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气动工作原理及回路设计气动系统由气源系统、执行元件、控制元件和辅助元件等组成。
气源系统提供气体压力，执行元件完成具体的工作任务，控制元件控制气体的流动和工作过程，辅助元件辅助完成气动系统的运行。
在气动工作过程中，气源系统中的压缩机将空气压缩为高压气体，并通过压力调节阀将气体压力控制在所需范围。
然后，气体通过气管输送到执行元件，如气缸或气动电动工具。
执行元件根据气源输入的气压，将气体能转化为机械能或动力，实现工作任务。
控制元件，如电磁阀、调速阀和压力开关等，用于控制气源的流动、气压的调节和监测工作过程的压力变化。
辅助元件包括滤油器、排水器、压力表等，用于提高气源的质量和稳定性。
气动回路设计是指根据工作要求和气动系统原理，设计出合适的气动回路结构和元件配置。
在进行气动回路设计时，需要考虑以下几个方面：1.工作要求：明确所需完成的工作任务，包括推动力、速度要求、位置精度等。
2.元件选择：根据工作要求，选择合适的执行元件和控制元件。
例如，需要实现正反向运动的气缸，可以选择双作用气缸，而只需要一种方向运动的气缸，可以选择单作用气缸。
3.回路结构：根据工作要求和元件的选择，设计出合适的气动回路结构，包括串联回路、并联回路、串联并联结合的回路等。
回路结构的设计应考虑气源的压力和流量，以及气体在回路中的流动方向和控制要求。
4.元件布置：合理安排气缸、阀门等元件的布置位置，以便实现工作过程中的协调运动和平衡力。
同时，注意布置位置对气动系统稳定性和可维护性的影响。
5.控制方法：为了实现气动回路的控制和协作运动，需要选择合适的控制方法和手段，如电气控制、机械控制或自动控制等。
总之，气动工作原理及回路设计是将气体压力转化为机械能、动力或运动的一种工作方式。
在设计气动回路时，需要综合考虑工作要求、元件选择、回路结构、元件布置和控制方法等因素，以实现气动系统的高效工作。
气动系统设计的主要内容及设计程序- 11pt + 10pt 12pt 14pt放入我的网络收藏夹气动系统设计的主要内容及设计程序3.1 明确工作要求1）运动和操作力的要求如主机的动作顺序、动作时间、运动速度及其可调范围、运动的平稳性、定位精度、操作力及联锁和自动化程序等。
2）工作环境条件如温度、防尘、防爆、防腐蚀要求及工作场地的空间等情况必须调查清楚。
3）和机、电、液控制相配合的情况，及对气动系统的要求。
3.2 设计气控回路1）列出气动执行元件的工作程序图。
2）画信号动作状态线图或卡诺图、扩大卡诺图，也可直接写出逻辑函数表达式。
3）画逻辑原理图。
4）画回路原理图。
5）为得到最佳的气控回路，设计时可根据逻辑原理图，做出几种方案进行比较，如对气控制、电-气控制、逻辑元件等控制方案进行合理的选定。
3.3 选择、设计执行元件其中包括确定气缸或气马达的类型、气缸的安装形式及气缸的具体结构尺寸（如缸径、活塞杆直径、缸壁厚）和行程长度、密封形式、耗气量等。
设计中要优先考虑选用标准缸的参数。
3.4 选择控制元件1）确定控制元件类型，要根据表42.6-13进行比较而定。
表42.6-13 几种气控元件选用比较表电磁气阀控制气控气阀控制气控逻辑元件控制安全可靠性较好（交流的易烧线圈）较好较好恶劣环境适应性（易燃、易爆、潮湿等）较差较好较好气源净化要求一般一般一般远距离控制性，速度传递好，快一般，＞0几毫秒一般，几毫秒～0几毫秒控制元件体积一般大较小元件无功耗气量很小很小小元件带负载能力高高较高价格稍贵一般便宜2）确定控制元件的通径，一般控制阀的通径可按阀的工作压力与最大流量确定。
由表42.6-14初步确定阀的通径，但应使所选的阀通径尽量一致，以便于配管。
至于逻辑元件的类型选定后，它们的通径也就定了（逻辑元件通径常为ф3mm，个别为ф1mm）。
