气动系统设计与分析大作业.docx

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气动系统设计与分析大作业

宁波理工学院

《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03　

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

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

2.4PLC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。

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=

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=

因此选用缸径为32mm的SMC气缸

3.1.3推出气缸参数计算

A1=fmax/P=200N/1MPa=Pi*R2

R=

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和局部压力损失.

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；

∑——总和号；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。

3.6元件明细列表

元件名

规格

数量

备注

SMC气缸

MDBL32-50-Z73

3个

MB系列

电磁换向阀

VZWD-G1/4

3个

二位二通

压力阀

LRMA-G1/4

3个

快插管接头

单向阀

CRGRLA-G1/4

3个

快插管接头

空气压缩机

VMS-0735

1个

软管

M6 

多米

气动管接头

M6

4个

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和相关学习思路。

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，抽空帮忙和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