液壓泵和液壓馬達是液壓系統中的能量轉換裝置。液壓泵將原動機的機械能轉換成液壓能，屬於動力元件；液壓馬達將液壓能轉換為迴轉運動的機械能，是用來拖動外載荷作功的執行元件。
液壓傳動中所用的液壓泵和液壓馬達都是靠密封的工作油腔容積變化來實現吸油和排油的，所以又稱為容積式液壓泵和液壓馬達。
液壓泵和液壓馬達可分為葉片式、齒輪式、柱塞式等類型。就工作原理來講，液壓泵和液壓馬達是可逆的，任何一種容積式液壓泵都可以作為液壓馬達來使用。然而，由於其工作條件不同，為了提高其性能，在結構上採取了一些措施，限制了某些液壓泵和液壓馬達的可逆性。
4.2.1 液壓泵和液壓馬達的主要性能參數
液壓泵和液壓馬達的主要性能參數是壓力P、流量Q、功率N、扭矩M、效率
、轉速n和自吸能力等。
1.壓力
額定壓力是液壓泵和液壓馬達銘牌上所標出的壓力。它是根據實驗結果而推薦的可連續使用的最高壓力。它取決於零件的結構、強度和密封性能等，表示其能力。常用單位為Pa或Mpa（帕或兆帕）。
工作壓力是指液壓泵和液壓馬達實際工作時的壓力。它取決於外載荷，隨外載荷的變化而變化。
2.排量與流量
排量q是指液壓泵和液壓馬達每一磚所排出油液的體積。它取決於液壓泵和液壓馬達的幾何尺寸。常用單位為mL/r（毫升/轉）。
額定流量是指在額定壓力、額定轉速下泵的實際流量，即銘牌標註流量，常用單位為L/min（升/分）。
3.效率
由於液壓泵和液壓馬達在能量轉換過程中存在著機械損失和容積損失，即輸出功率與輸入功率的比值用總效率表示，也就是機械效率與容積效率的乘積。
液壓馬達的機械效率直接影響馬達的起動性能，如果機械效率低，則起動扭矩就小；而容積效率直接影響液壓馬達的制動性能，如果容積效率地，即泄漏量大，則制動性能就差。
液壓泵和液壓馬達的容積效率隨系統壓力的升高而降低，壓力升高，泄漏量增大。
4.轉速
液壓泵或液壓馬達的額定轉速是指達到額定輸出功率情況下，持續使用的轉速，用轉/分表示。
液壓泵的實際轉速取決於原動機的轉速。轉速過低，易發生吸油不足和汽蝕，相對泄漏量增加，容積效率降低；轉速過高，可能產生氣蝕，使泵產生很大的振動和雜訊，並加速零件的損壞，壽命顯著降低。
液壓馬達的時機轉速取決於自身的排量和供油量的大小。液壓馬達最低轉速受最低穩定轉速的限制，而最高轉速則受使用壽命和效率的限制。
5.自吸能力
液壓泵的自吸能力是指在其他額定轉速下的吸油高度，即從泵的迴轉中心到液壓馬達油箱液面間的垂直高度。
液壓泵的自吸能力的實質，是因泵的吸油腔形成局部真空，郵箱中的液壓油在大氣壓的作用下流入吸油腔。所以，液壓泵吸油腔的真空度越大，則吸油能力越強，但真空度受氣蝕條件的限制。一般液壓泵的吸油高度不超過500毫米。
4.2.2 齒輪泵與齒輪馬達
齒輪泵和齒輪馬達具有結構簡單、體積小、工作可靠、維護方便、耐衝擊振動以及對液壓油的污染不太敏感等優點，因此得到廣泛應用，特便是專用汽車和工程機械的工作條件較差，選用齒輪泵和齒輪馬達較為適宜。但是，這類泵和馬達的效率較低，流量和壓力脈動大，雜訊高，不能變數，因此，其適用範圍受到了一定的限制。
1.外咬合齒輪泵
