气缸选型计算
气缸选型方法—推力计算、效率和横向载荷
气缸选型方法—推力计算、效率和横向载荷气缸选型的方法主要从用途、行程、缸径、安装方式等几个因素来选择合适的气缸。
一、气缸选型时需要确认的项目检查项目选择项目1 驱动方向是单动型、复动型2 是直线运动还是摆动运动支撑方式的选择（U型钩、法兰等）3 负荷移动所需要的推力缸径、使用压力4 负荷的移动距离汽缸的行程（汽缸压曲限度行程）5 负荷移动速度阀门尺寸、配管尺寸6 汽缸末端的冲击力缓冲（缓冲效果的确认）7 使用温度范围（是否在5～60℃以内）密封件的材质8 周围环境（尘埃、切削粉、加工液等）防尘罩9 有无腐蚀的可能性耐腐蚀汽缸（表面处理汽缸、耐腐蚀材料）二、气缸推力的计算双作用气缸，推力取决于缸径、活塞杆径和使用空气的压力。
汽缸的实际推力 FA＝F・μ＝（A・P）×μ▪FA：实际的推力 [N]▪F ：理论推力 [N]▪P：使用压力 [MPa]▪A：活塞受压面积 [mm2]▪μ：汽缸推力效率 [％]单作用气缸复动型汽缸的推力就是指作用在使汽缸复位的内装弹簧上的力（增压力或减压力）的数值。
推式单作用型汽缸（参照【图2】）的推力推力F PUSH＝π／4×（D2・P・μ）−（弹簧复位的力）▪D：缸径 [mm]▪π：3.14拉式单动型汽缸的推力推力F PULL＝π／4×（（D2—d2）・P・μ）−（弹簧复位的力）▪d：活塞杆径▪π：3.14三、汽缸的效率空气压力所产生的推力由于汽缸内部结构的摩擦阻力等原因，实际推力会比理论推力低。
使用压力：0.3MPa以上时，以汽缸推力效率：μ＝50％的程度进行计算，来选择汽缸。
四、允许横向载荷如果在活塞杆上有横向负荷，与汽缸顶部衬套部分及汽缸筒内壁的接触压力会增高，造成勾咬。
横向载荷限度以最大汽缸推力（μ＝100％）的1／20的程度算出。
气缸选型与计算
气缸耗气量计算 公式：Q=V*n*p
气缸理论输出力 计算公式： F = p *A* η
气缸实际输出力 计算公式： F = p *A* η - F f
气缸直径计算公式：D=sqrt(Q/n) 气缸活塞杆速度计算公式：V=sqrt(P*60/n) 气缸活塞杆加速度计算公式：a=sqrt(P/m) 气缸活塞杆运动周期计算公式：T=2*pi*sqrt(m/P)
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回转式气缸：缸体可以围绕其轴线 旋转，适用于需要旋转运动的场合， 如机械手、回转台等。
摆动式气缸：缸体可以绕其轴线摆 动，适用于需要小角度摆动的场合， 如夹具、模具等。
金属密封环：适用于高温、高压、高腐蚀等恶劣环境
非金属密封环：适用于一般环境，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性
活塞式气缸：结构简单，制造成本低，但速度较慢，输出力较小 柱塞式气缸：柱塞行程长，输出力大，但速度较慢，且柱塞容易磨损 叶片式气缸：输出力较大，速度较快，但结构复杂，制造成本较高 齿轮式气缸：输出力大，速度较快，但结构复杂，制造成本较高
轻载低速场景： 适用于负载较 小、速度较低 的场合，如气 动门、气动座
椅等
中载中速场景： 适用于中等负 载、中等速度 的场合，如生 产线上的定位、
夹紧等
重载高速场景： 适用于高负载、 高速度的场合， 如冲压机、压
机等
特殊场景：适 用于高温、低 温、潮湿、腐 蚀等特殊环境， 如烘干机、制
冷设备等
Part Three
定义：气缸正常工作时，气体 的压力
单位：帕斯卡（Pa）或巴 （bar）
气缸工作压力的确定 气缸行程长度的选择
气缸输出力的计算 气缸安装位置的考虑
介绍不同类型气缸的特性和适 用场合
气动元件选型
一气缸选型1．气缸的行程：标准气缸取决于ARM的打开角度和力臂的长短；其它的气缸视情况而定；标准气缸在用于夹紧工件时，行程要留5mm的余量（气缸在推出作用力时，余量留在气缸头部；气缸在缩回作用力时，余量留在气缸尾部）2．气缸的缸径：1)气缸出力F的计算：在工厂中一般使用的压力是P=5kgf/cm2，考虑到损失，则P=4.5kgf/cm2，D—气缸直径，d—活塞杆直径。
推力效率，根据缸径、密封阻力、摩擦阻力等不同，负载率η一般设定在50～70％。
气缸在推出作用力：F=π4D2∙P∙η气缸在缩回作用力：F=π4（D2−d2）∙P∙η2)夹具的夹紧力：在中国工件的被夹紧力的理论值Q为40~50kgf/cm2，在日本工件的被夹紧力的理论值Q为20~30kgf/cm2，如图1-1，根据杠杆原理得到：气缸在推出作用力：XY =QF=Qπ4D2∙P∙η气缸在缩回作用力：XY =QF=Qπ4（D2−d2）∙P∙η图1- 13)气缸的直径D：(mm)推出作用力的气缸缸径：D=10∙√4Q∙Yπ∙P∙η∙X+d2(mm) 缩回作用力的气缸缸径：D=10∙√4Q∙Yπ∙P∙η∙X根据气缸的直径D选择标准的缸径3. 气缸的运动轨迹：直线运动、摆动运动、旋转运动，如图1-2。
图1- 24. 气缸的安装方式，如图1-1，1-3。
图1- 35. 空间位置大则选用一般的气缸，空间位置小则选用薄型气缸。
如图1-4。
6. 气缸开关分为：有节点气缸开关和无节点气缸开关，二者比较如表1-1。
表格1-1气缸开关按功能可分为：双色显示开关，位置偏差检测开关和耐强磁场开关。
由于汽车焊接现场属于强磁场环境，因此通常选用耐强磁场开关，如图1-4。
图1- 4二气缸辅件选型1.气动回路的基本构成，如图2-1。
图2- 12.气动回路的图形符号，如图2-2。
