液压泵类型结构与液压马达笔记：柱塞泵奇数柱塞减震槽通轴斜轴、单双作用叶片泵八段曲线限压变量、齿轮泵排量困油径向力端面补偿、内啮合螺杆泵与高低速马达（含考点）

本文整理《液压泵结构原理与性能分析》一课，是在上一节"液压泵总论、三个必要条件、压力流量效率参数、柱塞泵变量入门"基础上，对各类液压泵具体结构与性能差异 以及液压马达 的系统讲解。内容分六部分：第一部分深化轴向柱塞泵 ------滑履与静压支承、配流盘减震槽、柱塞数为何取奇数、半轴式与通轴式、斜轴（弯轴）式结构及柱塞泵性能总评；第二部分讲叶片泵 ------单作用（偏心、可双向变量、限压式变量反馈）与双作用（定子内表面八段曲线、每转两次吸压油、径向力平衡、只能定量、叶片前倾）；第三部分讲外啮合齿轮泵 ------工作原理、排量近似公式 V≈6.66zm2bV\approx6.66zm^{2}bV≈6.66zm2b、端面泄漏/径向力不平衡/困油三大缺陷及浮动轴套、压力平衡槽、卸荷槽等改进；第四部分讲内啮合齿轮泵与螺杆泵 ；第五部分做各类泵性能对比与选型；第六部分讲液压马达------与泵的互逆关系、流量关系相反、高速齿轮/叶片马达与低速大扭矩径向柱塞马达。文末附例题、对比与公式速查表、待核对清单和主动回忆题（含答案要点）。

一、核心结论

轴向柱塞泵细节 ：柱塞端部经滑履（滑鞋）与斜盘接触，滑履磨坏可更换，且柱塞空心、引压力油到滑履底面形成静压支承、减小摩擦磨损；配流盘上开减震槽（减震口） ，让柱塞腔在高、低压切换前预先缓慢卸压，减小压力突变冲击；柱塞数经验上取奇数（如 9 个）比偶数（如 10 个）流量脉动更小；缸体内弹簧把柱塞/滑履压向斜盘、把缸体压向配油盘以减小间隙。
半轴式与通轴式轴向柱塞泵 ：半轴（非通轴）式轴只在一端直接支承、另一端经花键带动缸体并由缸体外圈大轴承支承，导致大轴承和泵外形尺寸大；通轴式轴贯穿缸体、两端均有轴承支承，省去外圈大轴承，结构更紧凑、外形更小。
斜轴（弯轴/行走）式轴向柱塞泵：传动圆盘与主轴做成一体，盘上球窝经球铰/连杆连接柱塞（类似万向节），允许主轴与缸体轴线有夹角；结构非常紧凑，但球窝加工难度大、精度难控、成本高。可双缸并列、齿轮分动以增大排量，并靠错开相位角减小流量脉动（需实验验证）。
轴向柱塞泵总评 ：工作压力高、流量大、单位功率重量小、寿命长、易实现变量（改偏心距/斜盘倾角）；缺点结构复杂、价格高、噪声较大、对油液污染敏感（配合间隙小，污染物沉积易卡死，长期停机再开机尤甚，须监测油液、及时更换）。
叶片泵：在转子轴向槽内插入矩形叶片，靠离心力（及叶片根部压力油）使叶片贴紧定子，由相邻叶片、定子内表面、转子外表面和配油盘围成密闭工作腔。
单作用叶片泵 ：转子与定子偏心，每转叶片伸缩一次、完成一次吸油和一次压油（一个吸油口、一个压油口）；改变偏心距 eee 的大小和方向可改变排量和流向，可做双向变量泵 ；加反馈油路即成限压式变量叶片泵------压力超过设定值时反馈力把偏心推到零、排量归零、停止供油，限制最高压力、起安全保护，是从开环控制到闭环（反馈）控制的转变。
双作用叶片泵（重点） ：定子与转子同心，定子内表面由 8 段曲线 组成（两段大圆弧、两段小圆弧加四段过渡曲线，过渡曲线常用等加速等减速曲线），转子每转一周叶片伸缩两次、完成两次吸油两次压油 ，配油盘上对称布置两个吸油口、两个压油口 ；径向力对称平衡、运转平稳；因结构对称、无偏心可调，只能做定量泵、不能变量，但可正反转（双向） ；叶片相对转子法线前倾一个角度以减小压力角、改善受力。
外啮合齿轮泵原理 ：一对齿轮转动时，脱开啮合侧齿间槽容积增大而吸油、进入啮合侧齿间槽容积减小而压油，啮合线（啮合点）把吸油腔与压油腔隔开（重合度大于 1、至少两对齿同时接触）。
齿轮泵排量近似公式 ：V≈6.66 z m2bV\approx 6.66\,z\,m^{2}bV≈6.66zm2b（zzz 齿数、mmm 模数、bbb 齿宽；因齿间槽体积比轮齿体积略大，系数取比 2π≈6.282\pi\approx6.282π≈6.28 略大的 6.66）；齿数越多（节圆直径一定）流量脉动越小。
齿轮泵总评：结构简单紧凑、零件少、价格低、抗污染能力强、自吸性能好、工作可靠；但流量压力脉动大、噪声大、泄漏较大、径向力不平衡、只能定量；用于工程机械、农机、机床润滑等对精度稳定性要求不高的低成本场合，不宜用于加工中心等微米级精度场合。
齿轮泵三大缺陷与改进（高频考点） ：
1. 端面（轴向）间隙泄漏 ：是主要泄漏源（约占总泄漏 70%~80%），用浮动轴套/浮动侧板引压力油自动补偿磨损间隙；
2. 径向力不平衡 ：高压侧对齿轮轴产生单向合力、使轴承偏磨，用缩小压油口 或开压力平衡槽（把高、低压油分别引到对侧）平衡；
3. 困油现象 ：重合度 >1 使两对齿之间形成既不通吸油口也不通压油口的封闭容积，其容积先变小（压力骤升、冲击）后变大（局部真空、气穴气蚀），在端盖或浮动轴套上开卸荷槽使封闭容积在缩小时通压油腔、增大时通吸油腔并保持两腔隔开。
内啮合齿轮泵 ：小齿轮与内齿圈同向旋转 、冲击小噪声低、结构紧凑，用月牙形隔板隔开吸压油腔，基本无困油；齿形有渐开线和摆线（摆线泵/转子泵）；缺点内齿圈加工成本高，多用于机床润滑等特定场合。
螺杆泵：螺杆螺旋槽与泵体形成沿轴向推移的密闭容积，流量脉动极小、噪声低、密封性好、运转平稳，但螺杆螺旋面加工成本高、装配复杂，应用不广，用于对平稳性要求极高处。
选型：按工作压力、流量、变量要求、效率、脉动、噪声、抗污染、成本、结构复杂度等综合权衡------齿轮泵低压定量价廉抗污染，叶片泵中压、双作用定量/单作用可变量、脉动较小，柱塞泵高压大流量高效易变量但娇贵价高。
液压马达 ：把液压能转换为旋转机械能的执行元件，符号为圆圈内实心三角、尖朝内（泵尖朝外）；排量指理想情况下轴转一周所需输入的油液体积。
马达与泵流量关系相反（考点） ：马达输入油液有一部分泄漏，真正推动转动的流量小于输入流量，故马达实际（输入）流量大于理论流量；泵则是理论流量大于实际流量。
马达按排量/转向是否可调分单向定量、单向变量、双向定量、双向变量；因常需正反转，多采用对称结构。
高速马达：齿轮马达、叶片马达，转速高、扭矩小；齿轮马达靠高压油对齿面的作用力形成力矩，叶片马达多用双作用、叶片沿径向过圆心安装（不前倾）以兼顾正反转。
低速大扭矩马达 ：多为径向柱塞马达，如曲轴连杆式 （类内燃机曲柄连杆）和内曲线式 （柱塞滚轮沿定子内曲线运动、切向分力产生力矩），可直接驱动负载、无需减速器 ，最低稳定转速约 3 r/min，用于挖掘机等工程机械重载低速场合，也可用于车辆上下坡储能。

