氣動執(zhí)行元件精品課件

1、氣動執(zhí)行元件第1頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四1. 按結構分類 直線運動氣缸 擺動式一、氣缸的分類第一節(jié) 氣缸2. 按缸徑分類 微型氣缸； 小型氣缸； 中型氣缸； 大型氣缸。3. 按安裝形式分類 1）固定式氣缸；2）軸銷式氣缸第2頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四4. 按驅動方式分類 有單作用氣缸和雙作用氣缸兩種。 5. 按緩沖形式分類 1） 緩沖氣缸：有單側緩沖和雙側緩沖形式； 2）無緩沖氣缸：6. 按潤滑方式分類 1）給油氣缸： 2）不給油氣缸：第一節(jié) 氣缸第3頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四二、普通氣缸 1. 單作用

2、氣缸 壓縮空氣只能在一個方向上控制氣缸活塞的運動，活塞的反向動作則靠一個復位彈簧或施加外力來實現(xiàn)。所以稱為單作用氣缸。有預縮型和預伸型兩種。第一節(jié) 氣缸第4頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四單作用氣缸的特點如下：1）由于單邊進氣，因此結構簡單，耗氣量小。2）缸內(nèi)安裝了彈簧，增加了氣缸長度，縮短了氣缸的有效行程，由于受內(nèi)裝回程彈簧自由長度的影響，其行程長度一般在100mm以內(nèi)。3）借助彈簧力復位，使壓縮空氣的能量有一部分用來克服彈簧張力，減小了活塞桿的輸出力；而且輸出力的大小和活塞桿的運動速度在整個行程中隨彈簧的變形而變化。因此單作用氣缸多用于行程較短以及對活塞桿輸出力和運

3、動速度要求不高的場合。 第一節(jié) 氣缸第5頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四2.雙作用氣缸 雙作用氣缸被活塞分成兩個腔室，有桿腔和無桿腔。通過無桿腔和有桿腔交替進氣和排氣，活塞桿伸出和縮回，氣缸實現(xiàn)往復直線運動。1-后缸蓋 2緩沖節(jié)流針閥 3、7密封圈 4活塞密封5導向環(huán) 6磁性環(huán) 8活塞 9緩沖柱塞 10活塞桿11缸筒 12緩沖密封圈 13前缸蓋 14導向套 15防塵組合密封圈第一節(jié) 氣缸第6頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四第一節(jié) 氣缸第7頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四三、標準氣缸 做為標準化、系列化、通用化的產(chǎn)品，氣動生

4、產(chǎn)廠商生產(chǎn)的氣缸尺寸系列基本上都是符合國際標準的，其功能和規(guī)格是用戶普遍采用并可被用戶自由選擇的，這為氣動產(chǎn)品的使用與維護帶來了方便。第一節(jié) 氣缸第8頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四四、氣缸的規(guī)格1. 缸徑 氣缸缸徑尺寸系列 （mm）注：括號內(nèi)數(shù)據(jù)為非優(yōu)先選項 氣缸的缸筒內(nèi)徑D和活塞行程L是氣缸的兩個重要參數(shù)，通常作為選擇氣缸的基本依據(jù)。 第一節(jié) 氣缸第9頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四2. 氣缸活塞行程 氣缸活塞行程系列按照優(yōu)先次序分成三個等級順序選用。活塞行程第一優(yōu)先系列 （mm） 活塞行程第二優(yōu)先系列 (mm)活塞行程第三優(yōu)先系列 （mm）

5、第一節(jié) 氣缸第10頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四3. 活塞桿外徑尺寸系列 氣缸活塞桿外徑尺寸系列 （mm）五、普通氣缸的設計計算 1. 氣缸的輸出力普通雙作用氣缸無桿腔進氣有桿腔排氣時的理論推力為 式中 F氣缸無桿腔進氣有桿腔排氣時的理論推力；p工作壓力，單位為Pa；D缸徑，單位為m。 第一節(jié) 氣缸第11頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四普通雙作用氣缸有桿腔進氣無桿腔排氣時的理論拉力為 五、普通氣缸的設計計算 1. 氣缸的輸出力 式中 d活塞桿直徑，單位為m。 普通單作用氣缸（預縮型）理論推力為 式中 Ft彈簧預壓量及氣缸行程所產(chǎn)生的彈簧力，單位

6、為N。 第一節(jié) 氣缸第12頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四普通單作用氣缸（預伸型）理論拉力為 1. 氣缸的輸出力 2. 氣缸的負載率 從對氣缸運行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的。于是在分析氣缸性能和確定氣缸的輸出力時，常用到負載率的概念。氣缸的負載率定義為 第一節(jié) 氣缸第13頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四2. 氣缸的負載率 第一節(jié) 氣缸第14頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四3. 缸徑計算 氣缸缸徑的設計計算需根據(jù)其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅動負載的實際工況，分析計算

