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《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 目 录 1 设计任务 1 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 2.4 PLC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 6 3.4 气动辅助元件的选择 7 3.5 选择空压机 7 3.6 元件明细列表 8 4 设计小结 9 5 参考文献 10 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 总体方案设计 系统控制流程图 控制流程图 图2-1 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。 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 PLC控制程序 PLC控制程序 图2-4 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 气动系统设计计算 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 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 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 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 控制元件选择 换向阀的选择 选用费斯通G1/4二位二通电磁换向阀 压力阀的选择 选用费斯通G1/4快插压力阀 单向节流阀的选择 选用费斯通G1/4快插单向节流阀 确定管道直径 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。 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) 选择多款口径为M6的快插接头 选择空压机 计算空压力的供气量 Qs = Q0 (1 + 111 % ×Δp) ,m3/ min 式中 Qs ———降低排气压