二、知识结构

轴向柱塞泵深化
- 滑履/静压支承、减震槽、奇数柱塞、弹簧；半轴式 vs 通轴式；斜轴式；性能总评
叶片泵
- 结构；单作用（偏心、双向变量、限压式反馈）；双作用（八段曲线、两次吸压油、径向力平衡、定量、叶片前倾）
外啮合齿轮泵
- 原理、排量公式；优缺点与应用；三大缺陷（端面泄漏/径向力/困油）与改进
内啮合齿轮泵、螺杆泵
各类泵性能对比与选型
液压马达
- 与泵互逆、符号、流量关系相反；高速齿轮/叶片马达；低速大扭矩径向柱塞马达

三、详细笔记

3.1 轴向柱塞泵的结构细节

滑履（滑鞋）与静压支承：柱塞端部并不直接以球面与斜盘硬摩擦，而是通过一个称为滑履的零件与斜盘接触；滑履属于易损件，磨坏后可以像"换鞋底"一样更换。柱塞做成空心并开设流道，把压力油引到滑履与斜盘的接触面之间形成油膜（静压支承/液体润滑），使相对滑动面的间隙可以控制得很小，既减小摩擦磨损，又减小泄漏、提高容积效率。
配流盘减震槽（减震口）：柱塞在工作中要在吸油口（低压）与压油口（高压）之间切换，若直接由高压区转到低压区，柱塞腔内压力会发生突变、产生液压冲击。为此在配流盘上加工减震槽（预卸压槽/减震口）：柱塞腔越过该区时先经过减震槽与低压侧缓慢连通，使腔内压力提前、平缓地降下来，再进入吸油区，从而减小压力突变和冲击（减震槽只能减小、不能完全消除冲击）。
柱塞数取奇数 ：受加工误差和外界扰动影响，柱塞泵瞬时输出流量会产生波动，称流量脉动，脉动大会影响液压系统稳定性。大量研究和实验得到经验：柱塞数取奇数（如 9 个）时的流量脉动率比相邻偶数（如 10 个）更小（并非柱塞越多脉动就一定越小，偶数个反而可能更大），设计时柱塞数一般取 3、5、7、9 等奇数。
缸体弹簧：缸体（缸套）内部设有弹簧，一方面经滑履把柱塞压紧贴在斜盘上，保证柱塞始终跟随斜盘曲面伸缩；另一方面把缸体压向配油盘，减小缸体与配油盘之间的间隙、降低泄漏。

