【正文】 多因素的要求，我們提出了設(shè)計多功能開放性氣動實驗臺的的設(shè)想。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀開放性實驗臺的設(shè)計和應(yīng)用在國外已經(jīng)很嫻熟，氣動實驗臺也不例外。如圖 11 所示為 DS3 系列的樂力士產(chǎn)品 [24]。由于該軟件中的元件參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍與實際設(shè)備完全一致，所以可對設(shè)計的回路進行準確的系統(tǒng)模擬。 圖 12 秦川機床廠產(chǎn)品圖 13 為高聯(lián)機床廠的產(chǎn)品。可以讓學(xué)生直觀、感性地、了解氣、電、液各自具有的特點、特色、優(yōu)點及缺點等。拉瓦爾管和擴壓器這兩個部件組成了一條斷面變化的特殊氣流管道，壓縮空氣通過拉瓦爾管噴嘴將壓力能轉(zhuǎn)變成動能進行抽氣，而混合氣流通過擴壓器又將動能轉(zhuǎn)變壓力能從而進行排氣。更多的是部分高校對開放性實驗臺控制部分的改進。設(shè)計開發(fā)的開放性氣動實驗臺集氣控、繼電器控制以及 PLC 控制于一體，是一種技術(shù)比較先進、綜合性強的多功能實驗設(shè)備。管路的連接采用氣動專用快速接頭和聚胺脂材料的軟管。a）方案一 ，方案主要借鑒于現(xiàn)有儀器設(shè)備后進行的參考設(shè)計。配合原理如圖 23 所示，固定楔塊 2 和活動楔塊 3 為配合面，同時與面板的燕尾槽相配合，彈簧具有自動復(fù)位功能，即當(dāng)安裝元器件時，活動楔塊 3 在外力作用下沿固定楔塊 2 的溝槽向下運動，彈簧受力壓縮，達到預(yù)定位置后，彈簧恢復(fù)原長，使固定楔塊 2 的外邊緣夾緊在燕尾槽內(nèi)，活動楔塊斜面與燕尾槽斜面相配合，實現(xiàn)加緊作用。使用彈簧必須給于其壓力，還要考慮變形量對機構(gòu)的影響，所以本方案將四桿機構(gòu)與螺旋機構(gòu)相結(jié)合，采用第二條思路。1—螺桿　2—活動楔塊 3—連桿（共四個）4—底板（含一個楔形面）5—連桿（帶螺孔，共兩個）圖 24 方案二裝配圖c）方案三，本方案是根據(jù)部分參考文獻所提出的將面板設(shè)計為孔型 [26]，再在元器件上固定銷，實現(xiàn)元器件的固定。其面板布局如圖 27所示。當(dāng)要夾緊時，推動推桿到 T 型槽內(nèi)，旋轉(zhuǎn)推桿，使圖 29 的兩大邊卡入 T 型槽內(nèi)，再由彈簧的回復(fù)力保證元器件在實驗面板上位置固定。如圖 210 所示。方案三的機構(gòu)原理也很簡單，面板為一系列盲孔，元器件定位機構(gòu)為插銷，但是該方案在定位過程中兩元器件的位置不能任意改動。通過上述優(yōu)缺點的簡述，方案一首先在加工上就是一大難題，與相關(guān)老師溝通了解到，我校實驗室現(xiàn)有的設(shè)備單件生產(chǎn)可以達到要求，但耗時較多，如果加工數(shù)量較多時就比較困難；方案二的設(shè)計并不成熟，還有待多方面的改進，比如桿機構(gòu)的自身缺陷的改進。每個元器件都有定位的螺紋孔或是通孔，這樣為我們的定位裝置設(shè)計提供了可靠的依據(jù)，同時在公司網(wǎng)站上也給出了相應(yīng)的 CAD 圖示，現(xiàn)歸結(jié)如下：圖 31 為手動換向閥，圖 32 為單作用氣缸，圖 33 為氣動換向閥。1—固定銷 2—推桿 3—底板 4—彈簧 5—軸端檔圈 6—彈性檔圈 7—氣動換向閥圖 34 氣動換向閥裝配圖1—推桿 2—固定銷 3—底板 4—墊片 5—限位開關(guān) 6—軸端檔圈 7—彈性檔圈 8—彈簧圖 35 限位開關(guān)裝配圖 推桿的設(shè)計如圖 36 所示，其為設(shè)計的最終圖紙。c）直徑為 14mm 的大端與 T 型槽相配。b）右端 M6 螺紋孔用于安裝固定凸臺。其與氣動換向閥存在不同有兩個： a）元器件定位孔的布局方式不同； b）定位孔的尺寸不同。c）右端兩小螺紋孔即是元器件的氣動元件的定位孔，其根據(jù)亞德克公司所提供的CAD 圖尺寸設(shè)計。 圖 39 固定銷 墊板的設(shè)計限位開關(guān)的功能是當(dāng)氣缸與達到限位開關(guān)的預(yù)定位置時，撥動限位開關(guān)，限位開關(guān)給氣動換向閥或其他控制元件一個信號，控制信號控制氣缸的動作。材料選擇硬聚氯乙烯。b）側(cè)面的通孔與氣桿兩端面的螺紋現(xiàn)配合，在外加螺母實現(xiàn)預(yù)定目的。一般戶外水龍頭開關(guān)都有上鎖，而且他的開合采用的輔助機構(gòu)就可以應(yīng)用到本方案中。b）中心方孔與推桿軸端相配合。圖 312 面板整體布局圖 313 面板局部視圖在設(shè)計過程中主要考慮了如下幾個因素：a）面板 T 型槽深度需要考慮方便推桿的上升和下降。