氣缸驅(qū)動的直線和擺動復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu)的PLC控制
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西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文) 論文題目: 氣缸驅(qū)動的直線和擺動復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu) 所屬系部 :航空制造工程系 指導(dǎo)老師: 職 稱: 助教 學(xué)生姓名: 班級、學(xué)號 : 專 業(yè): 機(jī)械制造與自動化 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制 2012 年 11 月 17 日 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 西安航空職業(yè)技 術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 題目: 氣缸驅(qū)動的直線和擺動復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu) 任務(wù)與要求: 00—— 500 毫米。 2. 時(shí)間: 年 月 日 至 年 月 日 共 周 所屬系部: 航空制造工程系 學(xué)生姓名: 學(xué) 號 : 專業(yè): 機(jī)械制造與自動化 指導(dǎo)單位或教研室: 指導(dǎo)教師: 職 稱: 助教 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制 2012 年 11 月 17 日 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 題目 氣缸驅(qū)動的直線和擺動復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu)的 制 【摘要】 隨著科技的迅速發(fā)展,各種機(jī)械設(shè)備脫穎而出。氣缸驅(qū)動在人們的生活中占據(jù)了很重要的地位。氣缸驅(qū)動是實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動的機(jī)構(gòu),它是由氣缸與換向閥組成。 氣缸驅(qū)動系統(tǒng)由于系統(tǒng)構(gòu)成簡單,易于獲得穩(wěn)定速度, 而且元器件價(jià)格低廉,比較容易維護(hù)等特點(diǎn)在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。與電動機(jī)相比,氣缸更擅長做往復(fù)直線運(yùn)動。而且僅僅調(diào)節(jié)安裝在氣缸兩側(cè)的單向節(jié)流閥就可簡單的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制。也成 為氣缸驅(qū)動系統(tǒng)最大的特征和優(yōu)勢?,F(xiàn)在,氣缸驅(qū)動系統(tǒng)已成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的主流。這幾十年氣動技術(shù)的快速發(fā)展甚至也可以說很大程度上得益于氣缸的迅速普及。 本文闡述了由 個(gè)氣動系統(tǒng)是由方向控制閥、氣動執(zhí)行元件、各種氣動輔助元件以及氣源凈化元件所組成。各個(gè)電磁閥用來作為相應(yīng)動作單元上壓縮空氣通斷的控制,電磁閥則由 缸的選用根據(jù)具體機(jī)械動作的實(shí)現(xiàn)來確定,氣缸的運(yùn)動速度根據(jù)相應(yīng)的節(jié)流閥來進(jìn)行調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵詞: 氣缸驅(qū)動、 磁閥 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 前言 近年來,氣動技術(shù)發(fā)展很迅速,是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的重要手段。氣壓傳動得到介質(zhì)就是空氣,環(huán)境污染小,工程容易實(shí)現(xiàn)所以說傳動是一種易于推廣的實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的應(yīng)用技術(shù)。氣動技術(shù)在機(jī)械、化工、電子、電氣、食品、包裝、輕工、汽車等各個(gè)制造行業(yè)。尤其是在各種自動化生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)線中得到廣泛的應(yīng)用。 可編程控制器 (以微處理器為基礎(chǔ),綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自 動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置,他具有機(jī)構(gòu)簡單、易于編程、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用和使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn),近年來在工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 目錄 制系統(tǒng) 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁 缸的分析 ( 1)氣缸根據(jù)作用方式不同可分為單作用式和雙作用式。