7、出氣缸軸向實際負載F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率，初步選定氣缸工作壓力（一般為0.4MPa0.6 MPa），再由 F/，計算出氣缸理論輸出力Ft，最后計算出缸徑及活塞桿直徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和活塞桿直徑。第一節(jié) 氣缸第15頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四例 有一氣缸推動工件在水平導軌上運動，已知工件和運動件的質量m= 250kg，工件與導軌間的摩擦系數(shù)=0.25，氣缸行程s為300mm，動作時間為1.2s，工作壓力P=0.4MPa，試選定缸徑D。 3. 缸徑計算 第一節(jié) 氣缸第16頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四3. 缸

8、徑計算 第一節(jié) 氣缸第17頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四4. 氣缸的耗氣量計算 氣缸的耗氣量是指氣缸往復運動時所消耗的壓縮空氣量，它是選擇空壓機排量的重要參數(shù)。以單桿雙作用活塞氣缸為例:活塞桿伸出和返回行程的耗氣量分別為 活塞往復一次所耗壓縮空氣量為第一節(jié) 氣缸第18頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四 若活塞一個往返行程所用時間為t，則單位時間內(nèi)活塞運動的耗氣量為 4. 氣缸的耗氣量計算 實際耗氣量為 未經(jīng)壓縮的自由空氣的消耗量要比該值大，當實際消耗的壓縮空氣量為Vs時，其自由空氣的耗氣量Vsz可用下式計算 式中 P工作壓力，單位為MPa。第一節(jié)

9、 氣缸第19頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四六、無桿氣缸 機械耦合式無桿氣缸:沒有活塞桿，它利用活塞直接或間接地驅動缸筒上的滑塊，實現(xiàn)往復運動. 特點：節(jié)省安裝空間，特別適用于小缸徑880mm場合、長行程的場合，而且運動精度高，與其他氣缸組合方便。其最大行程在缸徑不小于40mm時可達6m，運動速度可高達2m/s。有較大的承載能力和抗力矩能力，活塞與滑塊不會脫開，但可能有輕微泄漏。 應用：在自動化系統(tǒng)、氣動機器人中大量應用。第一節(jié) 氣缸第20頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四結構原理 ：機械接觸式無桿氣缸1節(jié)流閥 2緩沖柱塞 3防塵不銹鋼帶 4密封帶

10、 5活塞 6滑塊 7活塞架 第一節(jié) 氣缸第21頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四機械接觸式無桿氣缸機械接觸式無桿氣缸第一節(jié) 氣缸第22頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四七、磁感應氣缸（磁性耦合無桿氣缸） 實質：也是一種無桿氣缸，所以稱為磁性耦合無桿氣缸。 特點：質量輕、結構簡單、占用空間小、無外泄露，維護保養(yǎng)方便；但當速度快、負載大時，外部限位器使負載停止時因慣性過大，內(nèi)外磁環(huán)不易吸住，活塞與外部滑塊有脫開的可能，且磁性耦合的無桿氣缸中間不可能增加支承點，因此最大行程受到限制。 注意：實際使用中一般對滑塊要加導向裝置，提高承受回轉扭矩的能力。 第一節(jié)

11、 氣缸第23頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四磁性耦合無桿氣缸1套筒 2外磁環(huán)（永久磁鐵） 3外磁導板 4內(nèi)磁環(huán)（永久磁鐵）5內(nèi)磁導板 6壓蓋 7卡環(huán) 8活塞 9活塞連接軸10緩沖柱塞 11氣缸筒 12端蓋 13進、排氣孔第一節(jié) 氣缸第24頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四磁性耦合無桿氣缸第一節(jié) 氣缸第25頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四八、帶磁性開關的氣缸 特點：又稱開關氣缸。這是一種在氣缸活塞上裝有磁環(huán)(永久磁鐵)，在氣缸的缸筒外側直接裝有磁性行程開關，利用磁性行程開關來檢測氣缸活塞位置的一種氣缸。除活塞上裝有一個永久性磁

12、環(huán)外，氣缸其他結構原理和一般氣缸相同，但缸筒必須是導磁性弱、隔磁性強的材料，如鋁合金、不銹鋼、黃銅等。其特點是使位置檢測方便，結構緊湊，利于機電一體化。 第一節(jié) 氣缸第26頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四帶磁性開關的氣缸示意圖1狀態(tài)指示燈 2舌簧開關 3保護電路 4開關殼體5導線 6活塞 7密封圈 8磁環(huán) 9缸筒 結構原理第27頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四 應用注意事項：無論何種行程開關在使用時都必須了解它的開關性能。當行程開關所帶的感性負載（如電磁閥、繼電器）斷開時，在斷開的瞬間會產(chǎn)生一個脈沖電壓，這將損害行程開關的舌簧片電極而影響工作的可

