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《典型气动设备系统设计》综合项目任务书一、本课程基本情况1．课程基本信息项目课程：《气压传动技术（二）》——典型气动设备系统设计所属专业：机械设计与制造（气液方向）学时：66+2周学分：3.5+2授课对象：2012级机械设计与制造（气液方向）班级2．课程主要知识内容及能力要求（1）气压传动概述掌握气压传动的工作原理以及组成；熟悉气压传动的优缺点；了解气压传动的应用及发展。（2）气动基础知识了解空气的性质以及空气中的水分；熟悉气体的控制规律（气体状态方程）；了解气体流动特性。（3）气源装置及辅件掌握压缩空气站的组成及空气压缩机的工作原理；熟悉杂质对气动装置的影响；要求学生能掌握常用的气动辅件的工作原理、结构和特点，以达到正确选用、合理使用、简单维护维修的目的。（4）气动执行元件了解气缸的分类及工作特性；掌握气缸的主要尺寸及结构设计；熟悉气马达的结构原理；掌握气动执行元件基本参数计算及选型。（5）气动控制元件掌握方向控制阀、流量控制阀、压力控制阀的分类、结构原理与图形符号；掌握各类阀性能参数、选型及常见故障排除；熟悉气动逻辑元件的分类；掌握高压截止式逻辑元件结构原理及应用。（6）气动基本控制回路掌握压力控制回路、换向回路、速度控制回路、位置控制回路、安全保护回路、往复动作回路、延时回路、计数回路等工作原理及应用；掌握常用气动基本控制回路的设计方法；能够分析中等复杂程度的气动系统原理图。（7）气动逻辑控制回路设计熟悉逻辑函数、真值表、卡诺图基本概念；了解布尔代数的三种基本逻辑运算及其恒等式；熟悉逻辑函数表达式的简化；掌握组合逻辑控制回路设计的一般方法步骤；能够应用卡诺图法设计一般复杂程度的气动逻辑控制系统。（8）气动行程程序控制回路设计掌握气动行程程序控制回路的组成与表示；掌握气动逻辑原理图绘制；掌握障碍信号的判别及消除；能够应用X-D线图设计法、串级转换法、步进控制法设计中等复杂程度的气动行程程序控制回路。（9）电气-气动系统设计掌握继电器控制气动回路设计,包括串级转换及X-D线图设计方法；掌握PLC控制气动系统设计,包括单电控、双电控PLC控制气动系统设计方法；了解基于组态软件及DDE远程控制的气动系统设计一般方法与内容。（10）气动比例与伺服系统简介了解电-气比例/伺服控制系统的基本组成；熟悉电-气比例/伺服控制系统的基本原理及应用；了解气动比例/伺服控制系统的基本元件结构原理。二、项目概述1．本项目在专业人才培养方案中的地位与作用《典型气动设备系统设计》是机械设计与制造（气液方向）专业课程《气压传动技术》的实践教学项目；是《机械制图》、《机械工程技术基础》、、《传感器及检测技术》、《电气控制与PLC》、《气压传动技术》等相关课程的综合应用，为《气液传动典型设备设计》等课程提供技术支撑。通过项目实施，促进我院紧贴温州地区相关产业需求，培养制造企业急需的气动设备设计及维护维修人员，包括气动自动化设备制造企业的设计人员、气动系统装调工、气动设备售后服务人员等技术与技能型人才；培养学生的气动系统设计、气动设备故障诊断和排除、气动设备维护维修等技能、团队协作能力以及质量、效率、成本、安全和环保意识。2．项目来源本综合项目的所有任务均来源于生产生活中实际应用的中小型气动自动化设备；项目实施内容涵盖了《气压传动技术》课程的主要内容及重难点；学生在项目实施过程中结合仿真软件以及利用实训设备搭建模拟系统，尽可能呈现设备真实工作过程。三、项目教学目标及培养的关键能力1.项目主要教学目标本项目实施按照中小型气动自动化设备真实工作过程与性能，结合相关职业标准和典型企业岗位技能标准的相关要求，以典型设备气动回路与控制系统设计为教学内容，让学生在项目训练中深入理解各类气动元件的结构原理、基本回路的工作原理与应用；掌握典型自动化设备气动回路及其控制系统设计的一般方法；能够对气动元件及回路常见故障进行诊断与排除。主要教学目标如下：1.