气动系统设计与分析大作业布置
气动系统分析、设计与仿真
换向阀换向时各接口间有不同的通断位置，换向阀这些位置和通路符号的不同组合就可以得到各种不同功能的换向阀。
任务二 逻辑控制回路分析、设计与仿真
〖知识链接〗
1.双压阀的结构和工作原理
双压阀有两个输入口1（3）和一个输出口2。只有当两个输入口都有输入信号时，输出口才有输出，从而实现了逻辑“与门”的功能。当两个输入信号压力不等时，则输出压力相对低的一个，因此双压阀还有选择压力的作用。
2.单向节流阀
单向节流阀是气压传动系统中最常用的速度控制元件，也常称为速度控制阀。它是由单向阀和节流阀并联而成的，单向节流阀只在一个方向上起流量控制的作用，相反方向的气流可以通过单向阀自由流通。利用单向节流阀可以对执行元件各个方向上的运动速度进行单独调节。
3.进气节流与排气节流
根据单向节流阀在气动回路中连接方式的不同，可以将速度控制方式分为进气节流速度控制方式和排气节流速度控制方式
1.气动回路图的绘制要求
2.复杂气压系统图的识读方法
（1）分析所控制内容的工作原理，了解气压系统的任务、工作循环、应具备的性能和需要满足的要求；列出各个电磁阀的工作顺序。
（2）查阅系统图中所有的气压元件在控制回路中的作用及控制的内容和连接关系，分析它们的作用及组成的回路功能。
（3）分析气路，了解系统的工作原理及特点。
3.延时阀
延时阀是气动系统中的一种时间控制元件，它是通过节流阀调节气室充气时压力上升的速率来实现延时的。延时阀有常通型和常断型两种。
任务四 压力控制回路分析、设计与仿真
〖知识链接〗
1.安全阀
安全阀是用来防止系统内压力超过最大许用压力以保护回路或气动装置的安全。阀的输入口与控制系统相连，当系统压力小于此阀的调定压力时，弹簧力使阀芯紧压在阀座上。当系统压力大于此阀的调定压力时，则阀芯开启，压缩空气经阀口排放到大气中，此后，当系统的压力降低到阀的调定值时，阀门关闭，并保持密封。
机械工程中的气动力学分析与优化设计
机械工程中的气动力学分析与优化设计概述：机械工程中的气动力学分析与优化设计是一门关于流体力学在机械系统中应用的学科。
它研究的是流体在机械系统中的运动规律和相应的力学问题，通过理论和实验手段进行气动力学分析，从而对机械系统进行优化设计，提高其性能和效率。
一、气动力学基础气动力学是研究气体流动的力学学科。
在机械工程中，气动力学分析主要侧重于流体的速度、压力、密度等参数的变化规律以及流体与机械结构之间的相互作用。
气动力学基础理论包括流体的连续性方程、动量方程和能量方程，通过这些方程可以描述气体在机械系统中的流动过程。
二、气动力学分析方法1. 数值模拟方法数值模拟方法是一种常用的气动力学分析手段。
通过建立数学模型和计算方法，对机械系统中的流体流动进行模拟和计算。
数值模拟方法可以通过计算流体力学（CFD）软件对复杂的气动力学问题进行高精度的数值模拟，从而获得流体的速度、压力、温度等参数分布情况，为机械系统的优化设计提供准确的依据。
2. 实验方法实验方法是气动力学分析的重要手段之一。
通过实验设备和测量仪器对机械系统中的流体流动进行观测和测试，获取实际数据并进行分析。
例如，通过安装压力传感器和风洞实验，可以获得流体在机械系统中的压力分布情况，从而评估系统的气动性能，并优化设计。
三、气动力学在机械工程中的应用气动力学在机械工程中有广泛的应用，涉及航空航天、汽车工程、风力发电等多个领域。
以下举几个例子说明气动力学在机械工程中的重要性。
1. 飞机设计在飞机设计中，气动力学分析是关键的一环。
通过对机翼、机身等气动构件的流场分析，可以优化设计飞机的升力、阻力、起飞和降落等气动性能参数，提高飞行效率并降低能耗。
2. 汽车设计在汽车设计中，气动力学分析同样起着重要的作用。
通过优化车身外形以减小风阻，可以提高汽车的燃油经济性和驾驶稳定性。
此外，气动力学还可以作为汽车安全性评估的重要参考，分析车辆在高速行驶时的空气动力学性能，提高行车安全性。
飞机气动设计分析报告
盛年不重来，一日难再晨。