3.2 斜盘式：半轴（非通轴）式与通轴式

半轴（非通轴）式：主轴较短，只在一端有直接的轴承支承；另一端轴与缸体一般通过花键连接，缸体外圈再由一个大尺寸轴承支承（即轴先支承在缸体上、缸体再支承在外圈大轴承上）。由于缸体尺寸大，外圈轴承也要做得很大，导致整台泵的外形尺寸较大。
通轴式：主轴直接贯穿缸体，轴的两端都有轴承支承，不再依赖缸体外圈的大轴承，轴承可以做得较小，因而结构更紧凑、外形尺寸更小，原理与半轴式相近。

3.3 斜轴（弯轴/行走）式轴向柱塞泵

斜轴式与斜盘式的区别在于：传动圆盘与主轴连为一体（就是一个零件），圆盘端面上加工若干球窝，柱塞通过连杆端部的球头（球铰）与圆盘相连，结构原理类似万向节------允许输入轴（圆盘）轴线与缸体轴线之间存在一个夹角，从而保证柱塞能在缸体孔中往复伸缩、使密闭容积交替变化。
传动链：主轴→传动圆盘→连杆（柱塞杆）→柱塞→带动缸体旋转并使柱塞往复，完成吸油、压油。
优点：整体结构非常紧凑；缺点：球窝（球铰）的加工难度大、加工精度不易保证、成本较高。
为增大排量，可把两组缸体并列、共用一根主轴，通过齿轮分动同时带动两个缸体（相当于叠加排量）；若把两组缸体的相位角错开合适角度，还可减小总流量脉动（相位角若调得不合适反而会增大脉动，需通过实验测试确定）。

3.4 轴向柱塞泵性能总评

优点：工作压力高、流量大、单位功率的重量小（功率密度高、体积小重量轻）、寿命长、便于实现变量（改变偏心距或斜盘倾角即可调节排量）。
缺点：结构相对复杂、价格较高、噪声较大；最突出的是抗污染能力差------柱塞与缸体孔配合间隙很小，若液压油被污染，杂质在缝隙中沉积（尤其长期停机后重新开机时）容易使柱塞卡死。因此使用中必须监测液压油污染程度、油液变脏或到期要及时更换。

3.5 叶片泵的基本结构

转子是一个圆柱体，沿其轴向（长度方向）在圆周上均匀开出若干槽，槽内插入一块块矩形铁片，即叶片；定子是固定的内型面零件，转子两端由配油盘（前、后端盖）封住。
转子转动时，叶片在离心力作用下从槽中甩出，贴紧定子内表面（很多泵还把压力油引入叶片根部，进一步把叶片顶出贴紧定子）。
密闭工作腔由相邻两叶片、定子内表面、转子外表面以及两端配油盘围成；转子相对定子偏心（单作用）或定子内表面做成特殊曲线（双作用）时，相邻叶片间密闭腔的容积随转动周期性变化，从而吸油、压油。

3.6 单作用叶片泵与限压式变量泵

单作用叶片泵 ：转子与定子偏心安装。转子每转一周，每个叶片只伸出、缩回一次，相邻叶片间密闭腔完成一次增大（吸油）和一次减小（压油），即每转一次吸油、一次压油，配油盘上设一个吸油口、一个压油口。
配油盘上隔开吸、压油窗口的隔墙（未切通部分）宽度必须大于相邻两叶片之间的间距，否则两叶片会同时跨过隔墙把吸、压油口连通。
排量与叶片数、叶片宽度、定子与转子之间的偏心距（长短半径差）等有关；改变偏心距 eee 的大小可改变排量、改变偏心方向可使吸压油口互换（流向改变），故单作用叶片泵可做成双向变量泵。
限压式变量叶片泵（反馈式） ：在普通单作用泵基础上增加反馈油路，把泵的输出压力反馈到定子上。当输出压力超过设定上限时，反馈液压力推动定子相对转子移动、使偏心距减小直至为零；偏心为零时排量为零、泵不再向外供油，系统压力便不再升高，从而限制最高压力、起安全（过载）保护和泄压作用。
从控制角度看：普通泵给定输入就有输出、不检测结果，是开环控制 ；限压式变量泵把输出量（压力）反馈回来与设定上限比较、超限自动减小输出，构成闭环（反馈）控制。