对于减压阀或定值器的选择还必须考虑压力调节范围而确定其不同的规格。
3.5 选择气动辅件1）分水滤气器其类型主要根据过滤精度要求而定。
工装设计·纯气动控制回路的设计与应用doi:10.16648/ki.1005-2917.2020.02.079纯气动控制回路的设计与应用郭际泽（宝驰工业自动化（沈阳）有限公司，辽宁沈阳 110122）摘要：本文主要介绍了纯气动控制回路在汽车领域的应用，通过提出模块化思想来分步分级的解决复杂回路的设计问题，同时针对纯气动回路故障排查困难的问题提出自己的方案，本文所涉及的应用均为实际使用的解决方案，对未来的教学或者生产都有一定的指导意义。
关键词：纯气动；模块化；控制回路；故障检测在汽车领域控制回路里，大多数的气动控制都是通过电信号来实现的，但是在某些特殊的场合比如焊接车间的精整线里纯气动控制回路由于其优越的抗干扰抗电磁性能，越来越受到更多主机厂的关注。
而一个优秀的纯气动控制回路往往比较复杂，需要考虑安全性维修便利性等多种因素，对设计人员要求很高，所以本文希望通过提出模块化的思想来简化设计压力。
1. 双手启动模块设计以往的双手启动，都是用2个按钮并配合一个逻辑与阀来实现控制逻辑。
但是这种设计存在一个缺陷就是如果其中一个启动按钮被激活之后，另一个启动按钮在一段时间之后再被激活仍然可以进行到下一步，这样的设计是存在安全隐患的，对此本文在此基础上加入了时效性这一理念，让双手启动的时间间隔在一定时间内，这样就会降低误操作发生事故的隐患。
图1从图1中左侧可以看出，逻辑与阀QM1的激活只取决于按钮X1和按钮X2，并没有时间间隔的约束；而图1右侧中，逻辑与阀KM1的激活不仅需要按钮Y1和按钮Y2，还需要两个按钮按下的时间间隔很短（大约0.5s），否则任何一个启动按钮提前按下都会导致气体从逻辑或阀KM3进入换向阀KM2，从而限制气源从逻辑与阀进入主路。
2. 脉冲换向模块设计传统的换向阀的先导气源，大部分是通过彼此之间的换向阀相互间的逻辑或者额外创建一组回路来进行控制，控制回路的设计十分复杂繁琐。
本文将传统的延时阀引入到换向阀的先导气源控制中，实现对先导气源的脉冲控制，从而简化设计流程，同时也为后期的维修提供便利。
气动控制系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握气动控制系统的基本组成、工作原理及主要性能参数；2. 使学生了解气动元件的选用原则，能正确选择合适的气动元件；3. 引导学生掌握气动控制系统的设计方法，能根据实际需求完成气动控制系统的设计。
技能目标：1. 培养学生运用气动控制理论知识解决实际问题的能力；2. 提高学生动手操作和团队协作能力，能完成气动控制系统的搭建和调试；3. 培养学生运用计算机辅助设计软件进行气动控制系统设计的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对气动控制技术及其应用的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与创新，提高分析和解决问题的能力；3. 引导学生关注气动控制技术在我国工业领域的应用，增强学生的社会责任感和使命感。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实际应用的结合。
在分析课程性质、学生特点和教学要求的基础上，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够具备气动控制系统设计和应用的基本能力，为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 气动控制系统的基本概念与组成- 教材章节：第二章 气动控制系统概述- 内容：气动控制系统的定义、组成、分类及其应用领域。