及时宜自勉，岁月不待人。
飞机气动设计分析——由图-22M和B-1B浅析现代超音速轰炸机设计SYXXXXXXXXX一、超音速轰炸机简介众所周知，轰炸机是用于从空中对地面或水上目标进行轰炸的飞机，具有载弹量大，飞行距离远的特点。
飞机开始投入战争后不久，便出现了专门用于对地面实施轰炸的轰炸机。
一二次世界大战期间，轰炸机得到迅速发展和广泛使用，以美国B-17、B-29为代表的全金属四发重型轰炸机的出现是轰炸机发展到新水平的标志，这时的轰炸机载弹量可达8至9吨，航程在5000公里上下。
战后，航空进入喷气时代，轰炸机也不例外，在现代喷气式轰炸机问世以来的50多年里，轰炸机的发展已经经历了三个明显的阶段（如图1所示）：图1 喷气式轰炸机发展的三个阶段第一阶段是上世纪60、70年代出现的亚音速喷气式轰炸机，以苏联图-16（我国轰六的原型）、英国的三V轰炸机(“胜利”、“火神”、“勇士”)、美国B-47和B-52等为代表。
这一时期，飞机设计上的主要特点是以喷气动力取代螺旋桨动力，首先解决的是有无问题，在飞机的外形和结构设计上与之前的螺旋桨动力轰炸机并无较大区别。
这类轰炸机由于飞行速度较慢，雷达散射截面积较大，在完整的现代防空体系面前不堪一击，突防能力较弱，但到目前为止仍有很大一部分的亚音速轰炸机在各国空军服役。
第二阶段是上世纪70、80年代出现的超音速轰炸机。
超音速轰炸机往往采用了变后掠翼设计，解决了超音速轰炸机研制初期如B-58轰炸机遇到的速度与航程间的矛盾，这一阶段的代表是美国B-1B和苏联图-160、图-22M等。
超音速战略轰炸机的出现使得战略轰炸机的突防能力大大增强，打击能力也相应提高。
第三阶段是上世纪末出现的隐身轰炸机，使轰炸机的战场生存能力和威慑力得到更大的提高。
目前，隐身战略轰炸机只有美国的B-2一种。
可见，超音速轰炸机的出现是为了弥补亚音速轰炸机飞行速度较慢且无隐身能力的缺点，从而实现超音速突防，快速抵达攻击范围或目标上空实施打击。
机械制造气动设计
机械制造气动设计机械制造工程是一门综合性极强的学科，它涉及到众多领域，其中之一就是气动设计。
气动设计是指在机械系统中应用气动原理，通过合理的设计和优化来实现机械装置的高效运行。
本文将从气动设计的基本原理、常用元件以及设计步骤等方面进行论述。
一、气动设计的基本原理气动设计是以压缩空气为动力源，利用气体流动原理来实现力和运动的传递。
它主要依靠气体的流动性质，包括压缩、储存、传输和控制等。
通过合理利用气体的流动和压力，可以实现机械系统的自动化和高速运动。
二、常用的气动元件气动设计中常用到的元件包括气缸、气阀、气压调节器、快速接头等。
其中，气缸是气动系统中最基本和常见的元件，用于将压缩空气转化为机械运动。
气阀作为气缸的控制元件，用于控制气缸的运动方向和速度。
气压调节器可以根据实际需求对气体的压力进行调节，以满足不同的工作要求。
而快速接头则用于连接和断开气源管路，方便系统的维护和更换。
三、气动设计的步骤气动设计的步骤主要包括问题分析、设计方案确定、元件选型、系统集成和验证测试等。
首先，需要对待解决的问题进行分析，明确设计的目标和需求。
其次，根据分析结果确定合适的设计方案，包括气缸数量、气压大小以及气路的布置等。
然后，根据设计方案选择合适的气动元件，并进行安装和调试。
在系统集成过程中，需要注意元件之间的连接和协调，确保整个系统的稳定和可靠性。
最后，进行验证测试，检验设计的合理性和性能是否符合要求。
四、气动设计的优势与传统的机械设计相比，气动设计具有一些明显的优势。
首先，由于气体的可压缩性和流动性，气动系统的能量传递更为高效，响应更为迅速。
其次，气动元件体积小，重量轻，结构简单，易于安装和维护。
此外，气动系统通常使用无油空气作为动力源，对环境友好，无需润滑油和抛光处理。
总之，机械制造气动设计是一门重要的学科，它在提高机械系统自动化水平、提升生产效率和降低成本方面发挥着重要的作用。
通过合理应用气动原理和设计方法，可以实现机械装置的高效运行。
液压与气动控制系统 学习情景5 双缸顺序动作气动系统的设计与装调
