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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Manring, Noah

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2005-4

价格:1158.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471693116

丛书系列:

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《动力之魂：液压传动与控制的艺术》 引言：生命脉动的力量之源 在现代工业与工程的宏大画卷中，有这样一股无形却又至关重要的力量，它悄无声息地驱动着巨型机械的运行，精确地调控着复杂的流程，并赋予了机器以生命般的灵活性和力量。这股力量，便是源自于液压传动与控制。从巍峨的摩天大楼建设到深海油田的探测，从疾驰的汽车到翱翔的飞机，液压系统无处不在，是现代文明跳动的心脏，是工程技术领域不可或缺的基石。 《动力之魂：液压传动与控制的艺术》并非是一本枯燥的技术手册，它是一次深入探索液压系统世界奥秘的旅程。本书致力于揭示液压技术的核心原理，剖析其精妙的设计哲学，并展现其在各个领域中令人惊叹的应用。我们将一同领略液体在压力下的澎湃动力，感受精密机械在液压控制下的优雅律动，理解工程师们如何将物理学的法则转化为强大的工程实践。 本书旨在为那些对机械工程、自动化控制、工业设计以及任何对“力量如何被传递与驾驭”这一宏大命题感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角。无论您是初涉此领域的学生，还是经验丰富的工程师，亦或是仅仅怀揣着好奇心的探索者，《动力之魂》都将成为您理解这项关键技术的绝佳向导。我们不追求罗列冰冷的公式和繁琐的图纸，而是力图通过清晰的阐述、生动的案例和深入的分析，让读者真正领悟液压技术蕴含的智慧与魅力。 第一篇：液压的基石——流体动力学的奥秘 一切液压系统的生命力都源于流体，尤其是不可压缩的液体。本书的开篇，我们将回归流体动力学的基本原理，为读者构建坚实的理论基础。 流体的性质： 深入探讨液体的密度、粘度、可压缩性等关键性质，理解这些性质如何影响液压系统的性能。我们将解析粘度对摩擦损耗和能量传递的影响，以及在极端温度或压力下，这些性质的变化如何带来挑战。 帕斯卡原理： 这是液压技术的核心定律。我们将详细阐述帕斯卡原理，即在密闭容器中，施加于液体任何一点的压力，都会均匀地传递到液体的所有部分。通过简单的模型和直观的演示，读者将深刻理解“以小博大”的液压传动原理，认识到为什么微小的输入力能够产生巨大的输出力。 伯努利方程： 进一步深入流体动力学，我们将解析伯努利方程，它描述了流体在流动过程中，压力能、动能和位能之间的转化关系。理解这一方程有助于我们分析流体在管道中的流动阻力、速度变化以及压力分布，从而优化液压系统的设计，减少能量损失。 流体流动类型： 区分层流与湍流，探讨它们的成因、特点以及对液压系统可能产生的影响。我们将分析雷诺数在判断流体流动状态中的作用，以及如何通过合理设计管道尺寸和流速来避免湍流带来的能量损耗和设备磨损。 第二篇：液压元件的生命线——心脏与血管的精巧设计 液压系统如同一个精密的生命体，拥有跳动的心脏（泵）和输送血液的血管（管路、阀门等）。本篇将详细解析构成液压系统的关键元件。 液压泵： 液压系统的“心脏”，负责将机械能转化为液体的压力能。我们将深入剖析各类液压泵的工作原理，包括： 齿轮泵： 介绍外啮合和内啮合齿轮泵的结构与特点，分析其优点（结构简单、成本低）和局限性（流量脉动、效率受限）。 叶片泵： 详解径向和轴向叶片泵的工作原理，重点阐述其高效率、低噪音以及流量可调的可能性。 柱塞泵： 聚焦轴向柱塞泵和斜盘式柱塞泵，分析其高压性能、精密控制能力，以及在重型机械中的广泛应用。 其他类型泵： 简要介绍螺杆泵、隔膜泵等特殊用途的泵，拓展读者视野。 流量控制与压力补偿： 探讨如何通过改变泵的排量或采用特殊的补偿机制来精确控制输出流量，并使其适应负载变化。 液压马达： 液压系统的“执行者”，将液压能转化为机械能，驱动负载运动。我们将重点介绍： 齿轮马达： 分析其结构、优点（结构紧凑、响应快）和适用范围。 叶片马达： 阐述其工作原理，强调其平稳运行和效率。 柱塞马达： 详细介绍轴向和径向柱塞马达，突出其高扭矩、高效率和精确控制能力。 