2. 气动元件及其选用- 教材章节：第三章 气动元件- 内容：气动执行元件、气动控制元件、气动辅件的工作原理、性能参数及选用原则。
3. 气动控制系统的设计方法- 教材章节：第四章 气动控制系统设计- 内容：气动控制系统的设计步骤、设计要求、控制回路的设计方法。
4. 气动控制系统的搭建与调试- 教材章节：第五章 气动控制系统的安装与调试- 内容：气动控制系统的安装、调试方法及注意事项。
5. 计算机辅助设计软件在气动控制系统中的应用- 教材章节：第六章 气动控制系统CAD- 内容：介绍常用的气动控制系统CAD软件及其应用。
根据课程目标，教学内容分为五个部分，确保教学内容的科学性和系统性。
课题六气动程序控制回路设计方法一、概述生产实践中，各种自动生产线，大多是按程序工作的。
所谓程序控制，就是根据生产过程中的位移、压力、时间、温度、液位等物理量的变化，使被控制的执行元件，按预先规定的顺序协调动作的一种自动控制方式。
这种控制方式，能在一定范围内满足各种不同程序的需要，实现一机多用。
根据控制方式的不同，程序控制可分为时间程序控制、行程程序控制和混合程序控制三种。
各执行元件的动作顺序按时间顺序进行的控制方式称为时间程序控制。
时间程序控制系统中，各时间信号通过控制线路，按一定的时间间隔分配给相应的执行元件，令其产生有序的动作。
显然，这是一种开环控制系统。
执行元件完成某一动作后，由行程发信器发出相应信号，此信号输入逻辑控制回路中，经放大、转换回路处理后成为主控阀可以接受的信号，控制主控阀换向，再驱动执行元件，实现对被控对象的控制。
执行元件的运动状态经行程发信器检测后，再发出开始下一个动作的控制信号。
如此循环往复，直至完成全部预定动作为止。
显然，这样的回路属于闭环控制系统，它可以在给定的位置准确实现动作的转换，故称为行程程序控制，图1所示为行程程序控制框图。
从框图可看出，行程程序控制主要包括行程发信装置、执行元件、逻辑控制回路、放大转换回路、主控阀和动力源等部分。
行程发信装置是一种位置传感器，其作用是把由执行机构接收来的信号转发给逻辑控制回路，常用的有行程阀、行程开关、逻辑“非门”等，此外，液位、压力、流量、温度等传感器也可看作行程发信装置；常用的执行元件有气缸、气液缸、气动马达等；主控阀为气动换向阀；逻辑控制回路、放大转换回路一般由各种气动控制元件组成，也可以由各种气动逻辑元件等组成；动力源主要包括气压发生装置和气源处理设备两部分。
行程程序控制的优点是结构简单、维修方便、动作稳定，特别是当程序中某节拍出现故障时，通过运行停止程序可以实现自动保护。
为此，行程程序控制方式在气压传动系统中得到广泛应用。
行程程序控制系统中包含时间控制信号的控制方式通常被视为混合程序控制。
若将时间信号也视为行程信号的一种，则其实际上亦属于行程程序控制。
基于行程程序控制思想所设计的气动回路，称为气动程序控制回路。
二、电控行程程序控制气动系统及其常用电气电路随着电气技术的发展，以气动设备提供机械能量、用电子／电气设备作为控制装置的综合系统得到越来越多的应用。
这种电控行程程序控制气动系统的执行元件和主气路部分与上述全气控行程程序控制气动系统没有差别，但其逻辑控制回路、放大转换回路、行程发信器全部由电气元件组成。
逻辑控制回路的输入、输出及处理的信号全部都是电信号，行程发信器多为行程开关、光电管、各种传感器，主控阀采用电磁换向阀。
由于是电气逻辑，其设计、安装、调试、检修都比较方便，还可通过更改电气元件的接线较方便地改变控制程序。
若采用可编程序控制器或计算机来构成逻辑控制回路，则可以在不改变电气元件接线和气动系统物理配置的情况下改变控制程序。
电控行程程序控制气动系统中使用的主要电器元件为继电器。
继电器实质上是一种传递信号的电器，它可根据输入的信号达到不同的控制目的。