單作用式氣缸只能利用氣體壓力單方向運(yùn)動,而反方向運(yùn)動則要依靠重力、彈簧力等外力來實(shí)現(xiàn) ;雙作用式氣缸的正、反兩個(gè)方 向的運(yùn)動都由氣體壓力來實(shí)現(xiàn)。由于單作用氣壓缸僅有單放向運(yùn)動,有外力使活塞反向運(yùn)動。而雙作用單活塞氣壓缸在壓縮空氣的驅(qū)動下可以向兩個(gè)方向運(yùn)動,但兩個(gè)方向的輸出力不同,所以該設(shè)計(jì)應(yīng)選用雙作用式氣缸。 (2)首先應(yīng)根據(jù)氣缸的工況特點(diǎn),選用氣缸的類型以及安裝方式,然后根據(jù)動力和運(yùn)動分析,確定氣缸的主要參數(shù)。氣缸的選用主要應(yīng)考慮氣缸的輸出方式、工作行程大小、負(fù)載大小等。 缸的結(jié)構(gòu) 氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿、和密封件組成: ( 1)缸筒:缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小?;钊ё指淄矁?nèi)做平穩(wěn)的 往復(fù)滑動,缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到 鋼管缸筒,內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻,以減小摩擦阻力和磨損,并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外,還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸,缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。 ( 2)端蓋:端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口,有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈,以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套,以提高氣缸的導(dǎo)向精度,承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載,減小活塞桿伸出 時(shí)的下彎量,延長氣缸的使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵,現(xiàn)在為減輕重量并防銹,常使用鋁合金壓鑄,微型缸有使用黃銅材料的。 ( 3)活塞:活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣,設(shè)有活塞密封圈?;钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性,減少活塞密封圈的磨耗,減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長期使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料?;钊膶挾扔擅芊馊Τ叽绾捅匾幕瑒硬糠珠L度來決定?;瑒硬糠痔蹋滓鹪? ( 4)活塞桿:活塞桿是氣缸中最重要的受力零件通常使用高碳鋼,表 面經(jīng)鍍 硬鉻處理,或使用不銹鋼,以防腐蝕,并提高密封圈的耐磨性。 ( 5)密封圈:回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動處的部件密封稱為動密封,靜止件部分的密封稱為靜密封。 ( 6)氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對活塞進(jìn)行潤滑。也有小部分免潤滑西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 氣缸。 缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由設(shè)計(jì)任務(wù)知:要驅(qū)動的負(fù)載質(zhì)量為 100值 V=50mm/s,氣缸的行程為300 — 500最大值。在研究氣缸性能和氣缸缸徑時(shí),常用到負(fù)載率 β: 由《液壓與氣壓傳動技術(shù)》表: 氣缸的運(yùn)動狀態(tài)與負(fù)載率 阻性負(fù)載 (靜負(fù)載) 慣 性負(fù)載的運(yùn)動速度 V 500mm/s β=動速度 V=50mm/s,β取 以氣缸的實(shí)際負(fù)載大小 為: F==1)氣缸內(nèi)徑的確定 缸徑的計(jì)算公式 D= =→ 氣缸的輸出拉力 N; P→ 氣缸的工作壓力 照 2348D=80 壓缸內(nèi)徑系列( 2348 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 ( 90) 100 ( 110) 125 ( 140) 160 ( 180) 200 220 ( 250) ( 280) 320 ( 360) 400 450 500 括號內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸 (2)活塞桿直徑的確定 由 d=取活塞桿直徑 d=25 塞桿外徑尺寸 系列( 2348 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 ( 3) 缸筒長度的確定 缸筒長度 S=L+B+30 活塞厚度 B=未找到引用源。 