3.7 双作用叶片泵（重点）

定子曲线（8 段） ：双作用叶片泵的定子与转子同心，但定子内表面既不是圆也不是椭圆，而是由 8 段曲线 围成：两段半径相同的大圆弧、两段半径相同的小圆弧（共 4 段圆弧），以及连接大、小圆弧的 4 段过渡曲线 。因大、小圆弧半径不同、圆心位置不同，若直接相交会出现折角，叶片经过折角时其伸出量会突变、产生刚性冲击（类似车轮压过凸起或凹坑），故必须用平滑的过渡曲线连接；过渡曲线常采用等加速等减速曲线，其函数一般用插值方法求得，再在加工中心上加工出定子内曲面。
两次吸油、两次压油 ：在 8 段定子曲线约束下，转子每转一周，每个叶片要伸出、缩回两次，相邻叶片间密闭腔相应完成两次增大、两次减小，即每转两次吸油、两次压油 ，"双作用"由此得名；配油盘上必须对称设置两个吸油口和两个压油口（共 4 个油口）。
径向力平衡：两个吸油区（低压）和两个压油区（高压）在圆周上对称布置，作用在转子和轴上的径向液压力相互平衡，轴承受力状况好、磨损小、寿命长（这是双作用泵相对单作用泵和齿轮泵的重要优点）。
只能定量、可正反转 ：由于定子与转子同心、结构上下左右完全对称，没有偏心距可调，故双作用叶片泵只能做定量泵、不能变量；但可以正、反转，即能做双向泵。
叶片前倾：双作用叶片泵的叶片槽（叶片）并非严格沿转子径向（法线方向）开设，而是相对法线向转动方向前倾一个角度，目的是减小叶片所受的压力角、改善叶片在槽内的受力和滑动状况（对比：叶片马达为兼顾正反转，叶片不设前倾、沿径向过圆心安装）。
双作用叶片泵流量脉动小、径向力平衡、运转平稳，但定子曲线加工讲究、成本相对较高。

3.8 外啮合齿轮泵的工作原理与排量

结构与原理：泵体内装一对参数相同、相互外啮合的齿轮，两端由端盖（轴套）封住，齿轮齿间槽（齿槽）、泵体内壁与端盖围成密闭容积。齿轮转动时，在轮齿逐渐脱开啮合的一侧，齿间槽让出来、密闭容积增大而形成负压吸油（吸油腔）；在轮齿逐渐进入啮合的一侧，轮齿占据齿间槽、密闭容积减小而把油压出（压油腔）。
配流（第三必要条件）：齿轮的啮合线（啮合接触点）天然地把吸油腔与压油腔隔开；为保证可靠隔开，齿轮重合度（重叠系数）大于 1，任何时刻至少有两对轮齿同时接触。
排量近似公式：齿轮每转一周，一个齿轮各齿间槽排出的油液体积之和近似等于齿间槽总容积，两个齿轮故乘以 2：

V≈6.66 z m2bV\approx 6.66\,z\,m^{2}bV≈6.66zm2b

其中 zzz 为齿数、mmm 为模数、bbb 为齿宽；理论上 2π≈6.282\pi\approx6.282π≈6.28，但齿间槽体积要比轮齿体积略大（否则轮齿无法进入齿槽、会卡死），故系数取略大的经验值 6.66。

流量脉动：齿轮泵瞬时流量脉动较大；在节圆（分度圆）直径一定时，齿数越多、模数越小，流量脉动越小。也可把两个齿轮泵/齿轮组并列或串联并错开一定相位角，以增大排量、减小脉动。

3.9 外啮合齿轮泵的优缺点与应用

优点：结构简单紧凑、零件数量少（往往不超过十种零件，两只手可数完）、价格低廉、抗污染能力强（油液不太干净也常能运转）、自吸（吸油）性能好、工作可靠、体积小。
缺点：流量和压力脉动较大、噪声较大、泄漏较严重、径向力不平衡、只能做定量泵。
应用：用于对成本敏感、对运动平稳性和精度要求不高的场合，如工程机械、农业机械、机床润滑系统等；不宜用于加工中心进给等要求微米级精度的液压驱动（振动会使精度无法保证）。

3.10 外啮合齿轮泵的三大结构缺陷与改进（高频考点）

端面（轴向）间隙泄漏及补偿 ：齿轮端面与端盖（轴套）之间、齿轮齿顶与泵体之间、轮齿啮合处都存在间隙而产生泄漏，其中齿轮端面与端盖/轴套间的端面（轴向）间隙泄漏是最主要的泄漏源，约占总泄漏量的 70%~80% ；齿轮工作中与端盖摩擦磨损后该间隙还会增大。改进措施是采用浮动轴套（浮动侧板）：把压力油引到浮动轴套外侧，靠液压力把轴套（侧板）自动压向齿轮端面，随磨损自动补偿间隙，保持较小的端面间隙。
径向力不平衡及平衡 ：齿轮一侧为低压吸油腔、另一侧为高压压油腔，沿齿顶圆周从吸油口到压油口压力逐渐升高，对齿轮和轴形成一个单向的径向合力，使轴承（或与端盖直接滑动摩擦的轴颈）单侧偏磨，降低齿轮寿命和装配精度。改进方法：①缩小压油口尺寸 ，减小高压油作用在齿轮上的面积；②在泵体或端盖上开设压力平衡槽，把高压油引到低压侧对应位置、低压油引到高压侧，使径向力相互平衡（理论上甚至可消除），但平衡槽加工复杂、传统铸造难加工，可借助金属粉末冶金或金属 3D 打印制造，成本较高。
困油现象及卸荷槽 ：为可靠隔开吸、压油腔，齿轮重合度 ε>1\varepsilon>1ε>1，在一段时间内同时有两对轮齿啮合，于是在两对轮齿之间形成一个既不与吸油口相通、也不与压油口相通的封闭容积 （注意它与泵正常工作的密闭容积不是同一概念）。齿轮连续转动时该封闭容积先由大变小、再由小变大：
- 容积变小时，腔内油液被封闭挤压、压力急剧升高，油液从缝隙强行挤出，产生振动、噪声并使轴承受冲击；
- 容积再变大时，腔内形成局部真空（负压），溶于油中的气体析出形成气泡，气泡随后破灭造成气穴、气蚀（冲击、发热、剥蚀零件表面）。
- 解决办法：在两端盖（若用浮动轴套则开在轴套端面）上对称开两个卸荷槽（矩形、半圆形等凹槽均可），使封闭容积在减小时通过卸荷槽与压油腔相通、在增大时与吸油腔相通，同时两槽之间仍保持吸、压油腔隔开，即可消除困油危害。