继电器的种类很多，按它反映信号的种类可分为电流、电压、速度、压力、热继电器等；按动作时间分为瞬时动作和延时动作的继电器(后者又称时间继电器)；按作用原理分为电磁式、感应式、电动式和机械式等。
由于电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列优点，故在电气传动系统中应用得最为广泛，约有90％以上的继电器是电磁式的。
电气传动系统中常用电器元件的文字符号和图形符号列于表1中。
三、气动程序控制回路的画法气动程序控制回路主要体现的是行程信号与主控阀控制端之间的连接，在工业控制系统中经常采用直观习惯画法。
其画法特点是：把系统中全部执行元件(如气缸、气动马达等)水平或垂直排列，在执行元件的下面或左侧画上相对应的主控阀。
而把行程阀直观地画在各气缸活塞杆伸缩状态对应的水平位置上。
这种表示方法虽然连接线规律性较差，交叉点亦多，但较直观，便于设计。
但最终的回路图必须按国际标准IS01219---2：1995的要求绘制。
图8．17是能够实现A1B1B0A0工作程序、采用直观习惯法绘制而成的气动控制原理图。
图中q为起动阀，VK为辅助阀(中间记忆元件)，另有执行元件A、B，主控阀V A、V B以及相应的行程阀a l、a0和b1、b0。
显然，整个工作程序动作和信号之间的顺序关系表达得一目了然。
在具体绘制气动控制回路原理图时，应注意以下几点：1)根据具体情况选用气阀或逻辑元件，且气阀与执行元件图形符号必须按《液压气动图形符号》国家标准绘制，气动逻辑元件符号可采用《气动工程手册》推荐的符号。
2)回路中的气缸应排成次序，用A、曰、C、D……字母表示，标出字母下标“1”或“0”，“1”表示气缸活塞杆伸出，“0”表示活塞杆退回。
3)用与各气缸对应的小写字母a、b、C、d……表示相应的行程阀发出的信号，其下标“1”表示活塞杆伸出到终端位置时所发的信号，下标“0”表示活塞杆退回到终端位置时发出的相应信号。
4)控制气缸换向的主控制阀，也用与其所控制的气缸相对应的英文字母符号表示。
5)原理图上的各种气动元件的位置，如气缸活塞的位置、各种元件符号的外接管路(如气源I=I、输出1=I和排气口)，应按控制系统处于初始静止(即起动之前)状态绘制。
6)原理图一般不画具体控制对象，仅把执行元件(如气缸)形象地用图形符号表示，在特殊需要时，才画出控制对象及发信装置的布局情况。
7)与逻辑控制有关的速度控制、压力控制和时间控制等一般都应画出。
若速度控制等采用和其他元件合为一体的标准件(如缓冲气缸、气液阻尼缸)而与逻辑回路无关时，也可不画出。
8)控制气路的连接一般用虚线表示，但对复杂的气动系统为防止连线过乱，亦可用细实线代替虚线。
I9)“与”、“或”、“非”、“记忆”等逻辑关系的连接可按第四章第十节所述内容选取，行程阀与起动阀常采用二位三通阀。
10)最终的回路图应按国际标准IS01219--2：1995要求绘制。
标准规定：元件的气动符号原则上应按以下次序从下到上和从左到右布置：——能源：左下；——按顺序的控制元件：往上从左到右；——执行器：上部从左到右。
元件代号应该用以下代号清楚地标注每个元件：泵和压缩机：Ｐ执行器：Ａ原动机：Ｍ传感器：Ｓ阀：Ｖ其他元件：Ｚ，或除了以上所示的另一字母原理图上应写明工作顺序或对操作要求的必要说明。
四、电控行程程序控制线路的画法给VB的右侧(风位)。
此时，由于活塞A仍在发出信号a电控行程程序控制系统设计最常采用的一种方法是绘制梯形图。
(为有别于后述的PLC梯形图，又可称之为继电器梯形图)，其特点是电／气控制原理图相互呼应，形象直观。
图8—18是当两个气缸都采用双电控换向阀时，实现A1B1B0A0工作程序的梯形图。
1)一个梯形图网络由多个梯级组成，每个输出元素(继电器线圈等)可构成一个梯级。
2)每个梯级可由多个支路组成，每个支路最右边的元素通常是输出元素。