图2- 23.一般在所选的气缸的规格表中会指出配管口径；标准型的气缸自带有调速阀，而薄型气缸、双导杆气缸需另配调速阀；夹具中通常使用电磁换向阀；根据配管的口径，选择相应的电磁换向阀、消音器、减压阀、过滤阀、干燥器、残压排出阀等。
气缸内径选型
已知：实际负载F，负载率β值，气缸工作压力，求气缸缸径大小。
方序法：在紫色方格内输入数据，就可以计算出所需气缸缸径。
列 项目
数量 单位 备注
1
实际负载F= 98 N
5
气缸的工作压力P=
输入负载工作速度情况属于1，或
2
2
0.63 MPa 1
3
输入负载性质选项：1或2
2
由
负
4
负载率β= 65.00%
1、V<0.2m/s β=65% 2、高速运动 β=30% 1 阻性负载， β=80% 2、惯性负载 一般场合 β=50%
根据负载速度选择负载率
5
负载率β= 50.00%
根据负载性质选择负载率
计6
负载率β= 50.00%
取小的负载率
算
7
气缸理论出力P=F/β 51 N
8
计算所需气缸缸径D= 17 mm P1=π/4×D2×p
9
选择气缸缸径D= 100 mm 根据计算所需缸径大小选择缸径
气缸内 径(mm)
16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320
气缸如何选型
气缸如何选型气缸选型一般是这样：首先先依据你必须要的出力换算出气缸的活塞面积F=n*P*S，公式中F是所必须要的输出力，P是系统压力，S就是活塞面积了，n是安全系数，一般气缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5，活塞面积出来了再换算成活塞直径，一般气缸使用直径表示。
其次是依据运动的距离选择气缸的行程，如果必须要压紧，一般会吃进3~5mm。
然后依据安装方式选择你必须要的安装，是角座，法兰还是耳环安装。
后选择是否必须要行程检测开关等辅件就好了。
气缸主要的数据是缸径和行程。
气缸在工作时受力状况受到很多因素的影响，气缸内外气体的压力差影响着它，同时气缸还要承受蒸汽流出静止时对静止部分的反作用力所以在气缸选型时必须要特别注意，如果不能选择合适的气缸，不仅可能会损坏设备，同时也可能会耽误工作。
2气缸型号选择气缸型号选择依据气缸在出力换算出气缸的活塞面积F=n*P*S，公式中F是所必须要的输出力，P是系统压力，S就是活塞面积了，n是安全系数，一般气缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5，活塞面积出来了再换算成活塞直径，一般气缸使用直径表示。
其次是依据运动的距离选择气缸的行程，如果必须要压紧，一般会吃进3~5mm。
然后依据安装方式选择你必须要的安装，是角座，法兰还是耳环安装。
缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。
活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。
对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。
缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。
小型气缸有使用不锈钢管的。
带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。
气缸在我们在现代生产中发挥着非常重要的作用，它的输出力大、对使用者的要求较低、适应性强等优势成为用户喜爱它的重要原因，相信在将来这类产品会持续进步，在人类发展进步中发挥更重要的作用。
3气缸行程可以调节吗气缸在市场中已经有非常重要的地位，它带来的经济效益受到了广泛的关注，这也是越来越多人关注它的重要原因。
CKD气缸的选型与计算
CKD气缸的选型与计算 CKD气缸的选型在气动使用中经常涉及到，那么在做气缸选型时需要注意什么? 下面简单介绍下气缸选型参数要求：一、类型：根据操作形式选类型气缸操作方式有双作用，单动弹簧压入及单动弹簧压出三种方式。
在选型的时候，一般情况下会选双作用的气缸，现如今双作用气缸是用的最多的，单作用气缸用于的地方不是很多，在阻挡气缸会用的多些。
1）、从操作上分为单作用和双作用，前者又分弹簧压回和压出两种，一般用于行程短、对输出力和运动速度要求不高的场合，双作用气缸则更广泛应用。
2）、从功能上来分类型较多，如标准气缸、复合型气缸、特殊气缸、摆动气缸、气爪等，其中比较常用的为自由安装型气缸、薄型气缸、笔形气缸、双杆气缸、滑台气缸、无杆气缸、旋转气缸、夹爪气缸等二、缸径：根据有关负载，使用压力及作用方向确定。
三、行程：确定工作的移动距离，考虑工况可选择满行程及预留行程。
行程课测量得知，一般如果是压紧，或是顶住工件，不要选择满行程，可以把行程留大10mm左右。
如果是推送到某个位置，可以选择满行程，但要加缓冲四、系列：根据特点条件来选择气缸的系列，其中有划分三个要素：空间要素，精度要求，特定动作要求空间要素指气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸的较大或较小的气缸，具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点，比如薄型气缸（如SDA系列，缸径=Φ12mm～Φ100mm，行程≤100mm）和自由安装型气缸（如CU系列，缸径=Φ6mm～Φ32mm，行程≤100mm）广泛应用的气缸具有节省空间特长的还有无杆气缸，形象地说，有杆气缸的安装空间约2.2倍行程的话，无杆气缸可以缩减到约1.2倍行程，一般需要和导引机构配套，定位精度也比较高。
