气动技术知识总结

1、气动技术是以压缩空气为介质，以空气压缩机为动力源，实现能量传递或信号
传递与控制的工程技术。

2、气动是气动技术或气压传动与控制的简称。

它是流体传动与控制的重要组成技术之一，也是实现工业自动化和机电一体化的重要途径。

3、一个较完善的机电一体化系统包括动力部分、执行部分、机械部分、检测传感部分、控制部分、信息处理部分，各部分之间通过接口相联系。

通过控制系统发送控制信号，由执行部分产生力和运动的输出。

4、气动技术的优点：
简单、方便：气动装置结构简单、轻便、安装维护方便。

输出速度大：气缸动作速度一般为50∼500mm/s，比液压和电气方式的速度快。

有良好的缓冲性：对冲击负载和负载过载具有较强的适应能力。

可靠性高、使用寿命长：电器元件的有效动作次数约为数百万次，而电磁阀（如SMC公司生产的电磁阀）的寿命大于3000万次，小型阀超过1亿次。

无污染：工作介质是空气，无污染。

安全性：气动压力等级低，具有防火、防爆、耐潮的能力，与液压方式相比可在高温条件下使用，同时，对于振动、腐蚀具有较强的耐受力，因而，具有很高的安全性。

在很多特殊场合具有不可比拟的优越性。

成本低：在自动化系统中，与单纯分别采用机械、电气、液压的传动与控制方式相比，气动方式成本低，经济性好。

5、气动技术的缺点：
能量利用率低：电气传动的效率在90％以上，液压传动的的效率为70～80％，气压传动的的效率为30～40％。

实施精确控制的难度较大：气体的压缩性大。

6、气动元件的制造过程：精密压铸、挤压成型、精密加工、表面处理、装配、性能测试
7、气源设备
气源设备：空气压缩机：产生压缩空气的动力源
气源处理设备：过滤器：清除压缩空气中的水分、油污和灰尘；干燥器：进一步清除压缩空气中的水分；自动排水器：自动排除冷凝水
8、气动元件的类型及其功能
气动执行元件：气缸：推动工件作直线运动。

摆动气缸：推动工件在一定角度范围内作摆动气马达：驱动工件作连续旋转运动。

气爪：抓取工件。

复合气缸：实现各种复合运动。

气动控制元件：压力阀：控制气体压力，增压、或降压。

流量阀：控制执行元件的运动速度。

方向阀：改变气流的流动方向或实现通断控制
气动辅助元件：润滑元件：a油雾器：将润滑油雾化，随压缩空气流入需要润滑的部位；
b集中润滑元件：可供多点润滑的油雾器
消声器：降低排气噪声；排气洁净器：降低排气噪声，并能分离掉排出空气中所含的油雾和冷凝水；压力开关：当空气压力达到预设值，便能接通或断开电触点；管道及管接头：连接各种气动元件用；气液转换器：将气体压力转换成相同压力的液体压力，以便实现气压控制液压驱动；液压缓冲器：用于吸收冲击能量、并能降低噪声；气动显示器：有气压信号时予以显示的元件；气动传感器：将待测物理量转换为气压信号，供后续系统进行判断和控制。

可用于检测尺寸精度、定位精度、计数、尺寸分选、纠偏、液位控制、判断有无等。

真空元件：真空发生器：利用压缩空气的流动产生真空；真空吸盘：利用真空直接吸吊工件；真空压力开关：检测真空压力的电触点开关；真空过滤器：把空气中的灰尘过滤掉以保证真空器件洁净、不受污染。

9、气动系统的典型应用场合
–易燃、易爆、高温、高湿环境下的自动化生产设备及生产线；汽车、摩托车的自动装配和自动焊接设备及生产线；电子器件、IC电路和CD生产线；洁净条件下的药品、食品打包设备；自动喷气纺机；工业装备、交通车辆中的辅助操作装置。

10、气动系统可以实现的功能
直线、往复、摆动、旋转等运动，真空吸取、夹持等动作；速度控制、位置（角度）控制、输出；力控制（压力控制）、同步运动、差速及高速控制等单项或组合控制；能与PLC结合实现复杂的逻辑控制；在工业自动化系统中，气动系统可以完成物料或工件的吸取、搬运、转位、定位、夹紧、进给（一般或高速）、装卸、装配、清洗、检测；
11、流体的基本力学性质：质点、连续、流动；只承受压力，不能承受拉力、不能抵抗剪切变形；
12、流体体积上作用的力可分为质量力和表面力。

质量力：作用于所研究的流体的所有质点上，它可以是由于其它物体对作用于所研究的流体的所有质点上，它可以是由于其它物体对所研究的流体的作用而施加于流体上的，例如重力。

