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视频标签：液压传动
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视频课题：人教版高中物理选修2-2第三章第3节液压传动-甘肃省 - 白银
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第三节 液压传动教学设计
学科素养：
一、知识素养：
1、掌握液压传动的基本工作原理及实质。 2、通过实例理解液压传动的基本组成。
二、能力素养：
1、掌握液压传动的优缺点。 2、理解液压传动系统。
三、情感素养：
1、通过液压传动机的工作原理，了解同类型的传动机器。
2、了解通过液压传动系统的内部构造，从而认识一些机器零件。
教学重难点：
重点：
液压传动机的工作原理。
难点：
液压传动机的工作原理和液压传动装置系统。
教材分析：
本节课是人教2003课标版高中物理选修2-2，第三章机械与传动装置的第三节液压传动内容。液压是机械行业、机电行业的一个名词，液压可以用动力传动方式，成为液压传动。液压也可用作控制方式称为液压控制，液压传动是以液体作为工作介质，利用液体的压力能来传递动力。液压控制是以有压力液体作为控制信号传递方式的控制。本节内容实用性强，在现实生活中随处可见，能激发学生学习物理的兴趣。是一节非常实用性课程，体现物理学科的特点。
导入新课：
（播放《新型的静态混合液压传动机器人》一段小视频，激发学生对本节课的好奇心。）
在传动装置中，除了机械传动外，液压传动，气压传动和电器传动。 液压传动的应用领域非常广泛，航天器、掘进器、潜艇，液压机，船闸等各方面。他们的运动控制都离不开技术。
一、液压传动原理： 让我们先观察两个实验现象：
一、观察下面的两个实验
1、将四周扎有针孔的软塑料瓶装满水，拧紧瓶盖，用于挤压塑料瓶，可以看到水从针孔向外喷射。
2、拧下瓶盖，再用手挤压软塑料瓶，观察水从针孔流出的情况。 结论：
观察实验现象知道，只有密闭的液体才能把它受到的压强向各个方向传递。密闭的液体在向各个方向传递压强时，也传递了压力。
二、研究压力与活塞横截面积的关系：
（让学生阅读课本，然后由学生自己动手演示得出实验结论。）
结论：
注射器活塞和砝码的总质量与横截面积的关系： 横截面积越大，砝码的质量越大。 1、压力的传递规律：
密闭的液体在平衡时，注射器的活塞和砝码的总质量跟截面面积成正比，即 m1／m2=s1／s2
或者是
F1／F2=s1／s2
在液压传动中，加在小活塞上的小压力可以在大活塞上得到大的压力。
这表明，在液压传动中，加在小活塞上的小压力可以在大活塞上得到大的压力。例如，大活塞的面积是小活塞面积的10倍，大活塞得到的压力是小活塞压力的10倍。 2、液压千斤顶：
液压千斤顶是根据上面的原理制成的起重装置。 3、液压千斤顶的工作原理：
（展示液压千斤顶，并用改进的液压千斤顶在课堂让学生亲自感受这种起重装置。）
大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1.小油缸2.小活塞3.单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10截止阀11流回油箱，重物就向下移动。 4、液压传动的性质：
液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压
次数 钩码（个数） 砝码 大活塞
质量
横截面积 小活塞
质量
横截面积
质量之比
面积之比
力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。 5、液压千斤顶的优点： （学生分组讨论回答小结）
结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便，因此，广泛运用于流动性的起重作业。
二、液压传动系统：
1、液压千斤顶传动系统：
液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面分析一种驱动工作台的液压传动系统。如下图所示，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。
1—工作台 2—液压缸 3—活塞 4—换向手柄 5—换向阀 6，8，16—回油管
7—节流阀 9—开停手柄 10—开停阀 11—压力管 12—压力支管 13—溢流阀 14—钢球 15—弹簧 17—液压泵 18—滤油器 19—油箱 2、机床工作台液压系统工作原理：
（用运flash动画形象的演示液压系统工作原理）
液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图a所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
如果将换向阀手柄转换成图b所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
3、液压系统的组成部分：
（设置为学生自读小组讨论回答总结）
从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：
（1）能源装置它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。
（2）执行装置它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。
（3）控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。
（4）辅助装置上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。
（5）工作介质传递能量的流体，即液压油等。
4、液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：
(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。
(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。
(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。
(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。
(5)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。
(6)液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。
(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 5、液压传动的缺点是：
(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。
(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变
化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。
(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。
(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。 (5)液压系统发生故障不易检查和排除。
课堂小结：
1、压力的传递规律：
密闭的液体在平衡时，注射器的活塞和砝码的总质量跟截面面积成正比。 2、液压千斤顶的工作原理： 以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。实质：是一种能量转换装置。 3、液压千斤顶的优点：
结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便 4、液压系统的组成部分：
（1） 动力部分—将机械能转换为液压能。 （2）执行部分—将液压能转换为机械能。
（3）控制部分—控制液体压力、流量和流动方向。
（4）辅助部分—输送液体、储存液体、对液体进行过滤、密封。 5、液压系统的优缺点：
（由学生自己展示自己创作的机械臂，理论联系生活实际，锻炼学生的动手能力。）
随堂练习：
一、简答液压系统的组成：
答：1、动力元件 即液压泵，它可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。
2、执行元件 其作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。
3、控制元件 如各种阀。其中有方向阀和压力 阀两种。 4、辅助元件 如油箱、油管、滤油器等。 5、传动介质 即液体。
二、分析并总结液压传动的优缺点： 答：优点：
1．体积小，输出力大且调节容易； 2．执行元件运动平稳； 3．易于实现过载保护；
4．速度调节容易且调速范围大； 5．易于实现自动化 。 缺点：
1.不能保证严格的传动比； 2.液压系统能量损失较大；
3.液压系统工作的稳定性易受温度的影响； 4.为减小泄漏损失，元件的加工精度要求较高； 5.液压系统出现故障的原因复杂，查找困难。 三、举例说明液压传动的应用：
答：
工程机械：挖掘机、推土机、装载机 机床工业：组合机床、锻压机床 农业机械：拖拉机、收割机 汽车工业：汽车、摩托车 冶金机械：轧钢机、高炉 塑料机械：注塑机
灌装机械：食品包装机、化肥包装机 其他
（最后用运小视屏拓展视野，进一步激发学生学习物理的兴趣。学好科学，将来为人类社会做出贡献。）
作业布置：
课后问题与练习1.2两题。
板书设计：
液压传动
一、 液压传动原理：
1、压力的传递规律： 2、液压千斤顶：
3、液压千斤顶的工作原理：
二、液压传动系统：
1、液压千斤顶传动系统：
2、机床工作台液压系统工作原理： 3、液压系统的组成部分： 4、液压传动系统的优、缺点：
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
