《气动系统设计与分析》大作业
题 目 气动系统设计与分析
姓 名 陈明豪
学 号 3110612003 专业班级 机电111
指导教师 黄方平
学 院 机电与能源工程学院
完成日期 2014年12月30日 宁波理工学院
目录
1设计任务 ......................................................................... 错误!未定义书签。
2总体方案设计 . (2)
2、1 ................................................................................................. 系统控制流程图
2
2、2 ..................................................................................................... 气动原理设计
2
2、3 ............................................................................................................... 工作过程
3
2、4PLC控制程序 (3)
2、5 ............................................................................................................... 系统仿真
3
3气动系统设计计算 (5)
3、1 ..................................................................................................... 执行元件选择
5
3、1、1 ................................................................................. 气缸1参数计算
5
3、1、2 ................................................................................. 气缸2参数计算
5
3、1、3 ................................................................................. 气缸3参数计算
6
3、2 ..................................................................................................... 控制元件选择
6
3、3 ..................................................................................................... 确定管道直径
7
3、4 ........................................................................................ 气动辅助元件的选择
7
3、5 .......................................................................................................... 选择空压机
8
3、6 ..................................................................................................... 元件明细列表
8
4设计小结 (9)
5参考文献 (10)
1设计任务
某专用打孔机的结构如下图所示,其动作要求如下:工件夹紧----钻孔----返回----工件松开----推出工件----准备下一次动作。
要求夹紧力200N,钻孔推力大于100N,画出系统的气动原理图,写出计算过程,选择气缸型号,画出控制程序流程图并利用automation软件仿真。
(提交设计说明书,PLC控制程序,automation仿真图)
气动原理图图1
2总体方案设计
2.1系统控制流程图
控制流程图图2-1
2.2气动原理设计
空气压缩机提供动力。
启动工作,首先打开空气压缩机提供气源,二位二通电磁换向阀1得电,气缸1夹紧工件;接着,二位二通电磁换向阀2得电,气缸2钻孔并返回;最后,二位二通电磁换向阀1得电,气缸1松开工件,二位二通电磁换向阀3得电,气缸3推出工件,完成一次周期工作。
2.3工作过程
循环工作:工件夹紧----钻孔----返回----工件松开----推出工件----准备下一次动作
2.4P LC控制程序
PLC控制程序图2-4
2.5系统仿真
工位1夹紧图2-5-1
工位2钻孔图2-5-2
工位3工件推出图2-5-3
工序结束图2-5-4
3气动系统设计计算
3.1执行元件选择
通过F=P*A公式,已知夹紧力200N,钻孔压力100N;选用SMC标准气缸MB系列型号,最高使用压力为P1、0MPa。
因此,可得最小缸径。
又因处于安全考虑,选用缸径稍大气缸。
SMC标准气缸MB系列型号图3-1
3.1.1夹紧气缸参数计算
A1=F1/P=200N/1MPa=Pi*R2
R=8、0mm
因此选用缸径为32mm的SMC气缸
3.1.2钻孔气缸参数计算
A1=F1/P=100N/1MPa=Pi*R2
R=3、9mm
因此选用缸径为32mm的SMC气缸
3.1.3推出气缸参数计算
A1=f max/P=200N/1MPa=Pi*R2
R=8、0mm
因此选用缸径为32mm的SMC气缸
3.2控制元件选择
（1）换向阀的选择
选用费斯通G1/4二位二通电磁换向阀
（2）压力阀的选择
选用费斯通G1/4快插压力阀
（3）单向节流阀的选择
选用费斯通G1/4快插单向节流阀
3.3确定管道直径
（1）确定管道直径
由于气缸最大使用压力为1MPa,因此选择最大承受压力为2MPa的M6软管。
（2）计算压力损失
管道中的压力损失分沿程压力损失与局部压力损失、
沿程压力损失Pf=(λL/d)ρV^2/2
局部压力损失Pj=∑ζρV^2/2
管道中的总压力损失
Pw=Pf+Pj=(λL/d)ρV^2/2+∑ζρV^2/2=[(λL/d)+∑ζ]ρV^2/2
式中:λ－—管道的沿程阻力系数;L——管道长度;d——管道内径;
∑——总与号;ζ－—管道的局部阻力系数;ρ－－流体密度;V－
－管道流速。
对于长管道,局部压力损失可忽略,管道中的总压力损失Pw=Pf＝
(λL/d)ρV^2/2
或 Pw＝ρgsLQ^2
式中:ρ－—流体密度;g－－重力加速度;s——管道比阻;L－－管
道长度;Q－—管道流量。
管道比阻与沿程阻力系数的关系:s=8λ/(gπ^2d^5)
3.4气动辅助元件的选择
选择多款口径为M6的快插接头
3.5选择空压机
（1）计算空压力的供气量
Qs = Q0 (1 + 111 % ×Δp) ,m3/ min
式中 Qs ———降低排气压力后的排气量, m3/ min Q0 ———原机型额定排气压力下的排气量,m3/ min Δp = p0 - p1 , bar
p0 ———原机型额定排气压力, bar
p1 ———所需排气压力, bar
（2）计算供气压力
供气压力可选用气缸最大压力的60%,即为0、6MPa。
3.6元件明细列表
4设计小结
在黄老师的指导下,经过一学期的努力,我的气动系统设计与分析的大作业总算有了初步的成果。
通过此次设计,我再一次系统性的学习了专业知识,受益匪浅。
通过这次的气动系统的设计与分析,让我体验了学习该门课程的基本模式与相关学习思路。
这门课程中,我向往常一样根据老师所给的题目去构思,收集整理设计中所需要的资料,不浪费一分一秒,来更好的完成该门课程的大作业。
这个过程就是艰辛的,但也让我再次明白设计工作的辛酸。
通过该门课程的大作业实践的过程,它使我更好的将理论知识与实际设计相结合,真正做到了理论联系实际,并且学会了如何综合运用学过的知识。
这也算温习所学知识,使知识点牢固于心。
最后,再次感谢黄老师能在百忙中,抽空帮忙与指导我完成该门作业。
5参考文献
[1]《机械设计手册》(第五卷) 机械工业出版社徐灏主编
[2]《液压与气压传动》山东大学出版社徐冬主编
[3]《机电一体化设计手册》江苏科学技术出版社万德钧主编。