学习参考资料
（2）运动图（位移-步骤图）。
• 工作环节1 明确任务
工作环节1 明确任务
【学习目标】
（1）了解市场大环境，明确任务要求。 （2）准确记录客户需求，分析该生产线工作站的控制要求。
工作环节1 明确任务
【学习过程】
示例：
生产线的物料供料装置示意图如下，其驱动系统为气压系统。 （1）1.0缸先伸出，到位后2.0缸再伸出，2.0缸先缩回，到位后1.0缸再缩回。 （2）1.0缸先伸出，到位后2.0缸再伸出，1.0缸先缩回，到位后2.0缸再缩回。
学习参考资料
4.选择控制元件 （1）确定控制元件的类型及数目。 （2）确定控制方式及安全保护回路。 5.选择气动辅助元件 （1）选择过滤器、油雾器、储气罐、干燥器等的形式及容量。 （2）确定管径、管长、管接头的形式。 （3）验算各种阻力损失，包括沿程阻力损失和局部阻力损失。
学习参考资料
二、多缸控制回路设计
• 工作环节3 计划与决策
工作环节3 计划与决策
【学习目标】
（1）能够根据客户需求划分工作阶段，分配工作任务，制订可行的工作 计划。
（2）能够操作FluidSIM-P仿真软件，独立设计出符合任务功能要求的气动 回路。
（3）能够制定出设备清单。 （4）分析各小组设计的回路，总结出本组最优方案。 （5）能按照相关规范查阅产品手册，并进行气压元件的选型。
学习情景3 手机TP压合装置气动系统的设计与装调
【工作情景描述】
某生产企业承接了一套自动化生产线的设计与装调项目，计划通过气动控制 系统实现速度、位置及顺序控制。请同学们分小组领取该任务，以企业专业人 员的身份与客户进行沟通，分析设备特点及客户要求，利用所学的机械制图、 气动系统控制、安装和调试、常用工具操作、检测操作等知识设计并绘制相应 的控制原理图，利用计算机辅助设计软件进行功能验证、元器件选择、回路的 安装和调试以及控制功能校验，对出现的问题及时修改或完善。按时、保质完 成任务，经质检人员检验后交客户评价及验收。
机械系统的气动特性分析与优化设计
机械系统的气动特性分析与优化设计导言：机械系统的气动特性是指在气体流动过程中所表现出的特性以及对系统性能的影响。
气动特性的分析与优化设计是机械工程领域中的一项重要课题，涉及到众多工程实践领域，如飞机、汽车、风力发电等。
本文将从气动特性的分析方法、优化设计技术以及一些实际应用案例等方面展开阐述。
一、气动特性的分析方法1. 流动的基本理论气动特性的分析离不开流体力学的基本理论，如质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程等。
这些方程可以通过数值模拟方法，如计算流体力学（CFD）模拟，来研究气体在机械系统中的流动情况。
2. 风洞试验风洞试验是一种常用的气动特性分析方法。
通过在实验室中模拟外界的气流条件，可以对机械系统在不同气流速度下的气动特性进行测试。
风洞试验能够提供直观的实验数据，对系统的气动性能分析具有重要意义。
3. 气动力矩测量气动力矩是机械系统中的重要参数，用于描述气流对系统的力矩作用。
通过使用测力传感器和测量设备，可以测量气动力矩，并进一步分析系统的稳定性和控制性能。
二、优化设计技术1. 多目标优化机械系统的气动特性分析和优化设计中常涉及多个目标函数的优化问题，如降低气动阻力、提高升力等。
通过使用多目标优化方法，如遗传算法、模拟退火算法等，可以在多个目标之间寻求最佳平衡点。
2. 参数优化在气动特性优化设计中，系统的参数选择和调整是至关重要的。
通过改变系统的几何形状、尺寸、材料等参数，可以在保持系统功能的前提下，优化其气动性能。
参数优化可以通过实验和数值模拟相结合的方式进行。
三、实际应用案例1. 飞机设计中的气动特性分析与优化设计飞机的气动特性对其飞行性能和燃油消耗等有着重要影响。
通过对机翼、机身等部件的气动特性进行分析和优化设计，可以提高飞机的升力、降低阻力，从而提高其效率和性能。
2. 汽车设计中的气动特性分析与优化设计汽车的气动特性直接影响其行驶的稳定性和燃油消耗等。