转速与扭矩控制： 讲解如何通过调节流量和压力来精确控制马达的转速和输出扭矩，实现对负载的灵活驱动。 液压阀门： 液压系统的“神经中枢”，负责控制液体的方向、压力和流量。我们将逐一解析： 方向控制阀： 介绍滑阀、转阀等不同类型换向阀的工作原理，阐述它们如何控制执行元件的启停、换向和停止。重点分析二位二通、二位三通、三位四通阀等常用阀的结构与功能。 压力控制阀： 重点讲解溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀等，分析它们在稳定系统压力、限制系统压力、实现压力协调等方面的作用。 流量控制阀： 介绍节流阀、调速阀、分流集流阀等，分析它们如何精确控制执行元件的速度，实现平稳的运动控制。 比例阀与伺服阀： 深入探讨这些先进的电液控制元件，理解它们如何通过电信号实现对液压参数（压力、流量、方向）的连续、精确和动态控制，是实现智能化液压系统的关键。 液压辅件： 构成液压系统安全与稳定运行的重要支撑。 滤油器： 强调清洁液压油的重要性，解析不同类型滤油器的结构与过滤原理，以及其对延长元件寿命的关键作用。 油箱： 讨论油箱的功能（储油、散热、排气、沉淀杂质），以及其设计对系统稳定性的影响。 油管与接头： 分析液压管路的材质、连接方式、弯曲半径等对系统性能的影响，以及如何选择合适的管路和接头以确保密封性和耐压性。 蓄能器： 介绍其作为储能装置、减震装置和稳压装置的功能，并阐述气囊式、活塞式蓄能器的结构与应用。 第三篇：液压的智慧——系统设计与控制策略 理论与元件的结合，最终形成了功能强大的液压系统。本篇将聚焦于液压系统的设计原则、常见回路以及先进的控制策略。 液压系统设计原则： 探讨系统设计的关键考量，包括： 功能需求分析： 如何根据应用场景确定系统所需的压力、流量、速度、精度和响应时间。 元件选型： 基于功能需求，如何选择合适的泵、阀、马达和执行元件。 回路设计： 针对不同应用，设计合适的液压回路，以实现特定的控制功能。 能量效率： 强调如何通过优化设计和选择高效元件来降低能耗。 可靠性与维护： 考虑系统的稳定运行、故障诊断与维护的便利性。 典型液压回路解析： 基本回路： 简单串联、并联回路，用于基础的压力和流量控制。 再生回路： 介绍如何利用执行元件的排油来提高运动速度和效率。 同步回路： 解析如何实现多个执行元件同时、同步运动，在大型设备中尤为重要。 变量泵控制回路： 探讨如何利用变量泵实现精确的流量和压力调节。 负载敏感回路： 深入理解负载敏感技术的原理，及其在提高效率、减少发热方面的优势。 液压控制策略： 开环控制与闭环控制： 区分两种控制方式，理解闭环控制在提高系统精度和动态响应方面的优势。 比例控制： 详解比例阀在实现连续、精确控制中的作用。 伺服控制： 剖析伺服阀在高精度、快速动态响应系统中的应用，以及其与反馈元件的配合。 电液伺服系统： 探讨如何将电子控制与液压执行相结合，实现高度智能化的运动控制。 PLC与液压集成： 分析可编程逻辑控制器（PLC）在控制复杂液压系统中的作用，以及如何实现人机界面的交互。 第四篇：液压的应用——赋能现代工业与生活 液压技术早已渗透到我们生活的方方面面，本书的最后一篇，将通过一系列生动的案例，展现液压系统的强大应用能力。 工业自动化： 机器人手臂的精准操作、注塑机的成型过程、机床的进给与加工、起重设备的搬运与装卸，无不闪耀着液压技术的智慧。 工程机械： 挖掘机的铲斗动作、推土机的推压力量、起重机的吊装能力，都依赖于强大的液压系统来完成。 交通运输： 汽车的刹车系统、转向助力、悬挂系统，以及飞机起落架的收放、飞机的操纵舵面，都离不开液压技术的支持。 航空航天： 卫星发射火箭的姿态控制、航天器的精密运动，对液压系统的可靠性与精度提出了极高的要求。 能源领域： 水力发电站的调节闸门、风力发电机组的变桨控制，以及石油勘探设备的钻井与起重，液压技术都发挥着关键作用。 医疗设备： 手术台的升降调节、医疗影像设备（如CT、MRI）的精确移动，对液压系统的安全与精度有着严苛的要求。 结语：未来的脉搏——液压技术的创新与展望 液压技术并非止步不前，它正以惊人的速度朝着更高效、更智能、更环保的方向发展。本书的结尾，我们将一同展望液压技术的未来，探讨绿色液压、集成化液压、智能化液压的发展趋势，以及它们在推动可持续发展和社会进步中的重要作用。 《动力之魂：液压传动与控制的艺术》是一本集知识性、趣味性和应用性于一体的著作，它将带领您深入液压世界的每一个角落，感受那股驱动世界前进的澎湃力量。愿您在这场探索之旅中，不仅收获知识，更能激发对工程技术无限的热情与创造力。