3)梯形图从上至下按行绘制，两侧的竖线类似电器控制图的电源线，称作母线。
4)每一行从左至右，左侧总是安排输入触点，并且把并联触点多的支路靠近左端。
5）各元件均用图形符号表示，并按动作顺序画出。
6）各元件的图形符号均表示未操作时的状态。
7)在元件的图形符号旁要注上相应的文字符号。
五、基本单元及障碍信号如前所述，气动程序控制回路主要是根据回路的控制程序要求、动作和信号之间的顺序关系绘制而成的(见图8-17)，故任何一个程序回路均主要由气动执行元件、气动控制元件与行程发信装置等基本单元组成。
行程发信装置发出的信号，称为原始信号。
这些信号通常存在着各种形式的干扰，如一个信号妨碍另一个信号的输出，两个信号同时控制一个动作等。
也就是说，这些信号之间会形成障碍，使动作不能正常进行，由此构成的程序回路称为有障回路，图8—19表示的即是一个含有障碍信号的气动控制回路原理图。
如图8—19所示，一旦供气，由于行程阀(又称信号阀)b0一直受压，信号60就一直供气给V A的右侧(40位)，这样，即使操作起动阀q向VA左侧(A．位)供气，V A也难以切换。
这里，信号60对q而言即为障碍信号。
若没有b0信号，则按q后，气流经q阀通过a0阀进入V A的左侧，使A，位工作，活塞A伸出，发出信号a1给V B的左侧(曰1位)，使VB切换，活塞B伸出，再发出信号b。
l给V B的左侧B1位，使b1向V B的B0位信号输送不进，也就是说，信号口l妨碍了b1信号的送入，成为b。
的障碍信号。
由以上分析可知，在这个回路中，由于信号b0、a1，妨碍其他信号的输入，形成了障碍，致使回路不能正常工作，因而必须设法排除。
这种一个信号妨碍另一个信号输入，使程序不能正常进行的控制信号，称为I型障碍信号，它经常发生在多气缸单往复程序回路中。
还有一种障碍是由于信号多次出现而产生的，这种控制信号称为Ⅱ型障碍信号，这种现象通常发生在多气缸多往复回路中。
程序控制回路设计的关键，就是要找出这些障碍信号并设法排除它们。
六、障碍信号的判别程序控制回路的设计方法很多，常用的有分组供气法(也称级联法)、信号－动作状态图法(简称X-D线图法)、扩展卡诺图图解法和步进回路法等。
其中，X-D线图法是根据已知工作程序，将各行程信号及各执行元件在整个动作过程中的工作状态全部用图线的方法表示出来。
此图可直接展示各种障碍信号以及排除障碍信号的各种可能，设计人员据此可确定执行信号，画出气动控制回路。
此法不仅能较快地找出设计方案，解决控制回路的逻辑设计问题，同时也便于检查回路的正确性及合理性。
为了阐明障碍信号的判别方法，这里A1B１B0A0气动程序控制回路的X-D线图设计法为例进行具体说明。
(一)画方格图(见图8—20)根据给定的动作顺序，由左至右画方格，并在方格图上方从左至右填入程序号1、2、3、4等。
在其下面填上相应的动作状态Ａ1、Ｂl、Ｂo、Ａo，最右边留一栏作为“执行信号表示式”栏。
在方格图最左边纵栏里，自上至下进行分格，填上控制信号及控制动作状态组(简称X-D组)的序号1、2、3、4等。
每个X-D组，根据该节拍执行机构动作的数目ｍ分成2ｍ个小格，若只有一个执行机构动作，则分成两小格，其中上一小格表示行程信号(称为信号格)。
括号内的符号表示它所要控制的动作，下面一格表示该信号控制的动作状态(称为动作格)。
例如：ａo(A１)表示控制Al动作的信号是ａo；ａ1(Ｂ1)表示控制B1动作的信号ａ等。
下面的备用格可根据具体情况填入中间记忆元件(辅助阀)的输出信号、消障信号与连锁信号等。
(二)画动作线(D线)方格图画出后，用横向粗实线画出各执行元件的动作状态线。
作图方法是：以纵横动作状态字母相同，下角标“1”或“0”也相同的方格左端纵线为起点(用小圆圈“○”表示)；以纵横动作状态字母相同，但下角标“1”或“0”相异的方格左端纵线为终点(用符号“×”表示)；由起点至终点用粗实线连接起来。
