向新读者和新需求，作者立足于当代液压与气压传动的现实和成果，再次重温20世纪70年代以来液压与气压传动方面的书籍，尝试理解行业发展的规律与脉络，编写一本用于液压与气压传动课程日常教学的新书。试图在有限的学时内帮助读者掌握必要的液压与气动专业基础知识，拓展读者对现代液压与气动行业科技现状的认知。本书主要特色如下：（1）梳理主干，提纲携领概括阐述每种液压元件，将其共性内容精炼为一般性理论，便于读者迅速抓住事物的理论本质，如主要结构、基本原理和关键技术等。（2）产品解析，产学融合结合液压与气动行业现状讲述元件的主要技术参数和典型液压与气动元件，帮助读者认知工程应用的基础条件，切实实施产学融合的教材建设。（3）特性曲线，技术现实介绍典型液压气动元件产品的特性曲线，藉以表达该液压气动元件当前的技术现状。（4）点明关键，理解全局受限于篇幅和学时计划，面对初学者的零基础，需要点明液压元件案例的技术关键，为他们的继续深入学习点亮一座灯塔，创造机遇，帮助读者理解液压与气压传动技术的全貌。（5）基础扎实，结合仿真既讲述液压与气压传动系统手工设计的流程与方法，也阐述液压与气压传动系统计算机仿真的理论与方法。在第1章引入液压系统定量分析与数学建模知识；在第15章集中阐述液压系统计算机仿真的理论与方法，并结合仿真软件展示了液压与气压系统仿真案例。（6）深讲滑阀，喻插装阀相比较，螺纹插装阀是新型液压元件，它们的原理与普通液压阀相同或相似，但结构更为复杂，直接向初学者讲解螺纹插装阀结构则需要较多篇幅和课时。本书通过深入阐述滑阀的一般理论，提高读者认知其他类型阀的能力，直至融会贯通螺纹插装阀。（7）深耕理论，课程交叉基础理论深挖与新知识层面拓展相结合。例如，用方块图阐述压力控制阀的工作原理，表明压力控制阀和调速阀的反馈控制机理，提升读者对其工作原理的认知深度，帮助读者理解液压阀啸叫现象的物理本质。（8）跟进国标，图文并茂符号、术语等阐述执行现行标准。液压气动元件及回路的图形符号执行现行国际和国家标准。术语、概念和文字描述等也参考现行标准进行规范化和标准化处理。通过附录的中文与英文术语对照，帮助读者准确地理解中文术语的含义。（9）展示先进，继往开来在可行的限度内，尽量多采用先进液压技术内容替换陈旧内容，呈现液压行业的现代科技氛围。汲取20世纪70年代以来的典型教材之精华，传承液压与气压传动的经典，开拓教材的现代化。实施产教融合课程教材建议，哈尔滨第一机械集团研究员级高级工程师李清波审阅书稿。张东煜编写第11～14章，其余章节由常同立编写，常同立统稿并任主编。限于编者的水平，书中难免有错误与不妥之处。实事求是地说，这本书稿与编者的理想尚有距离，本着分享素材和方便教学工作的目的，将书稿付印，欢迎读者、同仁、学友、师长多多批评指正。参考文献在书中多数非直接引用，多用作启示和指导，体现在书中的思想方法等方面。编者尽量将一些案头常读参考文献都列于书后，但难免会有遗漏，这里一并对文献作者的贡献表示感谢！编者2025.5

常同立，教授，早期在国有企业军品研究所从事装甲车辆（动力传动和液压系统及元件）设计、试验等研发工作。从教以后，曾担任机械电子工程专业主任，努力从事专业建设和课程建设工作。目前开设本科双语课程2门，硕士双语课程2门。本科课程：工程流体力学，液压与气压传动，液压比例与伺服控制技术（双语），机电仿真系统技术与MATLAB（双语），工程实训I，工程实训II硕士课程：伺服驱动与控制（双语），机电液一体化系统仿真技术（双语）

目录前言第1章绪论11.1液压传动、气压传动与动力传动11.1.1机器的动力传动11.1.2液压传动与液压技术的基本概念41.2液压传动的工作原理及系统组成51.2.1液压传动的工作原理61.2.2液压传动系统的组成61.2.3液压传动元件的图形符号71.3液压传动系统定量分析与数学建模71.3.1理解液压传动系统的两条基本观念91.3.2液压传动系统数学模型101.3.3液压传动系统定量分析与数学建模小结111.4液压与气压等传动方式特点111.4.1液压传动的特点111.4.2气压传动的特点131.4.3机械与电力传动的特点141.5液压与气压