【文章內(nèi)容簡介】 求的D值，一般要提高再圓整到系列標準值。即；經(jīng)圓整查表2可得氣缸的直徑為；活塞桿直徑；(2)活塞的行程活塞的行程一般根據(jù)實際需要來確定，通常的值取。 (3)氣缸進、排氣口直徑的大小，直接決定了氣缸進氣速度，亦決定了活塞的運動速度。設計中，應予以充分的重視，直徑的確定可根據(jù)空氣流經(jīng)排氣口的速度來計算，一般取，因而為 （4—2）式中，為工作壓力下輸入氣缸的空氣量。一般情況下進氣口直徑根據(jù)氣缸的內(nèi)徑的大小來選取。如表3所示。表3 排氣口直徑與氣缸內(nèi)徑的關系氣缸內(nèi)徑進排氣口直徑4050，6380,100,125140,160,1808101520因為缸的直徑為，所以查表3可得進排氣口的直徑。 氣缸的主要結(jié)構設計在設計氣缸各部分機械結(jié)構時，主要要確定各部分的結(jié)構形式及主要尺寸。氣缸的結(jié)構尺寸設計氣缸筒的的主要作用是提供壓縮空氣的儲存與膨脹空間及對活塞實現(xiàn)導向，從而通過活塞將壓力能轉(zhuǎn)化為機械能。氣缸筒均為圓筒形狀，要確定的主要尺寸為：(1)氣缸的直徑 已求出。 (2)氣缸筒的壁厚 壁厚可利用薄壁圓筒的強度計算公式來確定 （4—3）式中：——氣缸工作壓力；——氣缸內(nèi)徑；——氣缸材料的許用拉應力；，——缸體材料的抗拉強度，——安全系數(shù)，一般取；——考慮到剛度、加工制造、腐蝕等要求所加的裕量。氣缸的材料的許用拉應力通常取下來數(shù)據(jù)；鑄鐵和，；鋼管，；45鋼管，；鑄造鋁合金。常用氣缸直徑、材料和壁厚的關系如表4所示。表4 氣缸直徑、材料和壁厚的關系材 料氣缸直徑5080100125160200250320壁厚鑄鐵78101012141616鋼，Q235 5788991112鋁合金ZL203本次設計中材料選用；缸的直徑為，查表4可得缸的壁厚為。 氣缸的選擇目前最常選用的是標準氣缸，其結(jié)構和參數(shù)都已系列化、標準化、通用化。本設計中所使用的氣缸選擇SMC(中國)有限公司生產(chǎn)的氣缸系列 [5] 。(1)氣缸系列的選擇 SMC氣缸的部分系列如表5所示。表5 SMC氣缸的部分系列氣缸系列氣缸缸徑 mm6810121620253240506380100CJ2系列小型不銹鋼缸筒系列√√√CM2系列輕型不銹鋼缸筒系列√√√√CG1系列鋁制缸筒、輕型√√√√√√√√CA2系列拉桿型中缸系列√√√√√MB系列√√√√√√C85符合CETOP標準的氣缸√√√√√√C95√√√√√√CQ2系列薄壁√√√√√√√√√√CQS系列緊湊，薄型√√√√因為所選用的氣缸的直徑應為；所以查表5中確定本設計選用系列的氣缸。(2)氣缸安裝的形式選擇不同氣缸有不同的安裝形式，而各系列亦有多種不同的安裝形式可供選擇，應根據(jù)氣缸的不同用途來選擇安裝形式。安裝形式可分為：普通型、腳座型、法蘭型、耳環(huán)型、耳軸型。本設計中氣缸選擇腳座型安裝形式。(3)氣缸的緩沖方式選擇 本設計中需要實現(xiàn)自動門的平穩(wěn)開閉，故選擇橡膠緩沖的形式。 氣缸的緩沖方式選擇如表6所示。表6 氣缸的緩沖方式氣缸系列緩沖形式CJ2CM2CG1CA2MBC95CQ2CQS無緩沖√√橡膠緩沖√√√√√氣緩沖√√√√√√液壓緩沖(4)活塞桿端配件的選擇活塞桿端的接頭形式如表7所示。表7 活塞的接頭形式肘接頭I型單肘節(jié)頭 Y型雙肘節(jié)頭浮動接頭標準型 法蘭型 腳座型浮動接頭可避免工件與活塞軸向偏心的問題，故選用浮動接頭的法蘭型。(5)CQ氣缸的選擇根據(jù)設計參數(shù)，可確定本設計中選用的氣缸型號為，其中表示氣缸的系列，表示氣缸的安裝方式為腳座式，50表示缸的直徑，125表示氣缸的行程，D表示氣缸的動作方式為雙作用方式，C表示緩沖方式為添加緩沖墊。 其它氣動元件的選擇(1)控制元件的選擇1)二位四通電磁換向閥的選擇選用SMC(中國)有限公司生產(chǎn)的單電控二位四通電磁換向閥，其型號為：；為單體式直接配管型；2)排氣節(jié)流閥的選擇節(jié)流閥依靠改變閥口的通流面積的大小或通流通道的長短來控制空氣流量的。SMC(中國)公司生產(chǎn)的節(jié)流閥和氣缸是配套使用的，因此根據(jù)氣缸的型號便可以選出節(jié)流閥的型號。