外咬合齒輪泵的工作原理，如圖4-1所示。這種泵的殼體內裝有一對咬合齒輪，齒輪兩側靠端蓋或側板密封。殼體、端蓋和齒輪的各個齒鍵槽組成了許多密封工作腔。當齒輪按圖示方向旋轉時，右側吸油腔由於咬合著的輪齒逐漸脫開，密封工作腔容積逐漸增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸進來，並隨著齒輪旋轉。當油液到達左側壓油腔時，由於輪齒在這裡逐漸進入咬合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被壓出去。吸油區和壓油區是由相互咬合的輪齒以及泵體分隔開的。
按齒輪泵的供油壓力可分為低、中、高壓齒輪泵，專用汽車上常用中、高壓齒輪泵。圖4-2為CBG型齒輪泵結構。根據需要可以組裝成雙聯或三聯齒輪泵，以供給2個或3個互不干擾的獨立油路使用。
2.內咬合齒輪泵
內咬合齒輪泵有漸開線齒輪泵和白皙按齒輪泵（又名轉子泵）兩種，如圖4-3所示。它們的工作原來和主要熱點與外咬合齒輪泵完全相同，在漸開線齒形的咬合齒輪泵中（見圖4-3a），小齒輪和內齒輪的旋轉中心不重合，有一定的偏心距，兩齒輪之間用一月牙形隔板將吸油腔和壓油腔隔開。在擺線齒形的內咬合齒輪泵中（見圖4-3b），由於小齒輪和內齒輪只相差一個齒，經專門設計不需隔板也能正常工作。內咬合齒輪泵中的小齒輪為主動輪，內齒輪與小齒輪同向轉動。
內咬合齒輪泵比外咬合齒輪泵結構更緊湊，更簡單、尺寸更小。由於齒輪轉向相同，相對滑動速度小，磨損小，使用壽命長；流量和壓力脈動小，雜訊較低，容積效率較高；並且有良好的高轉速性能。因此，在車輛上得到廣泛使用。但內咬合齒輪泵的齒形複雜，加工精度要求高。
3.齒輪馬達
齒輪馬達也是按容積變化進行工作的，其結構與齒輪泵也基本一致。但由於齒輪馬達需要負荷起動，而且能夠正、反方向旋轉，所以，齒輪馬達在實際結構上何齒輪泵還是有差別的。例如：齒輪馬達的進、出油道對稱，孔徑相同，為保證正反轉時性能一樣，採用外泄露油孔。因為馬達回油有背壓，而且當馬達正反轉時，其進、回油腔也互相變換，如果採用內部泄油，容易將軸端密封沖壞，所以齒輪馬達必須採用外泄露油孔。
4.擺線齒輪馬達
擺線齒輪馬達與擺線齒輪泵一樣，其工作原理基於擺線針齒內咬合行星齒輪傳動。擺線齒輪馬達與擺線齒輪泵的主要區別是內齒輪固定不懂，變成定子。因此，轉子（小齒輪）相對於定子（內齒輪）中心公轉一圈，此時轉子自身向相反的方向轉動的轉數等於：
這樣一來，擺線齒輪馬達就能輸出較大的扭矩，其單位質量功率遠比其他類型的液壓馬達大，而且，這種馬達的轉速範圍寬、價格低廉、應用廣泛。許多起重運輸車、清掃車、搶險車等專用汽車都採用這種馬達。圖4-4所示是擺線齒輪馬達的典型結構。
葉片泵與葉片馬達具有運動平穩、雜訊低、流量均勻等優點，但其結構複雜，對油液的污染比較敏感。因此，在專用汽車上應用極少。
1.葉片泵
葉片泵有單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩大類。單作用葉片泵可以製成變數泵，但工作壓力低；雙作用葉片泵均為定量泵。單作用葉片泵的工作原理，如圖4-5所示。葉片泵由轉子1、定子2、葉片3和端蓋、配油盤等組成。定子的工作表面是一個圓柱孔內表面，轉子偏心地安放在定子內，葉片裝在轉子的槽內，可以再槽內靈活地滑動。轉子迴轉時，由於離心力和葉片根部壓力油的作用，葉片頂部貼緊在定子內表面上。這樣，在定子、轉子、每兩個葉片和兩側配油盤之間就形成了一個個密封的工作腔。當轉子按圖示方向迴轉時，圖中右邊的葉片逐漸伸出，密封工作腔的容積逐漸加大，產生局部真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下由吸油口經配油盤的吸油窗口（圖中虛線弧形槽）進入這些密封工作腔，這就是吸油過程。