13、靠性。因此行程開關必須帶保護電路。電子舌簧式行程開關、氣動舌簧式行程開關和非接觸式電感行程開關。八、帶磁性開關的氣缸第一節(jié) 氣缸第28頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四九、擺動氣缸 擺動氣缸：是利用壓縮空氣驅動輸出軸做往復擺動的氣動執(zhí)行元件。 特點與應用：氣缸擺角范圍小于360，目前在工業(yè)上應用廣泛，多用于安裝位置受到限制或轉動角度小于360的回轉工作部件，比如物體的轉位、工件的翻轉、閥門的開閉等場合。常用的擺動氣缸的最大擺動角度分為90、180、270三種規(guī)格。 類型：按結構特點可分為葉片式、齒輪齒條式兩大類。 第一節(jié) 氣缸第29頁，共43頁，2022年，5月20日，7

14、點59分，星期四葉片式擺動氣缸 工作原理九、擺動氣缸 1、葉片式第一節(jié) 氣缸第30頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四十、氣爪（手指氣缸） 氣爪是一種變型氣缸，可以實現(xiàn)各種抓取功能，是氣動機械手中的重要部件，常在搬運、傳送工件的機構中，用來抓取、拾放物體，從而將物體從一點移到另一點。 氣爪的主要類型：有平行氣爪、擺動氣爪和旋轉氣爪。 第一節(jié) 氣缸第31頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四1. 平行氣爪 特點：兩個氣爪只能對心移動，每個氣爪不能單獨移動。這種氣爪能輸出很大的抓取力，可以用于內(nèi)抓取，也可以用于外抓取。 平行氣爪 第一節(jié) 氣缸第32頁，共43頁

15、，2022年，5月20日，7點59分，星期四2. 擺動氣爪 特點： 兩氣爪可同時移動且自動對中。氣爪的內(nèi)、外抓取擺角范圍為40，抓取力大。 擺動氣爪 第一節(jié) 氣缸第33頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四3. 旋轉氣爪 特點：兩個氣爪可同時移動并自動對中。 旋轉氣爪 第一節(jié) 氣缸第34頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四1. 串聯(lián)式氣液阻尼缸 串聯(lián)式氣液阻尼缸的工作原理圖1負載 2液壓缸 3節(jié)流閥 4單向閥 5油箱 6中蓋 7氣缸 十一、氣、液阻尼缸 第一節(jié) 氣缸第35頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四2. 并聯(lián)式氣液阻尼缸 液壓缸

16、與氣缸并聯(lián)，用剛性聯(lián)接板相聯(lián)。其工作原理與串聯(lián)式氣液阻尼缸相同。并聯(lián)式氣液阻尼缸的工作原理圖 第一節(jié) 氣缸第36頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四 氣動馬達：將壓縮空氣的液壓能轉換為氣動執(zhí)行元件回轉運動的機械能的能量轉換裝置。 氣動馬達結構形式：葉片式、活塞式和齒輪式。1. 氣動馬達的特點及應用 1）氣動馬達工作安全。2）氣動馬達有很寬的功率和速度調節(jié)范圍。3) 正反轉實現(xiàn)方便。4) 氣動馬達具有結構簡單，體積小，重量輕，操縱容易，維修方便等特點，其用過的空氣不需處理，不會造成污染。第二節(jié) 氣動馬達第37頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四5）具有過載

17、保護性能。6) 氣動馬達能長期滿載工作，并且溫升小。7）具有較高的啟動轉矩，可以直接帶負載啟動。8）葉片式氣動馬達因轉速高，零部件磨損快，需及時檢修、清洗或更換零部件。9）氣動馬達還具有輸出功率小、耗氣量大、效率低、噪聲大和易產(chǎn)生振動等缺點。第二節(jié) 氣動馬達第38頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四2. 葉片式氣動馬達1）工作原理 a） b） c） 葉片式氣動馬達1轉子 2定子 3葉片 第二節(jié) 氣動馬達第39頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四 2）特點：葉片式氣動馬達體積小、重量輕，結構簡單，但耗氣量較大，一般用于中、小容量，高轉速的場合。2. 葉片式

18、氣動馬達 3）應用：葉片式氣動馬達主要用于礦山機械和氣動工具中如風鉆、風扳手、風砂輪等。第二節(jié) 氣動馬達第40頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四 選用氣缸的主要依據(jù)：工作壓力范圍、負載要求、工作行程、工作介質溫度、環(huán)境條件（溫度等）、潤滑條件及安裝要求等。 1氣缸的選擇第三節(jié) 氣缸的選擇和使用要求 1）根據(jù)工作要求，選定氣缸規(guī)格如缸徑和行程、確定工作壓力。2）根據(jù)使用目的、位置、環(huán)境確定氣缸的品種和安裝形式。3）根據(jù)運動速度選擇氣缸進、排氣口及導管內(nèi)徑大小4）驗算緩沖能力。5）選擇氣缸安裝方式。6）選擇磁性開關。第41頁，共43頁，2022年，5月20日，7點59分，星期四2氣缸的使用要求1）氣缸的一般正常工作條件為周圍環(huán)境及介質溫度在-35 C80 C范圍內(nèi)（但要保證不凍結），工作壓力在0.40.6 MPa范圍內(nèi)。2）安裝前應在15倍的工作壓力下試壓，不應泄漏。3）注意合理潤滑，除無油潤滑氣缸外，應正