表 32 面板材料比較名稱 性能 種類通用塑料 價格低，產(chǎn)量高，性能較差 聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯工程塑料 強度高，剛性大，韌性好，耐腐蝕，磨損 ABS，聚甲醛，聚苯醚特種塑料 專指特殊性能的塑料 氟塑料，有機硅樹脂由表 32，選擇通用塑料中的聚氯乙烯。圖 314 實驗臺支架設(shè)計所需材料說明如表 34。解決方案：a）加大推桿的尺寸；b）加長推桿的尺寸；方案比較：如果加大推桿的尺寸，推桿直徑變大，這樣就必須加大其他元器件上配合孔的直徑，已加工的產(chǎn)品就成為廢品。加工工藝過程見推桿加工工藝卡片。加工工藝過程見推桿加工工藝卡片。該軟件包括氣動仿真和液壓仿真兩部份，利用該軟件，可以方便的繪制出符合工業(yè)標準的氣動和液壓回路圖，制圖的同時，F(xiàn)luidSIM 軟件還可以檢查回路圖結(jié)構(gòu)的正確性。FluidSIM 軟件符合 DIN 電氣—氣動回路圖繪制標準，且可對基于元件物理模型的回路圖進行實際仿真，這樣就使回路圖繪制和相應(yīng)氣動系統(tǒng)仿真相一致。圖 41 為 festo 仿真軟件的界面，其主要提供了如下功能：a）豐富的元器件庫，能夠完成氣動回路圖設(shè)計；b）可自動生成元器件列表；c）在仿真過程中有自糾錯功能；d）可顯示回路中的流量、壓力等參數(shù)值；e）可自動生成功能圖，顯示某一元件的狀態(tài)圖；f）在元器件庫中沒有的元器件可以通過手工繪制，然后定義屬性；g）還提供繼電器控制仿真和回路控制；圖 41 festo 仿真界面 實驗開發(fā)內(nèi)容題目：無障礙信號的兩個雙作用氣缸順序動作回路實驗。１—氣缸　 ２—傳送帶一 ３—工件　?。础獨飧? ５—傳送帶二圖 42 雙氣缸示意圖要求：分別用氣動控制、繼電器控制和 PLC 控制實現(xiàn)上圖的動作過程。圖 43 為氣缸運動流程圖，圖 44 為功能圖。實驗時，首先啟動二位三通旋鈕式手動閥 i 的旋鈕開關(guān),使得管路導(dǎo)通,觸動限位開關(guān)e，二位五通換向閥 c 右邊接通，左邊氣缸伸出，到達極限位置，觸動限位開關(guān) g，二位五通換向閥 d 左邊接通，右邊氣缸伸出，到達極限位置觸動限位開關(guān) f，二位五通換向閥 c 右邊接通，氣缸 a 縮回，到達極限位置觸動限位開關(guān) h，二位五通換向閥 d 右邊接通，氣缸 b 縮回。繼電氣控制與全氣動控制相比，在滿足氣缸動作的前提條件下，可以減少元器件數(shù)目。表 42 為元器件清單。表 43 繼電器名稱名稱 代號 名稱 代號常開觸點 A0 繼電器線圈 KA1常開觸點 A1 繼電器線圈 KA2常開觸點 B0 繼電器線圈 KA3常開觸點 B1 按鈕開關(guān) O電磁線圈 KAA0 電磁線圈 KAB0電磁線圈 KAA1 電磁線圈 KAB1圖 47 繼電器連接電路在設(shè)計繼電器控制過程中也是借助于 festo 軟件的仿真功能，然后設(shè)計聯(lián)動控制。PLC 采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。PLC 用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。在本實驗中采用歐姆龍控制，編程如下。圖 49 PLC 控制圖 組態(tài)王的仿真由于 festo 軟件不支持 PLC 控制仿真，考慮利用組態(tài)王進行仿真。圖 410 組態(tài)王界面歐姆龍與組態(tài)王的結(jié)合原理：歐姆龍（OMRON）現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)分為三層網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)，Controller Link 和 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò),另外還有通過 RS232C 接口和 PLC 通信，SCADA 和OMRON PLC 通信可以通過以太網(wǎng)，Controller Link（計算機安裝專用板卡）和Hostlink（RS232C/RS422） 。圖 412 組態(tài)王動作一圖 413 組態(tài)王動作二參考文獻[1] 基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社,2022.[2] [M].重慶：重慶大學(xué)出版社,2022.[3] 張進秋,陳永利,[M].北京：機械工業(yè)出版社 2022.[4] [M].北京：機械工業(yè)出版社,2022.[5] [M].北京：機械工業(yè)出版社,2022.[6] 戴枝榮,[M].北京：高等教育出版社,2022.[7] 鄭文緯,[M].北京：高等教育出版社,2022.[8] [M].北京：機械工業(yè)出版社,2022.[9] 裘文言,張祖繼,[M].北京：高等教育出版社,2022.[10] 廖念釗,李碩根,[M].北京：中國計量出版社,2022.[11] 濮良貴,[M].北京：高等教育出版社,2022.