3.11 内啮合齿轮泵

结构：由一个小外齿轮和一个内齿圈相啮合，中间在齿间容积最大处用一块月牙形隔板（填隙件）把吸油腔和压油腔隔开；齿形可采用渐开线或摆线（内摆线，对应摆线泵/转子泵），直齿、斜齿均可（斜齿接触更连续、承载更大，但加工成本更高）。
优点：小齿轮与内齿圈同向旋转 （外啮合两齿轮转向相反、啮合处相对速度大、冲击大），故冲击小、噪声低、运转平稳；小齿轮置于齿圈内，结构更紧凑；基本不存在困油现象。
缺点：内齿圈（内齿）加工比外齿轮困难、成本高。
应用：使用不如外啮合齿轮泵广泛，常用于机床润滑系统等特定场合。

3.12 螺杆泵

可把螺杆理解为带螺旋齿的"齿轮"（相当于把斜齿齿轮的齿沿轴向拉长、螺旋），由一根主动螺杆和一根或两根从动螺杆（常见三螺杆）相互啮合，螺杆螺旋槽与泵体（衬套）形成密闭容积，螺杆转动时密闭容积沿轴向连续推移而实现吸油、压油。
优点：流量（压力）脉动极小、噪声低、密封性好、运转平稳；缺点：螺杆螺旋面加工成本高、零件装配比较复杂。
应用不如齿轮泵、叶片泵、柱塞泵广泛，主要用于对流量平稳性要求极高的场合。

3.13 各类液压泵性能对比与选型

选型应结合工况，从工作压力、流量大小、能否变量（流量调节）、效率、流量脉动、噪声、抗污染能力、结构复杂程度与价格、寿命等方面综合比较：
- 齿轮泵：压力较低、定量、结构最简单、价格最低、抗污染最强、自吸好，但脉动噪声大、泄漏较大；
- 叶片泵：中等压力，双作用定量且径向力平衡、脉动较小，单作用可变量，定子曲线加工较讲究；
- 柱塞泵（径向/轴向）：高压、大流量、效率高、单位功率重量小、寿命长、最易实现变量，但结构复杂、价格高、抗污染能力差、噪声较大。
没有绝对优劣，应按系统实际工作压力、执行元件速度与平稳性、精度、成本和维护条件选择，例如高精度机床进给不宜用齿轮泵，而工程机械、农机常用齿轮泵。

3.14 液压马达概述及与泵的区别

作用与符号 ：液压马达是把液压能转换为旋转机械能的执行元件，输入具有一定压力和流量的液压油，由输出轴输出转矩和转速（如挖掘机行走马达、回转马达）。图形符号为圆圈内一个实心三角形、三角形尖朝内（表示压力油输入），与液压泵三角形尖朝外正好相反，务必区分。
排量：在理想（容积效率为 1）情况下，使马达轴旋转一周所需要输入的液压油体积；这与泵"转一周排出多少油"的描述方向相反。
流量关系相反（考点） ：输入马达的压力油总有一部分从缝隙泄漏掉，真正进入工作腔推动马达转动的流量小于输入流量，因此马达的实际（输入）流量大于理论流量 ；而泵存在泄漏使实际排出流量减小，故泵的理论流量大于实际流量。
马达同样有工作压力、排量、流量、容积效率、机械效率、转矩、转速等参数；按排量和转向能否调节，可分为单向定量、单向变量、双向定量、双向变量马达。
马达与泵原理相同、结构相似，多数泵与马达在原理上可逆；由于液压马达通常要求能正、反转，所以马达往往采用进出油口对称、结构对称的形式。