这类质量所研究的流体的作用而施加于流体上的，例如重力。

这类质量力一般又称为力一般又称为外质量力。

质量力还可以是由于所研究的流体具有加速度，根据达朗贝尔
原理而虚拟地加于流体上的，例如，离心力等，这类力一般称为惯性力。

表面力：作用于所研究的流体体积的外表面上，表面力为向量，它与所作用的面积大小成正比。

表面力分解为压应力、切应力。

13、表征气体的几个状态参数：压力、温度（T=t+273.15）、密度、质量体积、
热力学能:物质微观分子运动所具有的能量。

包括分子运动的动能和分子间由于相互作用力的存在而具有的位势能。

焓（H ）：气体在流动时所具有的微观运动的能量。

在热工计算中，将热力学能 I 与推动功pV 的和称为焓H ，即 H=I+ p ⋅V。

质量焓（i）：单位质量气体的焓称为质量焓 h = i +p ⋅v
熵（S ）：一个标志着热交换是否进行的气体状态参数对微元平衡过程有dS=δQ/ T
13`1气体的状态方程
完全气体状态方程：描述p ，ρ，T的关系；状态方程的几种表达形式pV/ T=const或
RT = pv或RT= p/ρ其中R＝287N·m/(kg·K)，v是单位质量体积
13`2热力学第一定律
系统吸收的热量等于系统内能（热力学能）的增量与对外作功之和。

即传输给气体的热量，部分用来增加气体的内能（热力学能），其余则对外作功。

吸收的热量：pdV+dE=dW+dE=dQ 13`3气体的质量热容(略) 等熵过程（略）
14解决问题的技术路线
根据任务要求分析末端执行机构的动作；确定执行元件；确定对执行元件进行控制的控制元件；设计气动回路；进行自动化机器/生产线的机械结构设计；顺序动作控制的实现；调试、检测
15、气缸的分类及特点
按安装方式分：固定式安装：气缸在动作时，气缸缸体与安装体之间不存在相对运动；
摆动式安装：气缸在动作时，气缸缸体与安装体之间可以存在相对摆动
按润滑方式：给油气缸：作时，由压缩空气带入油雾，在推动活塞运动的同时，实现了对气
缸内相对运动件的润滑。

不给油气缸：工作时，压缩空气中不含油雾，相对运动件之间的润滑是靠预先
在密封圈内添加的润滑脂来保证的。

另外，气缸内的零件要使用各
种不易生锈的材料。

按位置检测方式分：限位开关；磁性开关
按驱动方式分：单、双作用气缸
16、气缸的性能与选用—常见的性能参数
理论输出力：指气缸的使用压力作用在活塞有效面积上产生的推力或拉力。

负载率：指气缸活塞杆受到的轴向负载力F与气缸的理论输出力F0之比。

使用压力范围：指气缸的最低使用压力至最高使用压力的范围。

耗气量:大耗气量是气缸以最大速度运行时需要的空气流量17、已知：用气缸水平推动台车，负载质量M＝150kg，台车与床面间的摩擦系数μ＝0.3，气缸行程L＝300mm，要求气缸动作时间t=0.8s，供给压力p=0.5MPa，配管l=3m。

请选择缸径。

已知：M＝150kg，μ＝0.3，L＝300mm，t=0.8s，p=0.5MPa，l=3m。

步骤：
〕负载力F= μ mg=0.3×150×9.8=450N
〕负载系数取η=25%=0.25
〕需要的气缸输出力F0 =F/η=450/0.25=1800N
〕由F0=πD2p/4 算出D＝67.7mm，预选缸径80mm
〕由L＝300mm，t=0.8s，η=0.25查相关的表格得
理论基准速度u0=500mm/s，缸的最大速度 um=525mm/s，察气缸的缓冲能力得知，MB系列缸径为80mm的气缸不能满足缓冲要求，因此，缸径选100mm。

18、气缸使用时的重要注意事项
1）活塞杆上只能承受轴向负载2〕安装耳环式或耳轴式气缸时，气缸与负载应在同一平面内摆动3〕气缸的冲击能量不能完全被吸收时，应设计缓冲回路或外部增设缓冲机构。

4〕高速气缸要保证充足供气并加大气缸通径。

5〕低速运动时要避免爬行现象的出现。

19、控制元件
压力控制阀：减压阀、溢流阀、顺序阀、比例压力阀、增压阀、组合阀；
流量控制阀；方向控制阀：单向型控制阀、换向型控制阀；
减压阀：将较高的入口压力调节并降低到符合使用要求的出口压力，同时保证调节后出口压力的稳定。

分为：直导式减压阀：利用手轮直接调节调压弹簧的压缩量并利用弹簧力直接控制阀的出口压力；先导式减压阀：利用压缩空气的作用力代替调压弹簧力来改变阀的出口压力，其中先导阀一般由小型直动减压阀充当。

20、
换向控制回路
压力或力控制回路
位置或角度控制回路
速度控制回路
同步控制回路
21气动元件的发展方向：精确化、高速化、小型化、低功耗与微电子化、复合化和集成化、低速低摩擦化、新型真空技术、其他。