設計中選用SMC(中國)有限公司生產(chǎn)的排氣節(jié)流閥，其型號為：。(2)其他氣動元件的選擇其它氣動元件也全部選擇SMC(中國)有限公司生產(chǎn)的系列產(chǎn)品。消聲器選用消聲效果為30分貝的消聲器；氣動三元件FRL單元空氣組合元件；配管選用外徑為的配管；選用浮動接頭的型號為。5 可編程控制器（PLC）的選擇 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展PLC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充的原則設計。PLC的產(chǎn)生可追溯到上世紀70年代，1969年美國數(shù)據(jù)設備公司（DEC）研制出世界上第一臺可編程控制器，并成功地應用在GM公司的生產(chǎn)線上。其后日本、原聯(lián)邦德國等相繼引入，使其迅速發(fā)展起來。但這一時期它主要用于順序控制，雖然也采用了計算機的設計思想，但當時只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC（programmable logic controller）。PLC從誕生至今，其發(fā)展大體經(jīng)歷了三個階段：從20世紀70年代至80年代中期，以單機為主發(fā)展硬件技術，為取代傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)而設計各種型號的PLC。到80年代末期，為適應柔性制造系統(tǒng)的(FMS)的發(fā)展，在提高單片機功能的同時，加強軟件的開發(fā)，提高同通信能力。90年代以來，為適應計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的發(fā)展，采用多CPU的PLC系統(tǒng)，不斷提高運算速度和數(shù)據(jù)處理能力。據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進入20世紀90年代以來，世界PLC的平均銷售額在55億美元以上，其中我國約占1%。當前PLC在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用PLC設計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流 [7] 。 PLC的特點PLC工作的可靠性能高，抗干擾能力強 ，它采用隔離、濾波、屏蔽、聯(lián)鎖等措施，這些措施提高PLC的可靠性；采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構，以適應工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，已集成電路為基本元件，內(nèi)部處理不依賴機械觸電，以保證高可靠性。PLC的配套齊全，功能完善，適用性能強 ，可實現(xiàn)三電一體化，即電控、電儀、電傳一體化，一臺控制裝置包括邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能三種功能，可以方便、靈活地適應各種工業(yè)需要。另外PLC技術易學易用，以繼電器邏輯梯形圖為編程語言，梯形圖符號和定義與常規(guī)的繼電器展開圖完全一致，系統(tǒng)的設計、調(diào)試、建造工作量較小，調(diào)試、維護方便容易，并且程序容易變更 [7] 。 PLC的工作原理PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，一個掃描周期主要可分為3個階段。(1)輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。(2)程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結(jié)果存入對應的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。(3)輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出 [8] 。 PLC的選型 本文選擇松下電工FP0