3.15 高速液压马达（齿轮马达、叶片马达）

齿轮马达：高压油进入压油腔作用在齿轮齿面上，对齿轮回转中心形成不平衡的液压力矩，推动齿轮旋转输出转矩和转速；把进、出油口对调即反转，故齿轮马达在结构上做成对称形式。
叶片马达：高压油作用在伸出的叶片两侧，对转子回转中心形成力矩而转动；一般采用双作用结构，且叶片沿转子径向（过圆心方向）安装、不设前倾角，以保证正、反两个方向转动时叶片受力都合理。
高速马达特点：转速较高、输出扭矩相对较小。工程案例：某振动设备在马达输出轴上加装偏心块（激振块）产生振动，马达转速可达约 6000 r/min；对比高频电动机在极限（破坏性）工况下容易烧毁，液压马达寿命长、稳定可靠、能达到较高转速，缺点是能耗相对较高（具体转速数值以实际设备为准）。

3.16 低速大扭矩液压马达

低速大扭矩马达多为径向柱塞式 ，可直接与工作机构相连、不需要减速器 就能输出很大扭矩，最低稳定转速可低至约 3 r/min，特别适合工程机械、起重运输等重载、低速、直接驱动的场合。
曲轴连杆式径向柱塞马达：原理类似四冲程内燃机的曲柄连杆机构------高压油依次进入各缸（如 5 个缸）推动柱塞（活塞），经连杆带动曲轴旋转；高压油通过连杆对曲轴产生的作用力可分解为沿半径过圆心的分力（不产生力矩）和垂直于曲柄、不经过圆心的切向分力，后者对曲轴中心形成转矩，由配流轴按相位依次给各缸配油。区别在于内燃机靠燃油燃烧产生高温高压燃气，而马达靠高压液压油推动柱塞。
内曲线式径向柱塞马达：定子内表面做成特殊的内曲线轮廓（不是圆），柱塞端部带滚轮顶在内曲面上；高压油把柱塞推出压向内曲线时，曲面对滚轮产生反作用力，将其正交分解后切向分力带动缸体（转子）旋转；内曲线上有多个作用曲面，柱塞数较多，运转平稳、扭矩大、低速稳定性好。
这类马达还可在车辆等设备上配合实现下坡能量回收/上坡辅助等储能、助力功能。

四、例题与案例分析

4.1 三个必要条件在各泵中的实现

分别说明叶片泵、齿轮泵如何满足"密闭容积、容积周期性变化、配流装置隔开吸压油口"：叶片泵密闭腔由相邻叶片+定子+转子+配油盘围成，靠偏心/定子曲线使容积变化，靠配油盘隔墙配流；齿轮泵密闭腔是齿间槽，靠轮齿进入/脱开啮合使容积变化，靠啮合线配流。

4.2 单、双作用叶片泵对比

从定子转子是否同心、定子内表面形状、每转吸压油次数、油口数量、径向力是否平衡、能否变量、能否正反转、叶片是否前倾等方面列表比较。

4.3 齿轮泵排量与脉动

用 V≈6.66zm2bV\approx6.66zm^{2}bV≈6.66zm2b 计算排量（注意单位），说明齿数增多时节圆直径一定为何脉动减小。

4.4 困油现象分析

画图说明困油封闭容积如何先变小后变大，分别造成什么危害（压力骤升冲击、局部真空气穴气蚀），卸荷槽如何开设、为什么能消除困油又不使吸压油腔连通。

4.5 齿轮泵泄漏与径向力改进

指出端面间隙泄漏占比（约 70%~80%）及浮动轴套补偿原理；说明径向力不平衡成因与缩小压油口、压力平衡槽两种改进方法。

4.6 泵与马达辨析

比较液压泵与液压马达的能量转换方向、符号三角方向、排量含义、实际流量与理论流量的大小关系；判断齿轮/叶片马达为何采用对称结构、叶片马达叶片为何不前倾。

五、对比、公式与术语速查表

项目	关键内容
轴向柱塞泵	高压大流量、高效、易变量、寿命长；结构复杂、价高、抗污染差、噪声较大
滑履/减震槽/奇数柱塞	滑履可换+静压支承；减震槽预卸压减冲击；柱塞取奇数（9 个）脉动小
半轴式/通轴式	半轴式靠缸体外圈大轴承、外形大；通轴式轴穿缸体两端支承、紧凑
斜轴式	圆盘与轴一体、球铰连杆（类万向节）、紧凑；球窝加工贵
单作用叶片泵	偏心、每转一次吸压油、可双向变量；限压式靠反馈超载排量归零（闭环保护）
双作用叶片泵	同心、定子 8 段曲线（两大弧两小弧四过渡）、每转两次吸压油、4 油口、径向力平衡、只能定量可双向、叶片前倾
外啮合齿轮泵	齿间槽容积变化、啮合线配流；V≈6.66zm2bV\approx6.66zm^{2}bV≈6.66zm2b；简单价廉抗污染、脉动噪声大、定量
齿轮泵缺陷①	端面间隙泄漏约占 70%~80%→浮动轴套/侧板压力油补偿
齿轮泵缺陷②	径向力不平衡→缩小压油口 / 开压力平衡槽
齿轮泵缺陷③	困油（重合度>1、封闭容积先小后大）→端盖/轴套开卸荷槽
内啮合齿轮泵	同向旋转、冲击小、紧凑、月牙隔板、无困油；内齿圈成本高、用于润滑等
螺杆泵	脉动极小、噪声低、密封好；螺杆加工贵、装配复杂
液压马达符号	圆圈内实心三角、尖朝内（泵尖朝外）
马达排量	理想时轴转一周所需输入油液体积
流量关系	马达实际流量>理论流量；泵理论流量>实际流量
高速马达	齿轮马达、叶片马达（对称、叶片径向不倾），高转速小扭矩
低速大扭矩马达	径向柱塞（曲轴连杆式、内曲线式），免减速器、最低稳定约 3r/min、重载