通过改进汽车外形、减小阻力系数，可以提高汽车的运动性能和燃油经济性。
非标自动化设备的气动传动控制系统设计分析
非标自动化设备的气动传动控制系统设计分析摘要：新时代发展背景下，人力资源成本急剧上升，为确保企业流水线生产的顺利以及产品生产的质量，需要加强自动化生产设备的应用，但是在当前一些生产环节中，实现自动化的难度比较大，在一些特殊的生产环节中，需要采用非标自动化设备替代人力，降低人力资源成本。
基于此，本文就非标自动化设备的气动传动控制系统设计进行分析。
关键词：非标自动化设备；气动传动；控制系统前言：随着工业自动化生产发展，当前对于自动化技术要求越来越高。
此外随着社会的发展，产品生产成本不断升高，使得企业经营的利润下降，为降低产品生产成本，提升生产效率，自动化设备的设计和使用十分重要。
非标设备是指在工业化生产中除标准化设备以外的特殊产品及设备，设计过程未采用国家统一的行业标准，根据自身的实际需要进行二次设计，气动传动控制系统即非标自动化设备运行的关键系统之一。
1.非标自动化设备1.1非标自动化设备概念非标自动化设备是指未按照相关行业标准以及要求制作的机械化设备，而是根据不同行业的实际生产需求，自主研发、设计、生产并使用的机械设备[1]。
这种设备不在国家的管控范围之中。
非标自动化设备也不用于规模化生产之中，而是根据企业自身的实际需要，结合特殊生产环节的特点及用途进行设计生产，在设计制造的过程中没有明确的参考，也不会进行设备试运行。
因此，非标自动化设备对设计人员有着较高的要求，需要其能够对企业生产环节有深入了解的基础，具备丰富的专业知识以及工作经验。
此外，非标自动化设备的设计制造周期比较长，难度和成本也比较大，通常用于产品的制造加工以及装配生产的过程中。
1.2非标自动化设备设计的要求非标自动化设备通常在机床加工生产中较为常见，广泛运用于夹具测量之中。
在当前的生产使用中非标自动化设备尽管能够实现自动化生产的目标，但是效率相对比较低。
因此，为确保非标自动化设备的实际使用效果提升自动化的生产效率，就需要对传统的加工手段进行相应的改善及优化。
气动机械手控制系统设计分析
气动机械手控制系统设计分析气动机械手是一种用气压作为动力源的机械手臂，主要应用于工业自动化制造中的装配、夹取等工作。
气动机械手控制系统是机械手操作的重要组成部分，本文将从气动机械手控制系统设计分析的角度，对气动机械手控制系统相关问题进行分析。
一、气动机械手控制原理气动机械手的控制原理是通过空气压力驱动气缸活塞，改变气缸活塞的位置从而实现机械手臂的运动。
气动机械手控制系统一般由执行机构、感应元件、控制器、传感器等组成，其中最重要的部分就是控制器。
在气动机械手控制系统中，控制器是独立的微型计算机，其主要功能是根据操作者的设定来计算控制信号并形成控制指令，同时控制器还负责接收传感器的信号，控制气缸的开闭以及控制气压的大小等。
控制器一般使用PLC（可编程逻辑控制器）或PC（个人计算机）等。
二、气动机械手控制系统设计1、控制器选型气动机械手控制系统设计的一个重要因素是选择控制器类型。
可编程逻辑控制器（PLC）是主要的控制器类型之一，它是一种基于电子技术的智能控制器，具有可编程性和可扩展性特点。
PLC的应用是非常广泛的，它可以用于机器人、制造业、自动化系统等领域。
另外，个人计算机（PC）也可以作为气动机械手控制器。
相比PLC，PC的可编程性更强，其控制功能也更加灵活。
不过，PC在可靠性和实时性方面相对较弱，其控制系统需要通过编写控制软件或使用现有的控制程序来实现。
因此，在实际应用中需要根据具体的控制要求和性能要求来选择控制器类型。
2、传感器选型在气动机械手控制系统中，传感器是非常重要的部分，它能够实现机械手运动的持续监测和位置检测。
传感器的选型应该根据需求进行，有以下几种常用传感器：（1）接触式传感器：可以感知物体的接触情况，通常用于检测机械手夹持物体的情况。
（2）光电传感器：可以感知物体的存在和位置，通常用于检测工件的位置和方向。