80=56安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 由設(shè)計(jì)任務(wù)知?dú)飧椎淖畲笮谐?L=500所以 S=L+B+30=586 向套 滑動面長度 A: 一般導(dǎo)向套滑動面長度 A,在 , 可取 A=(未找到引用源。 1.0)d。 所以 A=25小導(dǎo)向長度 H: 根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)氣缸的最大行程為 L,缸筒直徑為 D,最小導(dǎo)向長度為: H 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度 H=80/2=40 塞桿的長度 l=L+B+A+H=500+56+25+40=621 4) 氣缸筒的壁厚的確定 由《液壓氣動技術(shù)手冊》可查氣缸筒的壁厚 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算: 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 — 缸筒壁厚( m); D— 缸筒內(nèi)徑( m); P— 缸筒承受的最大工作壓力( 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 — 缸筒材料的許用應(yīng)力( 實(shí)際缸筒壁厚的取值:對于一般用途氣缸約取計(jì)算值的 7倍;重型氣缸約取計(jì)算值的 20倍,再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。 參考《液壓與氣壓傳動》缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,我們的缸體的材料選擇 45鋼, 錯(cuò)誤 !未找到引用源。=600 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =120 一般取 n=5; 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 (P— 缸筒承受的最大工作壓力 工作壓力 p≤ 16 , P=工作壓力 p> 16 , P=此可知工作壓力 6 P=照下表 氣缸筒的壁厚圓整取 : 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 7 氣缸筒的壁厚表: 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 材料 氣缸直徑 50 80 100 125 160 200 250 320 壁厚 鑄鐵 8 10 10 12 14 16 16 鋼 45 5 7 8 8 9 9 11 12 鋁合金 —— 12 12—— 14 14—— 17 ( 5) 氣缸耗氣量的計(jì)算 Q= =s ( 6) 氣缸進(jìn)排氣口直徑 —— 空氣流經(jīng)排氣口的速度(可取 V=10 15)取 V=12m/s 由公式 : 缸進(jìn)排氣口直徑 氣缸內(nèi)徑( D) 氣缸進(jìn)排氣 口直徑 0 50 63 80 100 125 140 160 180 8 10 15 20 所以取氣缸排氣口直徑為 15 —— 工作壓力下輸入氣缸的空氣流量( m3/s) V—— 空氣流經(jīng)排氣口的速度 (7)活塞桿的校核 由于所選活塞桿的長度 L=10d,所以不但要校核強(qiáng)度校核,還要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇 45鋼。 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本》 由 《液壓氣動技術(shù)手冊》 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 穩(wěn)定性校核: 由公式 活塞桿承受的最大軸 向壓力( N); 633N 縱向彎曲極限力( N); 穩(wěn)定性安全系數(shù),一般取 未找到引用源。 4。綜合考慮選取 2 K— 活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑,對于實(shí)心桿 K=d/4 代入數(shù)據(jù) K =25/4=于細(xì)長桿 L/K≧ 85 m 即 22 實(shí)心圓桿: J = 642d?式中 : L— 氣缸的安裝長度 ; m— 末端系數(shù);選擇固定 — 自由 m = 1/4 E— 材料彈性模量,鋼材 E = 誤 !未找到引用源。 1011 J— 活塞桿橫截 面慣性矩( d— 活塞桿的直徑( m); 活塞桿計(jì)算長度 L 與系數(shù) m 安裝方式 m 鉸支 — 鉸支 1 固定 — 自由 1/4 固定 — 鉸支 2 固定 — 固定 4 L— 氣缸的安裝長度就是活塞桿的長度等于 621 代入公式: 06N 因?yàn)?: 04N; 所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件 強(qiáng)度校核 : 由公式 d≥ ][4?