反之，圖中左面的葉片被定子內表面推入轉子的槽內。密封工作腔的容積逐漸減小，腔內油液受到壓縮，經配油盤的壓油窗口排出泵外，這就是壓油過程。在吸油區和壓油區之間，各有一段封油區把它們相互隔開。這種泵的轉子每轉一圈，泵上每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各一次，所以稱為單作用式葉片泵。這種泵由於轉子上受到的液壓力是不平衡的，所以又稱為非平衡式葉片泵。
雙作用式葉片泵的工作原理如圖4-6所示。它的結構和作用與單作用式葉片泵相似，不同之處只在於定子內表面不是圓的，是由兩段長半徑圓弧、兩端短半徑圓弧和4段過渡曲線8個部分拼合而成的，定子和轉子則是同心地安裝的。在圖示轉子順時針方向旋轉的情況下，左上角和右下角處密封工作腔的容積逐漸增大，為吸油區；左下角和右上角處密封工作腔的容積逐漸減小，為壓油區。吸油區和壓油區之間各有一段封油區隔開。這種泵的轉於每轉一圈，泵上每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用式葉片泵。這種泵的兩個吸油區和兩個壓油區是徑向對稱分佈的，作用在轉子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。
2.葉片馬達
葉片馬達一般都是雙作用定量的。它體積小，轉動慣量小，允許換向頻率較高。但其泄漏量大，低速穩定性差，一般適用於低扭矩、高轉速的場合。
葉片馬達與葉片泵的結構差別主要在葉片上。即葉片在轉子中徑向放置以及為使葉片緊緊地靠在定子的內表面上所採取的措施。
4.2.4 柱塞泵與柱塞馬達
柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內往複運動使工作腔的容積變化來實現吸油和壓油的。這類液壓泵有許多優點，如：構成柱塞泵密封工作腔的零件為圓柱形的柱塞和缸孔，加工方便，可得到較高的配合精度，密封性好，在高壓下工作仍有較高的容積效率；只需改變柱塞的工作行程就能改變柱塞泵的流量，易於實現無級變數。柱塞泵主要用在高壓、大流量、大功率和流量需要調節的場合。
柱塞泵按其柱塞的排列和運動方向不同，可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。在液壓系統中常選用軸向柱塞泵、軸向柱塞馬達和徑向柱塞馬達。
1.軸向柱塞泵
軸向柱塞泵是將多個柱塞配置在一個共同缸體的圓周上，並使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種液壓泵。軸向柱塞泵有斜盤式和斜軸式兩種。
斜盤式軸向柱塞泵由缸體1、配流盤2、柱塞3和斜盤4等組成，如圖4-7所示。柱塞沿圓周均勻分佈在缸體內。斜盤與缸體軸線傾斜一角度
。柱塞尾部有彈簧，以使柱塞球頭與斜盤保持接觸。配流盤2和斜盤4固定不轉。當發動機接通傳動軸使缸體旋轉時，由於斜盤的作用，迫使柱塞在缸體內往複運動，並通過配流盤2的配流窗口進行吸油和壓油。根據圖4-7所示的迴轉方向，當缸體轉角在π~2π範圍內時，柱塞被斜盤推入缸體，使缸孔容積減小，通過配流盤的壓油窗口壓油。缸體每轉一圈，每一柱塞各完成吸、壓油一次。如改變斜盤傾角