传动发展历程及趋势161.5.1发展历程161.5.2液压技术的工业4.0201.5.3发展趋势201.6液压与气压传动的应用211.6.1应用分析221.6.2典型液压传动应用案例241.6.3典型气压传动应用案例261.7本章小结30思考题与习题30第2章液压流体力学基础312.1液压系统工作介质312.1.1液压系统工作介质的性质312.1.2对液压系统工作介质的要求352.1.3液压系统工作介质的分类与选用352.1.4液压系统的污染度控制382.2液体静力学432.2.1液体静压力及其特性432.2.2液体静力学基本方程432.2.3压力的表示方法及单位452.2.4帕斯卡原理472.2.5液体静压力对固体壁面的作用力472.3液体运动学482.3.1基本概念482.3.2连续性方程512.4液体动力学522.4.1伯努利方程522.4.2动量方程582.5管路流动602.5.1流态、雷诺数602.5.2直管中液体层流流动时的压力损失632.5.3直管中液体紊流流动时的压力损失642.5.4局部压力损失652.5.5管路系统中的总压力损失与压力效率652.6孔口流动662.6.1流经薄壁小孔的流量662.6.2流经细长小孔的流量672.6.3液压阀口682.7缝隙流动692.7.1平行平板的间隙流动692.7.2圆柱环形间隙流动722.7.3流经平行圆盘间隙径向流动的流量742.7.4圆锥状环形间隙流动752.8空穴与气蚀752.8.1液压油液的空气分离压和饱和蒸气压752.8.2液压元件中的空穴现象机理762.8.3减小空穴现象的措施772.9液压冲击782.9.1液压冲击产生的原因782.9.2阀门迅速关闭液体运动突然改变产生的液压冲击782.9.3运动部件制动产生的液压冲击802.9.4减小液压冲击的措施812.10本章小结81思考题与习题81第3章液压动力元件843.1液压泵一般理论843.1.1功用与分类843.1.2主要结构、工作原理及技术关键853.1.3产品性能描述主要技术参数913.2柱塞泵973.2.1轴向柱塞泵973.2.2径向柱塞泵1043.3叶片泵1073.3.1双作用叶片泵1073.3.2单作用叶片泵1103.4齿轮泵1123.4.1外啮合齿轮泵1123.4.2渐开线内啮合齿轮泵1163.4.3摆线内啮合齿轮泵1183.4.4螺杆泵1203.5变量泵的变量调节1223.5.1外反馈限压式变量叶片泵1233.5.2恒压柱塞变量泵1253.5.3流量控制柱塞变量泵1263.5.4恒功率柱塞变量泵1273.5.5变量泵的变量调节小结1283.6液压源1293.7本章小结129思考题与习题130第4章液压执行元件1314.1液压马达1314.1.1液压马达一般理论1314.1.2液压马达主要技术参数1354.1.3典型液压马达1414.2液压缸1444.2.1液压缸一般理论1444.2.2液压缸主要技术参数1514.2.3典型液压缸1564.3本章小结160思考题与习题160第5章液压控制元件1625.1液压阀一般理论1625.1.1液压阀的功能与分类1625.1.2性能期望1635.1.3基本技术参数1645.1.4液压阀的连接与阀组1655.2单向阀和梭阀1705.2.1普通单向阀1705.2.2液控单向阀1715.2.3梭阀1745.2.4双液控单向阀（双向液压锁阀）1745.2.5充液阀1755.2.6单向阀和梭阀小结1775.3方向控制阀1775.3.1方向阀一般理论1775.3.2典型滑阀式方向阀1905.3.3多路方向阀1925.3.4方向控制阀小结1945.4压力控制阀1945.4.1溢流阀、安全阀1955.4.2减压阀2045.4.3顺序阀2135.4.4减压溢流阀2215.4.5压力开关（压力继电器）2235.4.6压力控制阀小结2245.5流量控制阀2245.5.1节流孔口的流量特性及调速原理2255.5.2普通节流阀2275.5.3调速阀2305.5.4截止阀2355.5.5流量控制阀小结2365.6本章小结236思考题与习题237第6章液压辅助元件2386.1液压油箱2386