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教学要求重点难点本章目录气压传动是指以压缩空气作为工作介质来传递动力和实现控制的一门技术，它包含传动技术和控制技术两个方面的内容。气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点，在国内工业生产中的得到了广泛应用。教学要求–1.掌握各种气动元件的原理、特点和应用。–2.掌握各种气动基本回路的功用和组成。–3.掌握分析气动系统工作原理的方法。–4.了解气动逻辑元件的功用与原理–5.了解气动系统的逻辑设计的方法。重点、难点•气压传动的特点及应用，掌握气压传动常见元件的原理、性能、应用，会分析和设计简单气压传动系统。•气源装置、气动控制元件、气动基本回路、气压系统的设计为本章的重点；气动逻辑元件行程控制回路设计方法为本章的难点本章目录课题二气源装置及辅助元件课题三气动执行元件课题四气动控制元件课题五气动基本回路课题七气动逻辑控制元件课题六气动系统实例课题一气压传动基本知识课题八气动控制系统设计课题九电气控制系统设计课题引入认识数控铣床气动平口钳系统课题一气动基础知识教学目标1.认识气动系统的组成2.掌握气动系统各组成部分的作用3.了解气动技术的特点任务1认识数控铣床气动平口钳系统4.了解气动三大定律数控铣床加工时常用气动平口钳作为夹紧装置，这样可以提高加工效率，减轻工人的劳动强度。气动平口钳是通过气动系统来控制的。本任务要求通过气动平口钳来认识气动系统的组成及其各组成部分的作用。数控铣床气动平口钳一、气动系统的组成气压传动系统组成气源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存储、净化的辅助装置。为系统提供合乎质量要求的压缩空气。执行元件：将气体压力能转换成机械能的元件，如气缸、气马达。控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类、气动逻辑元件、气动信号处理元器件等。辅助元件：系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。工作介质：系统的工作媒介。气压传动的优点1能源便宜2防火防爆3能源损失小4适合于高速间歇运动5自保持能力强6可靠性高,寿命长7安全方便气动传动的缺点1稳定性差2输出功率小3噪音大4润滑性差5难以实现精确定位气动技术的应用领域•汽车制造业•生产自动化•机械设备•电子半导体•家电制造行业•包装自动化•……【问题1】三大气体实验定律内容是什么？公式：pV=C12、査理定律：2CTp公式：1、玻意耳定律：3、盖-吕萨克定律：3CTV公式：【问题2】这些定律的适用范围是什么？温度不太低，压强不太大.一.理想气体假设有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。理想气体具有那些特点呢？1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。【问题3】如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？0pVABCTA=TB推导过程从A→B为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB从B→C为等容变化：由查理定律0pVABCCBBCppTTCCCAAATVpTVp又TA=TBVB=VC解得：二、理想气体的状态方程1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。2、公式：112212pVpVTT或pVCT3、使用条件:一定质量的某种理想气体.4、气体密度式：121122PPTT气源装置的组成1.气源装置系统过滤器精过滤器干燥器储气罐油水分离器后冷却器空气压缩机气源装置工作流程图课题二气源装置及辅助元件2.气源调节装置气源调节装置的组成从空气压缩机输出的压缩空气并不能完全满足气动元件对气源质量的要求。通常在气动系统前面安装气源调节装置。