就能改變柱塞行程長度，即改變液壓泵的排量。改變斜盤傾角方向，就能改變吸油和壓油的方向，成為雙向變數泵。
斜軸式軸向柱塞泵的缸體軸線相對傳動軸軸線成一傾斜角
，傳動軸端部用萬向鉸鏈、連桿與缸體中的每個柱塞相連接，如圖4-8所示。
當傳動軸轉動時，通過萬向鉸鏈、連桿使柱塞和缸體一起轉動，並迫使柱塞在缸體中作往複運動，藉助配流盤進行吸油和壓油。這種泵的優點是變數範圍大，泵的強度較高，能承受各種性質的載荷。但和上述斜盤式相比，其結構較複雜，外形尺寸和重量均較大。
軸向柱塞泵的優點是：結構緊湊、徑向尺寸小、慣性小、容積效率高。目前最高壓力可達40兆帕甚至更高，一般用於高壓系統。但它的軸向尺寸大，軸向作用力也較大，結構比較複雜。
2.軸向柱塞馬達
軸向柱塞馬達和軸向柱塞泵一樣，也有斜盤式和斜軸式兩種。圖4-9為斜盤式軸向柱塞馬達的工作原理。斜盤1和配流盤4固定不動，柱塞3軸向地放置在缸體2中，缸體2和馬達軸5相連，並一起旋轉。斜盤的中心線和缸體的中心線相交一個傾角
，當壓力油經配流盤進入柱塞缸后，使處於進油區的柱塞壓向斜盤。因此，斜盤對柱塞產生一法向反力F，該力可分解為平行於軸線的分力Fx和垂直軸線的分力Fy。力Fx與壓力油作用於柱塞上的力相平衡，力Fy通過柱塞傳到缸體上，使缸體帶動馬達軸旋轉，輸出扭矩，驅動負載迴轉。如果改變液壓馬達壓力油的輸入方向，即向圖示配流盤右側的配油窗口通過壓力油，馬達就作反向旋轉。
3.徑向柱塞馬達
徑向柱塞馬達有單作用曲軸式和多作用內曲線式兩大類。而單作用曲軸式可分為曲柄連桿式和靜平衡式兩種。在車輛上常用曲柄連桿、靜平衡式和多作用內曲線式徑向液壓馬達。
曲軸連桿式液壓馬達是國內外應用較早且比較普遍的一種單作用、低速、大扭矩液壓馬達。這種馬達通常有5個或7個柱塞缸，相對輸出軸呈放射狀徑向均勻布置，形成一個星形殼體，如圖4-10所示。當配流軸槽A通殼體進油口，槽B通殼體回油口時，按圖4-10a所示位置高壓油進入柱塞油腔一、二的頂部，使相應的柱塞受壓力油的作用，柱塞三處於過渡狀態（即與高、低壓油腔均不通），柱塞四、五處於回油狀態。柱塞一、二受高壓油的作用，通過連桿對偏心軸徑中心O，各施加一個F力，這兩個F力分別對偏心軸的旋轉中心O產生扭矩，推動曲軸旋轉，同時配流軸隨著一起轉動。當配流軸轉至b的位置，柱塞一、二、三均受壓力油的作用，柱塞四、五仍處於回油狀態。若配流軸再轉至圖c的位置，柱塞一退出高壓區而處於過渡狀態，只有柱塞二、三受壓力油的作用，柱塞四、五處於回油狀態。因此，各柱塞缸依次接通高、低壓油，各柱塞對輸出軸中心所產生的驅動力矩同向相加，從而使馬達輸出軸獲得連續而平穩的迴轉力矩。改變油流方向，即可改變馬達的旋轉方向。
4.2.5 液壓泵和液壓馬達的使用
液壓泵和液壓馬達的使用條件必須在其性能所允許的範圍內，以保證其使用性能，延長其使用壽命。在使用過程中還應注意以下幾點：保證液壓油的質量和工作溫度；保證液壓馬達泄油管路的暢通，一般不接背壓；低速液壓馬達回油口應有足夠的背壓；對內曲線液壓馬達更應如此，否則滾輪有可能脫離導軌面而產生撞擊，輕則產生雜訊、降低壽命，重則擊碎滾輪使馬達損壞；外接的泄露管應能保證殼體里充滿油，防止停車時殼體內的油全部流回油箱，加液壓油時，應注意液壓元件與液壓油的溫差，以免溫差過大，導致運動副間隙縮小，而咬死。停機時間較長的液壓泵和液壓馬達，不應滿載起動，應空轉一段時間后在正常使用。