熟悉气压传动系统的组成、工作原理、特点及应用；2.了解气体基本物理性质及流动特性；3.掌握气源及其辅助装置的结构原理及选型；4.掌握气动执行元件分类特点、工作原理及选型；5.掌握气动控制元件与逻辑元件结构原理及应用；6.掌握各类气动元件的图形符号、选型以及常见故障排除；7.掌握常见基本气动回路的工作原理、设计方法及应用；8.能够看懂中等复杂程度气动原理图，并能熟练分析工作过程；9.能够应用卡诺图法设计一般复杂程度的气动逻辑控制系统；10.掌握气动行程程序控制系统的基本设计方法，包括X-D线图、串级转换、步进控制等，能够设计中等复杂程度的气动系统；11．掌握气动回路常用电气控制系统设计，主要包括继电器控制与PLC控制；12．掌握典型自动化气动设备设计内容、方法步骤与节能设计思想；13.了解气动远程控制系统的工作原理、性能特点及应用。2.项目实施与本课程关键能力培养对照表项目教学任务对应本课程教学内容项目实施应用的知识点培养学生的关键能力定长裁纸机1.换向回路2.往复动作回路3.安全回路4.压力控制回路5.X-D线图法设计1．气动系统设计的一般方法与步骤2．常用气动换向回路的结构原理及特点3．多缸顺序往复动作回路的工作原理及应用4．双手操作安全回路的原理及应用5.常用气动压力控制回路工作原理及特点6.X-D线图设计方法及应用1．常用气动基本回路设计2．X-D线图气动系统设计内容与方法3.气动系统及元件维护维修与故障排除自动送料机1.位置控制回路2.延时回路3.行程程序控制回路4.串级转换法设计1．行程程序控制回路的组成表示及常用设计方法2．常见气动位置控制回路的工作原理及应用3．延时回路的分类特点及应用4．各类气动元件结构原理5.串级转换设计方法及应用1．典型气动回路设计2．气动系统及元件维护维修与故障排除3.串级转换气动系统设计内容与方法夹紧工作装置1.气动系统中常用的电气电路2.继电器控制回路3.PLC控制系统1．继电器控制气动回路设计,包括串级转换及X-D线图设计方法2．PLC控制气动系统设计,包括单电控、双电控PLC控制气动系统设计方法3．基于组态软件及DDE远程控制的气动系统设计一般方法与内容1．电气-气动系统设计的一般方法与步骤2．电气-气动系统及元件维护维修与故障排除3.气动设备远程控制系统螺丝塞装配器1.单往复行程程序控制2.计数回路3.障碍信号4.步进控制法设计1．气动往复行程程序控制系统工作原理与一般设计方法2．计数回路的分类特点、工作原理及应用3．障碍信号类型判断及常用消障方法4．步进控制块的结构原理及分类特点、应用场合1．典型气动回路应用与设计2．气动系统及元件维护维修与故障排除3.步进控制气动系统设计内容与方法儿童游乐机1.逻辑控制系统2.速度控制回路3.逻辑代数法设计4.卡诺图设计1．逻辑函数基本定律及运算2．速度控制回路分类特点及应用3．卡诺图一般设计方法与步骤4．组合逻辑控制回路设计1．组合逻辑控制回路应用与设计2．气动系统及元件维护维修与故障排除3．气动系统节能设计理念四、项目内容与实施进度1．项目主要内容任务一：定长裁纸机（1）任务描述设计一定长裁纸机装置，双作用气缸A通过在导轨上滑动，可以调节裁纸长度，其工作过程如下：首先打开气泵，双作用气缸A和B均处于缩回状态。1）操作人员松开气缸A上的调节螺丝使气缸A可以在导轨上滑动，定好所需的裁纸长度后，拧紧调节螺丝，使气缸A固定横向位置。2）按下挡板升降按钮，使气缸B伸出。3）放入纸张，使其前端顶住挡板。4）为了确保做操人员的安全，设置两个裁纸按钮，只有当操作人员双手同时按下两个裁纸按钮时，缸A才会伸出，裁剪纸张。5）完成纸张裁剪后，气缸A自动缩回。6）等待气缸A缩回到位，气缸B缩回，方便操作人员将已裁好的纸张取出。7）取出纸张后，操作人员再次按下挡板升降按钮，继续重复上述步骤3至步骤7。（2）任务要求1）采用X-D线图法进行设备气动回路设计；2）应用FESTO软件设计出全气动控制系统原理图、X-D线图；3）在QD-1型气动实训台上搭建回路，使其满足工作要求；4）撰写综合项目设计说明书。