操纵顶、底料钟的气缸。该料钟具有手动与自动加料两种
方卸式料。于自两动钟加之料间：，加然料后时延，时吊发车讯把，物使料顶运钟来关，闭顶；钟之后ZA开底启钟、
开启、卸料到炉内，再延时关闭底钟，循环结束。 2. 运动要求：料钟开、闭一次的时间t =6 s，缸行
程s=600mm，行程末端平缓些。 部料3钟. 打动开力的要作求用：力顶F部B=2料.4钟×打10开4N的。推FA=5.10×103N；底
气动行程程序
非标准程序
有障碍标准程序 标准程序 无障碍的设计方法
信号—动作线图法
下图所示为信号—动作线图法设计步骤。
图16-3
16
16.2.2 信号—动作线图设计法
1 绘制X—D线图 （1）画X—D线图方格图
图16-4 X-D线图
17
（2）画动作线（D线）
动作线是指按程序动作从起点到终点的横线。动作线 的起点用“Ο”表示，动作线的终点是在该动作的结束处， 用“×”表示。
例16-2 校核程序[A1 B1 C1 A0 C0 B0] 解：列程序、信号、相位状态表，如表16-5所示。
12
例16-3校核程序[A1 B1 B0 A0] 解：列程序、信号、相位状态表，如表16-6所示。
从表16-6可见，2相位的B1动作和4相位的A0动作由同 一个信号组合a1 b0控制，信号组合有重复项，该程序为非 标准程序。
4） 绘气动回路原理图，如图16-12c所示。
图16-12a
32
16-(12b
16-12c
图16-12 X-D线图法设计气动回路图
33
16.4.2 钻孔机气动系统
图16-13a所示是一种气动钻削头的钻孔专用机， 其结构 包括：回转工作台、两套夹具、两个气动钻削头、两个液体阻 尼器。
图16-13b所示为钻孔机的动作循环表。
pl ——沿程压力损失之和
p ——局部压力损失之和 [p] ——允许压力损失
28
29
7 选择空压机
选择空压机的依据是：空压机的供气压力和供气
（1）计算空压机的供气量

n
q K1K 2 qZ
i 1
q——空压机的供气量
——利用系数
K1-——漏损系数， K1 =1.15—1.5 n——用气设备台数
（3）画信号线（X线）
信号线是指按程序顺序其信号从起点到终点的横线。 信号线的起点是在该信号所控制动作的开始处开始，用 “Ο”表示，信号线的终点是在产生该控制信号的动作的 对立动作开始处结束，用“×”表示。
2.确定障碍信号
（1）利用X—D线图确定障碍信号。
（2）区间号的方法。直观法快速判断Ⅰ型障碍法
“逻辑与”排除障碍；非标准程序则必须先进行程序的校
核与校正，插入记忆元件后，才可以做X—D线图，并用
“逻辑与”排除障碍
19
16.2.3 绘制气动控制系统逻辑原理 图
1.气动逻辑原理图的基本组成 1)逻辑控制回路主要是用“或”、“与”、“非”、 “记忆”等逻辑符号来表示。 2)行程发信装置主要是行程阀，也包括启动阀、复 位阀等。在各个控制信号上加上小方框表示各种原始信号 而画在小方框上方的符号表示阀的操纵方式. 3)执行元件（如气缸）的操纵由主控阀的输出表示。 主控阀常采用双气控阀，可以用逻辑元件中的记忆符号表 示
这是一种不用画X-D线图，直接从给定程序就可快速
判别障碍信 18
3.Ⅰ型障碍信号的排除
脉冲信号法
排除Ⅰ型障碍信号的方法
逻辑回路法 顺序与法
机械法
4.确定执行信号
按照上述方法将主控信号排除障碍信号后填入X-D线图 “双控执行信号表达式”一栏，另外应考虑程序启动信号q
共同成为第一个动作的执行信号。
应该注意的是，标准程序可以直接做X—D线图，并用
第16章 气动控制回路的设计及应用实例
气动回路
非时序逻辑系统 一般气动回路 时序逻辑系统
气动回路的 设计方法
试凑法
逻辑运算法
逻辑法 分组供气法
图解法 信号—动作线图法 卡诺图法
1
16.1 气动非时序逻辑系统设计
。
气动非时序逻辑系统的设计
卡诺图法 逻辑代数法
16.1.1 逻辑代数法设计
1. 逻辑代数的基本运算及简化规律
图16-13 钻孔机及其气动控制系统
34
图16-14所示为钻孔机的气动控制回路，其工作过程如下：
图16-14 钻孔机的气动控制回路
35
16.3.2 气动系统的设计计算举例
例16-5设计某厂鼓风炉钟罩式加料装置气动系统。 解：（1）明确工作要求
鼓顶风、1炉底. 上料工、钟作下的要两配求个重；料，加钟料料：钟机顶平构料时如钟处图、于16底关-7料闭所钟状示。 态。。WZA、AA、、WZBB分B分分别别别为为为
图16-5
21
16.2.4 绘制气动控制系统回路原理图
气动控制系统回路原理图绘制时应注意以下几点： 1.要根据具体情况选用气阀、逻辑元件或射流元件来 实现。 2.回路原理图上行程阀等的供气及进出口连接位置， 应按回路初始静止位置的状态连接。 3.控制回路的连接一般用虚线表示，对较复杂的气控 系统为防止连线过乱，建议用细实线代替虚线。 4.“与”、“或”、“非”、“记忆”等逻辑关系的 连接，可按第十四章有关内容选用。 5.绘制回路原理图时，应在图上写明工作程序对操作 要求的说明。 6.气控回路绘制时，习惯将系统全部执行元件都水平 或垂直排列，执行元件下面画出相应的主控阀及控制阀， 行程阀直观地画在气缸的活塞杆伸出、缩回对应的位置上。