气源调节装置的职能符号空气压缩机作用：将机械能转变成气体压力能分类：按结构分：容积式—活塞式速度式—离心式按输出压力：低压0.2~1MPa、中压1~10MPa、高压10~100MPa超高压≥100MPa按流量分：微型1m3/min、小型~10m3/min中型10~100m3/min大型≥100m3/min按润滑方式分：有油润滑无油润滑工作原理吸气过程：曲柄6回转带动气缸活塞2作直线往复运动，当活塞2向右运动时，气缸腔1容积增大形成局部真空，在大气压作用下，吸气阀7打开，大气进入气缸1。排气过程：当活塞向左运动时，气缸1内容积缩小，气体被压缩，压力升高，排气阀8打开，压缩空气排出。空气压缩机的选用空气压缩机选用的依据是气动系统所需的工作压力和流量。目前，气动系统常用的工作压力为0.1MPa~0.8MPa，可直接选用额定压力为0.7MPa~1MPa的低压空气压缩机，特殊需要时可选用中高压或超高压空气压缩机。空气净化装置空气在被压缩机压缩的过程中形成高温高压，同时空气中的水分蒸发，压缩机中的润滑油气化,于是就吸入或生成了水汽、油汽、灰尘等混合杂质，这些杂质会对气动设备形成管道堵塞、元件磨损、零件腐蚀、运动不稳、故障频发等影响。因此需要将空压机产生的压缩空气，通过空气净化设备进行降温、过滤、干燥等处理。后冷却器作用：把空压机排出的压缩空气的温度降低；将其中大部分的水汽、油汽冷凝转化成液态。类型：蛇管式、列管式、散热片式、套管式等。图例：蛇管式冷却器油水分离器作用：利用回转离心、撞击、等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。类型：环形回转式、撞击挡板式、离心旋转式、水浴式等。图例：撞击挡板式油水分离器。贮气罐作用：储存一定数量的压缩空气，减少气流脉动，减弱气流脉动引起的管道振动，进一步分离压缩空气的水分和油分。类型：立式贮气罐、卧式贮气罐干燥器作用：进一步除去压缩空气中含有的水分、油分、颗粒杂质等，使压缩空气干燥；方法：吸附法、冷冻法；用于：对气源质量要求较高的气动装置、气动仪表等。分水滤气器作用：除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出来；原理：回转离心、撞击；性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性气动三联件：组成：分水滤气器、减压阀、油雾器安装连接次序：分水过滤器、减压阀、油雾器。一般三件组合使用，有时也只用一件或两件。其他装置作用：将油变成雾状混入压缩空气的气流中，随气流带到需要润滑的地方。油雾器消声器作用:消除排气声音安装：在气动元件排气口，用于消除声音类型：吸收型、膨胀干涉型、膨胀干涉吸收型膨胀干涉吸收型吸收型此元件是将压缩空气的压力能转变成机械能并对外作功的元件，包括气缸和气动马达。气缸的分类按活塞受力状态分：单作用缸和双作用缸按结构特征分：活塞式缸、柱塞式缸、薄膜式缸、叶片式摆动缸、齿轮齿条式摆动缸等按功能分：普通缸和特殊缸气缸课题三气动执行元件常见气缸的工作原理及用途普通气缸普通汽缸与液压缸相似，由缸体、活塞，活塞杆、导向机构四部分组成，但是，汽缸重量较轻速度较快，耐压较低。组成：气缸和液压缸组合而成。类型：串联、并联原理：以压缩空气为动力，以液压油作为阻力，来控制调节气缸的运动速度，即利用液体不可压缩的特性来获得的稳定的运动速度。活塞的移动速度可由节流阀来调节，油杯起补油作用。气液阻尼缸膜式气缸原理：压缩空气推动非金属膜片推动活塞杆作往复运动，一般是单作用式气缸。特点：结构简单、紧凑、制造容易、维修方便、寿命长类型：按照膜片的结构分平膜片、蝶形膜片和滚动膜片适用于：用于气动夹具，车辆制动等短行程的工作场合。冲击气缸是将压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量的气缸。原理：分为复位、储能、冲击三个工作阶段：当气源由孔A供气孔B排气时，活塞上升至密封垫封住喷嘴；当气源由孔B进气孔A排气时，由于上腔气压作用在喷嘴上面积较小，使上腔贮存很高的能量；上腔压力升高当上下腔压力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔气体迅速充入活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向下运动。