任务二：自动送料机（1）任务描述设计一自动送料机构工作原理图,初始状态双作用气缸A,B均缩回，其工作过程如下:1)当按下启动按钮时,气缸B伸出，顶住上部物料使其不下落。2)气缸A伸出，将物料推送至工作位置。3)气缸A缩回到初始位置。4)气缸B缩回，使物料自动下落。5）5秒后，一个工作过程完成，气缸B伸出，顶住上部物料，继续下一个工作循环，直到按下停止按钮，系统回到初始状态。（2）任务要求1）采用串级转换法进行设备气动回路设计；2）应用FESTO软件设计出全气动控制系统原理图；3）在QD-1型气动实训台上搭建回路，使其满足工作要求；4）撰写综合项目设计说明书。任务三：夹紧工作装置（1）任务描述设计一夹紧工作装置，初始状态两个双作用气缸都缩回，其工作过程如下：1）按下启动按钮，双作用气缸A伸出将物料从料仓推送到加工站。2）另一个双作用气缸B与第一个气缸成90°方向将工件夹紧。3）保持夹紧状态10s，以便对零件进行加工，夹紧状态下，绿灯亮，否则，红灯亮。4）10S完成工作后，两缸同时缩回，完成一个工作循环。（2）任务要求1）应用FLUIDSIM3.5软件设计出气动回路原理图；2）利用继电器或PLC控制，设计电气控制回路，并在实训台上搭建回路，满足工作过程。（二选一）3）撰写综合项目设计说明书。任务四：螺丝塞装配器（1）任务描述设计一螺丝塞装配夹持器，将O型密封圈配装在阀的螺丝塞上。螺丝塞系通过一振动器进给到夹持器来。1）安装在气缸B上的一个叉捡起一个螺丝塞。2）当起动讯号加入时，气缸A提升O型密封圈向上，同时气缸B连叉返回。此时螺丝塞位在O型密封圈上面。3）气缸C压螺丝塞入O型密封圈。然后气缸A、B及C返回至它们的起始位置。4）气缸D从夹持器提升工件。5）由一吹气喷口E吹入箱内。（2）任务要求1）采用步进控制法设计气动回路；2）应用FLUIDSIM3.5软件绘制系统原理图，仿真满足工作过程；3）撰写综合项目设计说明书。任务五：儿童游乐机（1）任务描述设计一打妖怪儿童游乐机，设备有4个控制按钮a、b、c、d，2只手臂由两个气缸A、B驱动，动作控制要求如下：1）当按下控制按钮a时，A缸伸出，B缸缩回；2）当按下控制按钮b时，B缸伸出，A缸缩回；3）当按下控制按钮c时，AB缸均伸出；4）当按下控制按钮d时，AB缸均缩回；5）当按钮都不按时，AB缸为缩回状态。（2）任务要求1）采用卡诺图进行设备气动组合逻辑回路设计；2）应用FESTO软件绘制出全气动控制系统原理图、逻辑线图；3）在QD-1型气动实训台上搭建回路，使其满足工作要求；4）撰写综合项目设计说明书。2．项目实施进度安排任务实施内容时间任务布置与相关培训布置任务，准备资料，软件及说明书撰写培训0.5天任务一定长裁纸机分析任务，采用X-D线图法进行设备气动回路设计，绘制X-D线图0.5天应用FESTO软件设计出全气动控制系统原理图0.5天在QD-1型气动实训台上搭建回路，使其满足工作要求0.5天撰写综合项目设计说明书0.5天任务二自动送料机明确工作要求，采用串级转换法进行设备气动回路设计0.5天应用FESTO软件设计出全气动控制系统原理图0.5天在QD-1型气动实训台上搭建回路，使其满足工作要求0.5天撰写综合项目设计说明书0.5天任务三夹紧工作装置分析任务要求，应用FLUIDSIM3.5软件设计出气动回路原理图0.5天利用继电器或PLC控制（二选一），设计电气控制回路，并在实训台上搭建回路，满足工作过程0.5天撰写综合项目设计说明书0.5天任务四螺丝塞装配器采用步进控制法设计气动回路0.5天应用FLUIDSIM3.5软件绘制系统原理图，仿真满足工作过程0.5天撰写综合项目设计说明书0.5天任务五儿童游乐机采用卡诺图进行设备气动组合逻辑回路设计，绘制逻辑线图0.5天应用FESTO软件绘制出全气动控制系统原理图0.5天在QD-1型气动实训台上搭建回路，使其满足工作要求0.5天撰写综合项目设计说明书0.5天总结答辩