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说实话，这本书的编排结构简直是一场灾难。我花了整整一个下午的时间试图找到关于“比例积分微分（PID）控制器在闭环液压系统中的应用”这一章，结果发现它被分散在了“系统建模”、“传感器反馈”和“信号处理”这三个看似毫不相关的章节里，而且相互之间的衔接生硬得像是强行拼凑。最令人不解的是，它花了大量篇幅去介绍一些已经基本被淘汰的机械式压力补偿泵的工作原理，用极尽详尽的笔墨去描绘那些复杂的凸轮和活塞机构，但对于现代工业中主流的电子控制变量泵的控制算法，却仅仅用了一两页纸草草带过，而且用的还是一个非常基础的开环模型，完全没有触及到现代伺服液压系统对瞬态响应的苛刻要求。当我试图理解如何通过调整电子控制单元（ECU）的参数来优化一个移动机械臂的定位精度时，这本书提供的知识点几乎是零。这让我严重怀疑作者的知识体系是否与当前工业界的主流技术发展保持同步。它更像是一本五十年前的工业手册的重新排版，而不是一本面向21世纪工程实践的教材。如果你想学习的是如何高效、精确地控制现代高动态液压设备，这本书提供的价值微乎其微，更像是一种历史回顾。

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从出版质量上来看，这本书的印刷和排版水平令人难以恭维。色彩的使用极其有限，几乎所有的插图和示意图都是单调的黑白线条画，这对于理解三维的阀体内部结构或复杂的管路布局来说，无疑是一种视觉上的折磨。例如，在描述一个四通换向阀的滑块在不同控制口状态下的油流路径时，如果不能通过颜色或阴影来清晰区分进油口、工作口和回油口，读者就很容易混淆。这本书却完全依赖于那些风格僵硬、缺乏细节的剖面图，常常需要对照着图例反复比对，才能勉强弄明白油液的流向。此外，书中的专业术语使用也缺乏一致性，同一概念有时用“流量系数”，有时又用“流速因子”，甚至在不同章节中出现了同一缩写代表不同物理量的情况，这对于需要精确记忆和使用的专业读者来说，无疑是巨大的障碍。这感觉就像是一本由不同作者在不同时间段、使用不同规范拼凑而成的合集，缺乏一个统一且专业的编辑团队进行把关。