特点：结构简单、加工容易、成本低、使用可靠回转气缸原理：气缸的缸体连同缸盖及导气头阀芯可被携带回转，活塞及活塞杆只能作往复直线运动，导气头体外接管路而固定不动。这是一种由回转式动力分配器与短行程双作用气缸制成一体的专用气缸，广泛用于机床主轴夹具的夹紧机构。气动马达气动马达是将压缩空气的压力能转换成回转机械能的转换装置。叶片式气动马达工作原理：压缩空气由孔A输入后分为两部分，小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部，将叶片推出使叶片贴紧在定子内壁上；大部分压缩空气进入相应的密封空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩差。径向活塞式气动马达工作原理：压缩空气经进气孔进入分配阀后进入气缸体3，推动活塞4及连杆5组成的组件运动，再使曲轴旋转，在曲轴旋转的同时，带动固定在曲轴上的分配阀同步运动，使压缩空气随着分配阀角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动。气动马达的特点和应用•工作安全，具有防爆性能，环境适应性强;•有过载保护作用，可以无级调速;•可长期满载工作，而温升较小;•功率范围及转速范围均较宽;•具有较高的启动转矩，启动、停止迅速;•结构简单，操纵方便，维修容易，成本低;•但是，速度稳定性差。输出功率小，效率低，耗气量大，噪声大，容易产生振动;•主要应用于矿山机械、专业性的机械制造、油田、化工、造纸、炼钢、船舶、航空、工程机械等行业。教学目标1.了解方向控制阀的结构及工作原理2.掌握方向控制阀的职能符号及表示方法3.能根据动作要求设计出送料装置的控制回路4.掌握气动回路的分析及连接方法课题四气动方向控制元件送料装置的工作要求为：当工件加工完成后，按下按钮，送料气缸伸出，把未加工的工件送入加工位置，松开按扭,气缸收回，以待把下一个未加工工件送到加工位置。试根据上述要求，设计送料装置的气动控制回路。送料装置工作示意图任务分析从送料装置的工作要求可以看出，其气动控制回路比较简单，它主要是应用方向控制阀对气缸实行简单的方向控制。因而要完成送料装置的控制回路设计必须对方向控制阀的控制方法、职能符号等有一个全面的了解。一、方向控制阀方向控制阀方向控制阀用来控制压缩空气所流过的路径，控制气流的通、断或流动方向。它是气动系统中应用最多的一种控制元件。二、方向控制阀的工作原理在初始位置，阀芯把进气口与工作口之间的通道关闭，两口不相通，而工作口与排气口相通，压缩空气可以通过排气口排入大气中。当按下阀芯，方向控制阀进入工作状态，这时进气口与工作口相通，压缩空气通过进气口进入，从工作口输出，而排气口关闭。方向控制阀的工作原理三、方向控制阀的职能符号1.方向控制阀的表示方法方向控制阀的表示方法a）常断型二位二通方向控制阀b）常通型二位二通方向控制阀c）常断型二位三通方向控制阀b）常通型二位三通方向控制阀三、方向控制阀的职能符号2.方向控制阀阀芯的控制方式三、方向控制阀的职能符号3.方向控制阀接口的表示方法一、气缸的直接控制回路设计送料装置直接控制回路图a）右位接入b）左位接入二、气缸的间接控制回路设计送料装置间接控制回路a）初始位置b）按下气动按钮后三、回路连接间接控制回路的连接方法知识链接一、方向控制阀的分类二、手动控制换向阀的工作原理知识链接机械式3/2换向阀的工作原理三、气动控制换向阀的工作原理知识链接单气控3/2换向阀的工作原理四电磁控制换向阀是利用电磁力的作用推动阀芯。分为直动式和先导式两大类。1.直动式电磁换向阀直动式电磁换向阀换向阀又分为单电控和双电控两种，工作原理与液压传动中的电磁换向阀相似。2.先导式电磁换向阀由电磁先导阀和主阀组成分为外控式和内控式两种•二位三通电磁阀原理：图示位置P截止A→O排气通电时衔铁被吸合，先导压力P1作用在主阀芯A1的右端面上，推动阀芯左移，使主阀换向，P→A接通，O截止。•二位五通电磁阀原理：左电磁先导阀的线圈通电时主阀3的K1腔进气，K2腔排气，使主阀阀芯向右移动，P