和积法是将真值表中s=0变量组中的各变量先求和，再 求所有s=0和式的积。在s=0和积式中，变量为“1”，则取 该变量的本身；变量为“0”，则取该变量的非。
5
6
16.2 气动时序逻辑系统设计
16.2.1 概述
气动时序逻辑系统是实现自动化广泛采用的一种控制 方法，常见的行程程序控制就属于时序逻辑系统问题。其 控制框图如图16-1所示。
分水滤气器
27
6 确定管道直径、计算压力损失
（1）确定管道直径：
根据下式计算管道内径：
q d2v
4
（16-1）
式中 q——管道内压缩空气的流量 m3/s
v——管道内压缩空气的流速 m/s。
（2） 计算压力损失
p pl p p
p——总的压力损失,
K2——备用系数， K2 =1.2—1.6
qZ ——一台设备在一个周期内的平均用气量
（2）计算空压机的供气压力
ps p p
ps——空压机的供气压力，Pa
p ——系统压力，Pa
链接：16.3.2 气动系统的设计计算举例
30
16.4 气压传动系统实例
16.4.1气动控制机械手
本例介绍的气 控机械手模拟人手 的部分动作，按预 先给定的程序、轨 迹和工艺要求实现 自动抓取、搬运， 完成工件的上料或 卸料。为了完成这 些动作，系统共有 四个气缸，可在三 个坐标内工作，其
14
例16-4 校正程序[A1 B1 B0 A0 ] 解：程序、信号、相位状态表，如表16-6所示。可见，该 程序为非标准程序，校正后的新程序为[A1 B1 X1 B0 A0 X0 ]。 校正后的程序、信号、相位状态表，如表16-7所示。
可见，校正后信号组合无重复项，该程序为标准程序。
15
4. 气动行程程序系统的分类及设计步骤、方法
7
1. 符号规定 为了准确表达和描述气动程序动作、信号及它们之间的
关系，必须用规定的符号和数字表示。
(1) 符号规定 1）用大写字母A、B、C、D表示气缸，用下标“1”、 “0”表示气缸活塞杆的-两种不同的状态. 2）A气缸的主控阀也用A表示。 3）主控阀两侧的气控信号称为执行信号。用A1*、A0*表 示，如A1*表示控制缸A伸出时的执行信号，A0*表示控制 缸A收回时的执行信号。 4）用带下标的小写字母a1、a0、b1、b0等分别表示与动 作A1、A0、B1、B0等相对应的行程阀及其输出信号。
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2. 行程程序的相位与状态 （1）相位与状态
程序式[A1B1 B0 A0]中有四个动作，这四个动作将整个程 序分为四段，每一段称为一个相位。
状态是指行程程序在气缸不同动作时行程阀输出信号的 组合。 （2）程序、信号、状态表
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3. 程序的校核及校正 （1） 程序的校核
判断行程程序是否标准，只需判断其程序、信号、相位 状态表中的信号组合是否有重复项，有重复项则是非标准 程序，无重复项则是标准程序。
4. 工作环境：环境温度30—40℃，灰尘较多。
36
图16-7 鼓风炉加料装置气动机构示意图
37
（2）设计气控回路
1.列出气动执行元件的工作程序
设操纵顶料钟的气缸为A，气缸活塞杆外伸为A1、气缸 活塞杆缩回为A0；操纵底料钟的气缸为B，气缸活塞杆外 伸为B1、气缸活塞杆缩回为B0。则气动执行元件的工作程
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图16-6所示为程序[A1 B1 B0 A0 ]的气动控制系统回路原理图
图16-6 气动控制系统回路原理图
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16.3 气动系统的设计计算
气动系统的设计与计算是气动系统总体设计的一部分。 16.3.1 气动系统的设计步骤：
1.明确工作要求 设计前一定要弄清楚主机对气动控制系统的要求，包括
以下几个方面： 1）运动和操作力的要求：主机的动作顺序、动作时间、
运动速度及其可调范围、运动的平稳性、定位精度、操作 力及联锁和自动化程度等。
2）工作环境条件：温度、防尘、防爆、防腐蚀要求及 工作场地的空间等情况必须调查清楚。
3）系统和机、电、液控制相配合的情况，及对气动系 统的要求。
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2 设计气控回路 1）列出气动执行元件的工作程序。 2）对程序进行校核及校正，写出校正后的程序。 3）作X-D线图，写出执行信号的逻辑表达式。 4）画出系统的逻辑原理图。 5）画出系统的气动回路原理图。