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这本书的深度，如果用一句话来概括，那就是“浅尝辄止，又故作高深”。它在介绍最基本的静液压平衡原理时，会花费大量篇幅去推导那些初级学生都能熟练掌握的力矩平衡方程，仿佛这些是多么深奥的知识点。然而，一旦涉及到更高阶的非线性效应，比如油液的可压缩性对回路稳定性的影响，或者热效应导致的粘度变化如何反馈到阻尼比上时，作者的态度就变得极其敷衍。它可能会抛出一个复杂的偏微分方程，然后直接给出结论，中间的求解过程被完全省略，美其名曰“留给读者思考”。这种处理方式，对于已经有一定基础的学习者来说，是故弄玄虚；而对于想通过这本书来提升自己分析能力的读者来说，则是彻底的误导。这本书似乎更热衷于展示它所知道的“所有”基础公式，而不是致力于教会读者如何利用这些公式去解决实际的、具有挑战性的工程问题。总而言之，它在广度上堆砌了大量基础内容，但在真正需要深入钻研的关键领域，却又显得力不从心，缺乏提供实质性突破的能力。

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这本书的“实战性”评价，我只能用“乏善可陈”来形容。书中充斥着大量的理论分析和理想化的数学模型，比如假设油液是完全不可压缩的，摩擦系数是恒定的，这些在实验室里或许可以接受，但在真实世界的工程项目中，这些简化往往是导致系统失效的罪魁祸首。更重要的是，它几乎完全缺失了关于“故障诊断与排除”这一关键环节的讨论。在实际的液压管路中，污染、气穴、泄漏和温度漂移是家常便饭，一个合格的工程师必须知道如何根据压力波动、流量异常来定位问题。这本书里，你找不到任何关于如何使用数据采集系统分析频率响应、如何识别气蚀现象的图谱或案例分析。它只是告诉你“系统应该如何运作”，而不是“系统出错时该怎么办”。我期待的是那些充满油污、汗水和实际数据点的案例研究，而不是这些纯粹的纸上谈兵。对于一个即将踏入工程现场的人来说，这本书提供的安全感是零，它让你感觉自己掌握了一堆理论，但一到现场操作台前，却束手无策，因为真实世界远比书本上的模型复杂且“脏乱”得多。

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这本号称“经典”的流体动力学教材，坦白说，给我带来了相当大的困扰。我原本是抱着极大的期待来翻阅它的，希望能深入理解从基本的伯努利定律到复杂的阀门控制回路。然而，实际阅读体验却像是在迷宫里摸索。书中的理论推导部分，往往在关键的物理意义解释上戛然而止，留给读者的是一堆冰冷的公式和希冀读者能自行领会的“跳跃”。例如，在讲解伺服阀的动态响应时，作者似乎默认读者已经对反馈控制的拉普拉斯变换了如指掌，完全没有提及如何将实际的机械阻尼和流体惯性有效地映射到标准的二阶系统模型中去。我不得不频繁地从其他更基础的控制理论书籍中找回那丢失的环节，这极大地打断了我的学习节奏。更让人抓狂的是图表的质量——一些至关重要的压力-流量曲线图，线条模糊，坐标轴的标注模糊不清，根本无法用来做精确的数值估算。这本书的深度显然是为高年级研究生或资深工程师准备的，但其表达方式却又显得过于陈旧和跳跃，仿佛作者只是把自己的笔记誊抄成书，而没有进行充分的教学设计。对于初学者而言，它与其说是指路明灯，不如说是一本晦涩难懂的参考手册，需要配合大量的外部资源才能勉强使用。

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