六、课堂任务与复习安排

课堂以提问方式复习了液压泵工作三个必要条件、双作用叶片泵定子 8 段曲线和径向力平衡问题。
教师强调本课程是重要专业基础课、后续还有课程设计；考试难度不高但必须认真复习，敷衍应付有挂科风险。
复习要求：
1. 能讲清轴向柱塞泵滑履、减震槽、奇数柱塞、弹簧等细节及半轴/通轴/斜轴式区别与柱塞泵优缺点；
2. 能对比单、双作用叶片泵，重点掌握双作用定子 8 段曲线、两次吸压油、径向力平衡和"只能定量"；
3. 理解限压式变量叶片泵的反馈保护和开环/闭环概念；
4. 掌握齿轮泵原理、排量公式、优缺点和三大缺陷（端面泄漏、径向力、困油）及对应改进措施；
5. 了解内啮合齿轮泵、螺杆泵的特点；
6. 能从多个性能维度对三类泵进行选型比较；
7. 掌握液压马达与泵的互逆关系、符号、流量关系相反，区分高速马达与低速大扭矩马达及其应用。

七、待核对与疑问

问题	原因	建议核对方式
齿轮泵排量系数 6.66 与公式形式	录音口述，教材符号可能略有差异	查教材齿轮泵排量公式
单作用叶片泵排量公式中叶片数、宽度、偏心距 e 等具体形式	录音未给完整公式	查教材叶片泵排量推导
柱塞数脉动率对比的具体数值（9 与 10）	录音只举例未给表值	查教材柱塞数---流量脉动率表
振动马达转速（约 6000r/min）及对比电机转速（1000 余转）	录音数字含糊	以案例设备实际参数为准
低速大扭矩马达最低稳定转速（约 3r/min）	录音口述	查教材/样本参数
双缸/双泵并列是串联还是并联、相位角具体取值	录音描述较口语	查教材多泵组合结构
斜齿内啮合、摆线泵（转子泵）名称与齿形	录音术语混杂	对照教材内啮合齿轮泵一节

八、复习与主动回忆

复习清单

用 4 分钟复述轴向柱塞泵的滑履、减震槽、奇数柱塞、弹簧和半轴/通轴/斜轴式区别。
用 3 分钟说清柱塞泵高压高效但抗污染差的原因。
用 5 分钟对比单作用与双作用叶片泵（偏心/同心、次数、油口、平衡、变量、反转、叶片倾角）。
用 3 分钟讲清限压式变量叶片泵的反馈保护与开环闭环。
用 6 分钟讲清齿轮泵原理、排量公式和三大缺陷及改进。
用 3 分钟比较内啮合齿轮泵、螺杆泵的特点。
用 3 分钟从性能维度对齿轮泵/叶片泵/柱塞泵选型。
用 5 分钟讲清液压马达与泵的区别、流量关系相反、高速与低速大扭矩马达。

主动回忆题

轴向柱塞泵的滑履和柱塞为什么要做成空心并引压力油？配流盘上的减震槽起什么作用？
轴向柱塞泵的柱塞数为什么一般取奇数（如 9 个而不是 10 个）？
半轴式、通轴式、斜轴式轴向柱塞泵在轴的支承和结构紧凑性上各有什么区别？斜轴式的主要加工难点是什么？
轴向柱塞泵有哪些主要优点和缺点？为什么它对油液污染特别敏感？
单作用叶片泵和双作用叶片泵在定子转子位置、定子内表面形状、每转吸压油次数、油口数量、径向力平衡、能否变量、能否反转、叶片是否前倾上有何不同？
双作用叶片泵的定子内表面为什么要做成 8 段曲线？过渡曲线为什么常用等加速等减速曲线？
限压式变量叶片泵是怎样实现过载保护的？它体现了开环还是闭环控制？
外啮合齿轮泵怎样实现吸油和压油、靠什么隔开吸压油腔？写出排量近似公式并说明系数为何取 6.66。
齿轮泵的三大结构缺陷是什么？分别怎样改进？端面间隙泄漏约占多大比例？困油现象的封闭容积如何变化、各造成什么危害？
液压马达与液压泵在能量转换、符号、排量含义和实际/理论流量关系上有何区别？高速马达和低速大扭矩马达各有哪些类型、特点和应用？

