《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 (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)
2.4PLC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