（3）压力传感器：可以感知气压变化，通常用于检测气缸的工作状态。
（4）编码器：可以检测机械手的位置和方向，通常用于机械手的导航。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《气动系统设计与分析气动系统设计与分析》》
大作业题目
1. 某专用打孔机的结构如下图所示某专用打孔机的结构如下图所示，，其动作要求如下其动作要求如下：：工件夹紧 钻孔 返回 工件松开 推出工件 准备下一次动作准备下一次动作。
要求夹紧力大于200N ，钻孔推力大于100N ，画出系统的气动原理图画出系统的气动原理图，，写出计算过程写出计算过程，，选择气缸型号选择气缸型号（（建议选SMC 或FESTO ，），画出控制程序流画出控制程序流程图程图并利用并利用automation 软件仿真软件仿真。
（提交设计说明书提交设计说明书，，PLC 控制程序控制程序，，automation 仿真图仿真图））
2.如下图所示的阀门流量检测如下图所示的阀门流量检测系统系统系统，，其功能是测试燃气阀门的其功能是测试燃气阀门的流量流量流量，，并检验出不符合流量的阀符合流量的阀。
已知工装盘大小为400×400，工装盘和阀门总质量为15kg ，阀门的门的标准标准标准通径为通径为7mm 。
假设假设由于加工误差使得阀门通径为由于加工误差使得阀门通径为6.9mm ，设计本系统使之能够检测出不合格的阀使之能够检测出不合格的阀。
气缸动作如下气缸动作如下：：顶起气缸顶起气缸（（图片中图片中被工装盘挡住被工装盘挡住被工装盘挡住））伸出 下压气缸伸出 堵嘴气缸伸出 充气测试 读取流量传感器数值 堵嘴气缸缩回 下压气缸缩回 顶起气缸顶起气缸缩回缩回 测试完毕测试完毕。
要求选择气缸要求选择气缸、、控制电磁阀和流量传感器的型号阀和流量传感器的型号，，画出画出控制程序流程图控制程序流程图控制程序流程图，，并利用automation 软件仿真软件仿真。
（提交设计说明书提交设计说明书，，PLC 控制程序控制程序，，automation 仿真图仿真图））
3.如下图所示的阀门低压开启密封检测系统如下图所示的阀门低压开启密封检测系统，，
其功能是检测燃气阀门在0.05MPa 压力下的密封性能压力下的密封性能。
已知工装盘大小为400×400，工装盘和阀门总质量为15kg 。
气缸动作如下气缸动作如下：：顶起气缸（图片中被支架挡住图片中被支架挡住））伸出 下压气缸伸出 支撑气缸伸出 堵嘴气缸伸出 密封性测试开始 密封性测试结束 堵嘴气缸缩回 支撑气缸缩回 下压气缸缩回 顶起气缸顶起气缸缩回缩回缩回。
要求选择气缸要求选择气缸、、控制电磁阀的型号控制电磁阀的型号，，并画出控制程序流程图并画出控制程序流程图（（忽略密封性测试忽略密封性测试，，只设计气动动作只设计气动动作））。
（提交设计说明书提交设计说明书，，PLC 控制程序控制程序，，automation 仿真图仿真图））
4. 自动控制系统供料单元自动控制系统供料单元设计设计
工件垂直叠放在料仓中工件垂直叠放在料仓中，，在需要将工件推出到物料台上时在需要将工件推出到物料台上时，，首先使夹紧气缸的活塞杆推出缸的活塞杆推出，，压住次下层工件压住次下层工件；；然后使推料气缸活塞杆推出然后使推料气缸活塞杆推出，，从而把最下层工件推到物料台上层工件推到物料台上。
在推料气缸返回并从料仓底部抽出后在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件松开次下层工件。
料仓中的工件在重力的作用下料仓中的工件在重力的作用下，，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备为下一次推出工件做好准备。
（夹紧缸夹紧缸夹紧力为夹紧力为120N ，行程10mm ，推料缸推力推力为为100N ，最大最大行程行程40mm ）。
（气动系统气动系统设计设计设计说明书说明书说明书、、PLC 控制程序控制程序，，automation 仿真图仿真图））。