.1.1功能、分类和结构2386.1.2设计关键2406.2蓄能器2416.2.1功能、分类和工作原理2426.2.2主要性能与参数2466.2.3蓄能器的容量计算2466.2.4选用与安装2476.3过滤器2486.3.1功能、工作原理、分类和结构特征2486.3.2主要性能与参数2526.3.3安装位置与选型2546.4热交换器2556.4.1冷却器2556.4.2加热器2566.5管道及管接头2576.5.1管材2576.5.2管接头2596.6密封2606.6.1密封装置的要求2606.6.2密封装置的类型与特点2606.7本章小结264思考题与习题264第7章液压传动基本回路2657.1压力控制回路2667.1.1调压回路2667.1.2减压回路2687.1.3增压回路2697.1.4卸荷回路2707.1.5保压回路2727.1.6平衡回路2737.2速度换接与调节回路2757.2.1速度换接与调节原理2757.2.2速度换接回路2767.2.3节流控制回路（减速回路）2797.2.4容积调速回路2897.2.5容积节流控制回路2957.3单液压执行元件动作控制回路2987.3.1换向回路2987.3.2浮动回路2997.3.3锁紧回路2997.4多液压执行元件动作控制回路3007.4.1同步回路3017.4.2顺序动作回路3027.4.3互不干扰回路3047.4.4多路阀控制回路3057.5本章小结306思考题与习题306第8章液压传动系统分类与典型系统3088.1液压传动系统分类3088.1.1开式回路和闭式回路3088.1.2单泵系统和多泵系统3108.1.3液压回路的集成连接3118.2典型液压传动系统3148.2.1单面卧式铣削组合机床工作台液压传动系统3148.2.2钢包绞车液压传动系统3178.2.3CTL600t压力机的液压传动系统3198.3本章小结323思考题与习题324第9章液压传动系统设计3269.1液压传动系统设计一般流程3269.2方案设计3279.2.1明确设计任务3279.2.2拟定系统方案，绘制液压系统原理图3309.3液压传动系统手工参数设计3349.3.1液压执行元件规格参数设计与元件选型3349.3.2液压泵参数设计与元件选型3369.3.3液压控制元件参数设计与选型3379.3.4管道参数设计3389.3.5液压传动系统的压力损失验算3389.3.6液压传动系统的总效率3399.3.7液压传动系统的热计算3409.4液压传动系统设计计算案例3409.4.1单面卧式铣削组合机床工作台液压传动系统设计3409.4.2钢包绞车液压传动系统设计计算3489.4.3压力机液压传动系统设计3519.5本章小结355思考题与习题355第10章电液伺服与比例控制35810.1电液伺服控制35810.1.1电液伺服控制系统原理与结构35910.1.2电液伺服阀36110.1.3位置电液伺服控制系统36810.1.4其他电液伺服控制系统37210.2电液比例控制概述37410.2.1电液比例控制及其分类37510.2.2电液比例控制产生及发展37610.2.3电液比例控制与液压传动（液压开关控制）的比较37710.2.4电液比例控制与电液伺服控制及液压传动的比较37810.3液压比例阀与比例放大器37910.3.1比例电磁铁37910.3.2比例方向阀38210.3.3比例压力阀38310.3.4比例流量阀38410.3.5比例放大器38610.4比例液压回路38710.4.1比例压力控制回路38710.4.2比例运动控制回路38910.4.3比例节流控制回路39410.5典型比例控制系统39510.5.1装备工作原理39510.5.2比例控制系统工作原理与结构分析39910.5.3比例控制系统结构特点40010.6伺服与比例液压控制系统设计40110.6.1电液伺服控制的一般设计流程40110.6.2开环电液比例运动控制的一般设计流程40110.6.3闭环电液比例运动控制的一般设计流程40210.7本章小结403思考题与习题404第11章气压传动基础40511.1空气的物理性质40511.1.1空