磁偶式无杆气缸：活塞两侧受压面积相等,具有同样的推力,有利于提高定位精度,适合长行程，重量轻、结构简单、占用空间小机械式无杆气缸：“有较大的承载能力和抗力矩能力，适用缸径Φ10mm～Φ80mm精度要求一般采用滑台气缸（将滑台与气缸紧凑组合的一体化的气动组件），也有各种细分的类型，工件可安装在滑台上，通过气缸推动滑台运动，适用于精密组装、定位、传送工件等。
气缸的选型
气缸的选型根据气缸推力拉力的大小要求，选定气缸使用压力参数以及缸径尺寸气缸推力计算公式：气缸推力F1=0.25πD2P气缸拉力计算公式F2=0.25π（D2-d2）P公式式中：D-气缸活塞直径（cm）d-气缸活塞杆直径（cm）P-气缸的工作压力（kgf/cm2）F1，F2-气缸的理论推拉力（kgf）∙上述出力计算适用于气缸速度50~500mm/s的范围内∙气缸以上下垂直形式安装使用，向上的推力约为理论计算推力的50%∙气缸横向水平使用时，考虑惯性因素，实际出力与理论出力基本相等为了避免用户选用时的有关计算，下附双作用气缸输出力换算表，用户可根据负载、工作压力、动作方向从表格中选择合适的缸径尺寸双作用气缸输出力表单位Kgf缸径mm气缸的理论输出力（推力）单位：KG/公斤使用空气压力MPa0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.810 1.57 2.36 3.14 3.93 4.71 5.50 6.28 16 4.02 6.03 8.04 10.1 12.1 14.1 16.1 20 6.28 9.42 12.6 15.7 18.8 22.0 25.0 25 9.81 14.7 19.6 24.5 29.4 34.4 39.2 32 16.0 24.1 32.2 40.2 48.3 56.3 64.4 40 25.1 37.7 50.3 62.8 75.4 88.0 100.5 50 39.2 58.9 78.5 98.2 117 137 15763 62.3 93.5 125 156 187 218 25080 100 151 201 251 300 352 402100 157 236 314 393 471 550 628125 245 368 491 615 736 859 982160 402 603 804 1005 1206 1407 1608180 508 763 1018 1272 1527 1781 2036200 628 942 1257 1571 1885 2199 2514250 981 1473 1963 2454 2945 3436 3926320 1608 2412 3216 4021 4825 5629 6432400 2531 3796 5026 6283 7539 8796 10052∙选定气缸的行程：确定工作的移动距离，考虑工况可选择满行程或预留行程。
气缸选型计算及其配件的应用
凸轮槽轨迹驱动：
直线气缸气动手爪：
3、气缸在步进送料系统中的应用
步进送料对于现代自动化设备具有重要的意义，由于产品的加工装配都需要一定的时 间，所以大多数设备都采用的是：送料→加工→送料→加工这样的间歇循环工作方式。
通过以上两个步进送料机构的介绍，显然可以看出：步进送料也可以用于以短行程执行 机构实现物料的远距离输送，这也是工厂自动化设备中常用的远距离输送方式。以上介绍的 是两种典型的运用气缸进行步进送料的机构。其相对于齿轮连杆机构、连杆机构、槽轮机构、 棘轮机构、凸轮机构等各种间歇运动机构来说：具有结构简单、零件少、柔性高（可以通过 调节限制气缸行程限位螺钉或者缓冲器限位螺母来调节产品拨叉的行程）的优点。
气缸系列和气缸缸径对应表
（4）安装形式 基本型、脚座型、杆侧法兰型、无杆侧法兰型、单耳环型、双耳环型、杆侧耳轴型、无
杆侧耳轴型、中央耳轴型 （5）气缸的缓冲装置
无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、液压缓冲器
（6）磁性开关 1）安装形式 2）需要注意的是，只有选用带磁环的气缸才要配对磁性开关，不同气缸和磁性开关也是配 对使用的，不能随便配套，例如笔形气缸用钢带固定的。设计的时候要考虑磁性开关的安装 方式，避免位置干涉。 （7）其他要求
（2）确定气缸行程 气缸的行程与使用场合、机构尺寸有关，应该注意以下几点。
1）一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰，如用于夹紧机构等，应该按照计算所需要的行
程来增加 1~2mm 以上谓“稳当”， 就是要有足够的力量阻挡“来势汹汹”的活动部分，并且没有摇动、晃动或者松脱的倾向。 3）尽量选气缸手册里面有的标准行程，这样可保证供货速度，降低时间成本。 （3）确定气缸系列
气缸选型计算及其配件的应用
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神威气动 文档标题：气缸选型计算
气缸选型计算的介绍：
引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。
空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。
涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。
气缸的应用领域：印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。
二、气缸种类：
①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。
②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。
③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。
它的密封性能好，但行程短。
④冲击气缸：这是一种新型元件。
它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米/秒）
运动的动能，借以做功。
⑤无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。
有磁性气缸，缆索气缸两大类。
做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。
此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。
三、气缸结构：
气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，其内部结构如图所示：
2：端盖
端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。
杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。
杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。
导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。
端盖过去常用可锻铸铁，为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。
3：活塞
活塞是气缸中的受压力零件。
为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。
活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。
耐磨环长使用聚氨酯、
神威气动 聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。
活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。
滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。
活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。
4：活塞杆
活塞杆是气缸中最重要的受力零件。
通常使用高碳钢、表面经镀硬铬处理、或使用不锈钢、以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。
5：密封圈
回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。
缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种：
整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。
6：气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。
也有小部分免润滑气缸。
四、气缸工作原理：
1：根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。
由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。
若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。
在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。
2：下面是气缸理论出力的计算公式：
F：气缸理论输出力（kgf)
F′：效率为85%时的输出力（kgf）－－（F′=F×85%）
D：气缸缸径（mm)
P：工作压力（kgf/C㎡）
例：直径340mm的气缸，工作压力为3kgf/cm2时，其理论输出力为多少?芽输出力是多少?
将P、D连接，找出F、F′上的点，得：
F=2800kgf；F′=2300kgf
神威气动 在工程设计时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小，从经验表1－1中查出。
例：有一气缸其使用压力为5kgf/cm2，在气缸推出时其推力为132kgf，（气缸效率为85%）问：该选择多大的气缸缸径?
由气缸的推力132kgf和气缸的效率85%，可计算出气缸的理论推力为F=F′/85%=155(kgf)
由使用压力5kgf/cm2和气缸的理论推力，查出选择缸径为?63的气缸便可满足使用要求。
五：气缸图片展示：
抱紧气缸如下图：
神威气动 带阀气缸：
带锁气缸
迷你气缸
神威气动 笔型气缸
薄型气缸
手指气缸。