气动系统设计与分析大作业.docx
《气动系统设计与分析大作业.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《气动系统设计与分析大作业.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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**********
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=fmax/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0.6MPa。
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