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 其中: ][? =, n 為安全系數(shù) 一般取 n=5; 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 (45#鋼的抗拉強(qiáng)度, b? =600][? ==120 以: ][4??d 所以強(qiáng)度滿足要求; 綜上所述:活塞桿的穩(wěn)定性和強(qiáng)度滿足要求 。 缸的密封 氣缸常用密封 氣缸常用的密封元件有 骨架防塵圈。 組合圈、 C 形孔用密封圈和 軸孔防塵組合圈。 常用的密封材料是丁腈橡膠。 1、缸蓋和缸筒聯(lián)接的密封 一般采用 O 形密封圈,安裝在缸蓋和缸筒配合的溝槽內(nèi),構(gòu)成靜密封。 2、 活塞的密封 活塞處有兩處地方需密封,一處是活塞與缸筒的動密封;另一處是活塞與活塞桿聯(lián)接處的靜密封,一般用 封可靠, 結(jié)構(gòu)簡單,對缸筒內(nèi)表面粗糙度要求不高,摩擦阻力小。使用壽命比 3、 活塞桿的密封 一般在缸蓋的溝槽里放置密封圈和防塵圈,保證活塞桿往復(fù)運(yùn)動的密封和防塵。表 1為活塞桿的密封、防塵形式。 4、 緩沖密封 緩沖密封有兩種方法:一種是采用 一種是采用 是用橡膠和一個(gè)圓形鋼圈硫化成一個(gè)整體,安裝在缸蓋上作緩沖密封。 缸的使用注意事項(xiàng) 1、對空氣質(zhì)量的要求 :要使用凈化處理后的清潔干燥的壓縮空氣。 空氣中不得含有有機(jī)溶劑的合成油、鹽分、腐蝕 性氣體等,以防缸、閥作用不良。安裝前,連接配管內(nèi)應(yīng)充分吹洗,不要將灰塵、切屑末、密封帶碎片等雜物帶入缸、閥內(nèi)。 2、對使用環(huán)境的要求: 氣缸正常工作時(shí)的環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度為: 氣缸不帶磁性開關(guān)時(shí):- 10C 70 3、關(guān)于氣缸的密封: 給油潤滑氣缸,應(yīng)配置流量合適的油霧氣。 4、關(guān)于氣缸的負(fù)載 :氣缸正常的工作壓力為 通標(biāo)準(zhǔn)氣缸西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 的運(yùn)動速度為 50~ 500/ 活塞桿只能承受軸向負(fù)載?;钊麠U不允許承受徑向載荷及偏心負(fù) 載。 5、關(guān)于氣缸的安裝: 安裝固定式氣缸時(shí),負(fù)載和活塞桿的軸線要一致。 在活塞桿端部旋入螺母或安裝附件時(shí),活塞桿必需全部回縮才能進(jìn)行。對桿不回轉(zhuǎn)型在活塞桿上安裝附件時(shí),應(yīng)避免在活塞桿上承受旋轉(zhuǎn)力矩。 擰緊配管螺紋時(shí),用力要合適,以免損壞接口螺紋或漏氣。 6、氣缸的速度調(diào)整 :氣缸安裝完畢后應(yīng)空載往復(fù)運(yùn)動幾次,檢查動作是否正常,然后再連接負(fù)載進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。 7、氣缸的緩沖 :氣缸的運(yùn)動能量不能靠氣缸自身完全吸收時(shí),應(yīng)在外部增設(shè)緩沖機(jī)構(gòu)(如液壓緩沖器)或設(shè)計(jì)緩沖回路。 8、對低速運(yùn)動的氣缸: 低速運(yùn)動 的氣缸,因流量小,速度控制和油霧潤滑都比較困難。如合理選擇元件的尺寸仍不能滿足速度控制和油霧潤滑的要求,可使用氣、液轉(zhuǎn)換器或氣-液阻尼缸。 9、氣缸的維護(hù): 缸筒和活塞桿的滑動部位不得受損傷,以防氣缸動作不良、損壞活塞桿密封圈等造成漏氣。 使用中,應(yīng)定期檢查氣缸各部位有無異?,F(xiàn)象,各連接部位有無松弛等。 設(shè)備停機(jī)后,應(yīng)消除氣缸內(nèi)的殘余壓力。拆下長時(shí)間不使用時(shí),所有加工表面應(yīng)涂防銹油,進(jìn)排氣口加防塵堵塞。氣缸若長期放置不用,應(yīng)一個(gè)月動作一次。 10、關(guān)于安全對策 :使用氣源、電源、液壓源控制的裝置,當(dāng)動力 源出現(xiàn)故障時(shí),應(yīng)有相應(yīng)的安全對策。 停電和緊急停止時(shí),為防止由于氣缸動作引起人身及裝置損傷,可讓氣缸內(nèi)的壓力保持不變或全部排空的方式。 停電和緊急停止后的復(fù)位,回路設(shè)計(jì)成用手動讓氣缸返回至各自規(guī)定的位置后,再進(jìn)行自動操作。讓氣缸返回至規(guī)定位置時(shí),用減壓閥將壓力降低后進(jìn)行操作為好。長時(shí)間停止供氣、不運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械要復(fù)位時(shí),也要作同樣的考慮。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )進(jìn)度計(jì)劃表 日 期 工 作 內(nèi) 容 執(zhí) 行 情 況 指導(dǎo)教師 簽 字 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 教師對進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施情況總評 簽名 年 月 日 本表作評定學(xué)生平時(shí)成績的依據(jù)之一。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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