气40511.1.2湿空气40711.2气体的状态变化40711.2.1理想气体状态变化方程40811.2.2气体状态变化过程及规律40811.3气体的流动规律40911.3.1气体流动的基本方程40911.3.2声速和马赫数41011.4本章小结411思考题与习题411第12章气源装置与气动元件41212.1气源装置41212.1.1气体加压装置41312.1.2压缩空气的净化装置和设备41412.1.3压缩空气的存储设备41612.1.4输气管道系统41712.1.5设备空气处理装置41812.2气动执行元件41912.2.1气马达42012.2.2气缸42212.3气动控制阀42512.3.1方向控制阀42512.3.2压力控制阀42912.3.3流量控制阀43012.3.4单向阀、梭阀、双压阀与快速排气阀43112.4气动辅助元件43312.5气动逻辑元件43412.5.1分类和特点43412.5.2气动逻辑元件功能43512.5.3逻辑元件的实现与应用43612.6真空元件43712.6.1真空发生器43712.6.2真空吸盘43812.7本章小结439思考题与习题439第13章气压传动基本回路44013.1气动压力与力控制回路44013.1.1气动压力控制回路44013.1.2气动力控制回路44213.2气动换向回路44313.2.1单作用气缸换向回路44313.2.2双作用气缸换向回路44313.2.3气马达换向回路44313.3气动速度调节与控制回路44313.3.1气阀调速回路44413.3.2气液联动速度控制回路44613.4其他气动回路44713.4.1安全保护回路44713.4.2往复回路44813.4.3多缸多位置控制回路44813.4.4同步回路44913.4.5延迟回路44913.4.6计数回路45013.4.7冲击回路45013.4.8真空吸附回路45113.5本章小结451思考题与习题451第14章典型气动系统与气动系统设计45314.1典型气压传动系统45314.1.1气动机械手气压传动系统45314.1.2全自动气动钻床气压传动系统45614.2气动系统设计一般设计流程46014.3气动行程控制逻辑回路设计46214.3.1气动逻辑回路设计任务46214.3.2信号-动作线图设计方法46414.3.3障碍信号去除方法46614.3.4逻辑原理图绘制46714.3.5气动系统回路原理图绘制46814.4本章小结469思考题与习题469第15章液压与气动系统建模仿真47115.1系统仿真和液压与气动系统仿真47115.1.1系统仿真概念与类型47115.1.2系统的研究与设计方法47215.1.3系统仿真对液压与气动系统分析设计方法的变革47415.1.4液压与气动系统仿真发展简史47515.1.5液压与气动系统仿真软件特点47615.1.6液压与气动系统建模仿真过程47715.2仿真模型与实际系统47715.3液压与气压传动系统Simscape软件仿真47815.3.1概述47915.3.2Simscape软件使用方法48015.3.3建模仿真过程48015.3.4案例一：液压传动系统仿真48115.3.5案例二：气压传动系统仿真48515.3.6液压与气压传动系统Simscape软件仿真小结48915.4液压与气压传动系统AMESim软件仿真48915.4.1AMESim软件概述48915.4.2AMESim软件使用方法49115.4.3建模仿真过程49215.4.4案例一：液压传动系统仿真49215.4.5案例二：气压传动系统仿真49615.4.6液压与气压传动系统AMESim软件仿真小结49915.5其他液压与气压传动系统软件简介49915.5.1Automation Studio49915.5.220-sim50115.5.3FluidSIM50215.6本章小结503思考题与习题503附录504附录A极简的反馈控制基本理论504附录B常用液压与气动元件图形符号506附录C常用单位换算表513附录DNAS1638516附录EISO 4406517附录F常用术语中英文对照518参考文献524