答案要点

柱塞空心并开设流道，是为了把压力油引到柱塞端部滑履与斜盘的接触面之间形成油膜（静压支承/液体润滑），减小摩擦磨损和发热，滑履磨损后还可单独更换；滑履使相对滑动间隙可控、减小泄漏、提高效率。配流盘减震槽（预卸压口）让柱塞腔由高压区转入低压区前先经槽与低压侧缓慢连通、提前降低腔内压力，避免压力突变产生液压冲击（只能减小不能完全消除）。
柱塞泵瞬时流量因加工误差、切换冲击存在流量脉动，影响系统稳定性；实验和经验表明柱塞数取奇数时流量脉动率比相邻偶数更小（并非柱塞越多脉动一定越小，偶数个反而可能更大），故常取 3、5、7、9 等奇数。
半轴（非通轴）式主轴只在一端直接支承，另一端经花键带动缸体、由缸体外圈大轴承支承，因缸体和外圈轴承尺寸大，泵整体外形大；通轴式主轴贯穿缸体、两端都有轴承支承，省去外圈大轴承，结构更紧凑、外形更小。斜轴（弯轴）式传动圆盘与主轴做成一体、经球铰连杆连接柱塞（类万向节），允许轴与缸体有夹角，结构非常紧凑；主要加工难点是圆盘球窝（球铰）加工难度大、精度难控、成本高。
优点：工作压力高、流量大、单位功率重量小（功率密度高）、寿命长、容易通过改变偏心距/斜盘倾角实现变量。缺点：结构复杂、价格高、噪声较大、对油液污染敏感。敏感原因是柱塞与缸体孔配合间隙很小，油中杂质进入或长期停机后在缝隙沉积，容易使柱塞卡死，故须监测油液污染、及时换油。
单作用：定子与转子偏心，定子内表面为圆，每转叶片伸缩一次、一次吸油一次压油，设一个吸油口一个压油口，径向力不平衡，改变偏心距大小和方向可改变排量与流向，可做双向变量泵。双作用：定子与转子同心，定子内表面为 8 段曲线，每转伸缩两次、两次吸油两次压油，设两个吸油口两个压油口且对称布置，径向力平衡、运转平稳，因结构对称无偏心可调只能做定量泵、不能变量，但可正反转，叶片相对法线前倾以减小压力角。
双作用泵定子内表面有两段大圆弧、两段小圆弧，半径和圆心不同，若直接相交会形成折角，叶片经过折角时伸出量突变、产生刚性冲击（像压过凸坎/凹坑），故必须用 4 段平滑过渡曲线把大、小圆弧连接起来；过渡曲线常用等加速等减速曲线（用插值求函数、再加工），使叶片伸缩速度和加速度变化平缓、减小冲击和噪声。
限压式变量叶片泵在单作用泵上加反馈油路，把输出压力反馈到定子上；当压力超过设定上限，反馈液压力推动定子使偏心距减小直至为零，排量随之减到零、泵停止对外供油，系统压力不再升高，从而限制最高压力、实现过载安全保护和泄压。它把输出（压力）反馈回来与设定值比较并据此调节输出，属于闭环（反馈）控制；普通泵给定输入即输出、不检测结果，是开环控制。
一对齿轮转动时，轮齿脱开啮合侧齿间槽容积增大形成负压而吸油，轮齿进入啮合侧齿间槽被占据、容积减小而压油；靠齿轮啮合线（重合度大于 1、至少两对齿同时接触）把吸油腔与压油腔隔开。排量近似公式 V≈6.66zm2bV\approx6.66zm^{2}bV≈6.66zm2b（z 齿数、m 模数、b 齿宽，两个齿轮）；理论系数为 2π≈6.282\pi\approx6.282π≈6.28，但齿间槽体积要比轮齿体积略大（否则轮齿无法进入齿槽会卡死），故系数取略大的经验值 6.66。
三大缺陷：①端面（轴向）间隙泄漏，是最主要泄漏源、约占总泄漏 70%~80%，用浮动轴套/浮动侧板引压力油自动补偿磨损间隙；②径向力不平衡，高压侧对齿轮轴产生单向合力使轴承偏磨，用缩小压油口或开压力平衡槽（引高压油到低压侧）平衡；③困油，重合度大于 1 使两对齿间形成与吸压油口都不通的封闭容积，该容积随转动先变小后变大------变小时油液被封闭挤压、压力骤升，引起振动噪声和轴承冲击，变大时形成局部真空、气体析出产生气泡并破灭，造成气穴气蚀；在端盖或浮动轴套端面对称开两个卸荷槽，使封闭容积缩小时通压油腔、增大时通吸油腔，同时保持吸压油腔隔开，即可消除困油。
液压泵由电机/内燃机带动，把机械能转换为液压能，符号三角尖朝外，排量指转一周排出的油液体积，因泄漏实际流量小于理论流量；液压马达输入压力油、输出旋转机械能，符号三角尖朝内，排量指理想时转一周所需输入的油液体积，因输入油有一部分泄漏，实际（输入）流量大于理论流量------二者流量大小关系正好相反。高速马达主要有齿轮马达、叶片马达，采用对称结构以适应正反转（叶片马达叶片沿径向过圆心、不前倾），转速高、扭矩小；低速大扭矩马达多为径向柱塞式，如曲轴连杆式（类内燃机曲柄连杆、配流轴配油）和内曲线式（滚轮沿定子内曲线、切向分力产生力矩），扭矩大、可直接驱动负载、无需减速器，最低稳定转速约 3r/min，用于挖掘机等工程机械重载低速场合。