气动技术4（气动系统执行元件）课件

气压传动及控制气压传动及控制 第四章第四章 气动系统执行元件气动系统执行元件李军哈工大气动技术中心2006年3月17日气压传动及控制李军气压传动及控制李军4.1 4.1 什么是气动系统执行元件？什么是气动系统执行元件？4.2 4.2 直线气缸直线气缸4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类4.2.2 有关气缸的几个基本概念有关气缸的几个基本概念4.2.3 气缸的动态特性气缸的动态特性4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.3 4.3 摆动气缸摆动气缸4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类4.3.2 摆动气缸的选型摆动气缸的选型主主 要要 内内 容容4.1 什么是气动系统执行元件？主什么是气动系统执行元件？主 要要 内内 容容气动系统的执行元件气动系统的执行元件:将压缩空气的压力将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构实现直线往复能转化为机械能，驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动或冲击动作的元件。运动、摆动、旋转运动或冲击动作的元件。气动执行元件分为气动执行元件分为气缸气缸和气动和气动马达马达两大类。两大类。q气缸用于实现直线往复运动（直线气缸）或摆气缸用于实现直线往复运动（直线气缸）或摆动（摆动气缸），输出力或力矩，以及输出直动（摆动气缸），输出力或力矩，以及输出直线或摆动位移。线或摆动位移。q气动马达用于实现连续回转运动，输出力矩和气动马达用于实现连续回转运动，输出力矩和角位移。角位移。4.1 4.1 什么是气动系统执行元件？什么是气动系统执行元件？气动系统的执行元件气动系统的执行元件:将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机气缸的典型结构和工作原理气缸的典型结构和工作原理 气动系统中最常使用的是单活塞杆双作用气缸，其气动系统中最常使用的是单活塞杆双作用气缸，其典型结构如上图所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前典型结构如上图所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖、密封件、防尘圈、导向套、耐磨环及端盖、后端盖、密封件、防尘圈、导向套、耐磨环及缓冲部件等组成。这种双作用气缸被活塞分成有杆腔缓冲部件等组成。这种双作用气缸被活塞分成有杆腔和无杆腔。有活塞杆的腔室称为有杆腔，无活塞杆的和无杆腔。有活塞杆的腔室称为有杆腔，无活塞杆的腔室称为无杆腔。腔室称为无杆腔。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类气缸的典型结构和工作原理气缸的典型结构和工作原理4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服各种阻力负载推动活塞前进，使活力克服各种阻力负载推动活塞前进，使活塞杆伸出；当无杆腔排气，有杆腔进气时，塞杆伸出；当无杆腔排气，有杆腔进气时，活塞杆缩至初始位置。有杆腔和无杆腔交活塞杆缩至初始位置。有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。替进气和排气，活塞实现往复直线运动。单出杆双作用气缸是最常见的气缸，对应单出杆双作用气缸是最常见的气缸，对应不同的使用条件和要求有各种形式的气缸。不同的使用条件和要求有各种形式的气缸。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在气缸的分类气缸的分类 气缸的种类很多，分类的方法也不同。气缸的种类很多，分类的方法也不同。通常可以按压缩空气作用在活塞端面上通常可以按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构特征及使用功能等来分类。的方向、结构特征及使用功能等来分类。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类气缸的分类气缸的分类4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类按压缩空气作用在活塞端面上的方向分类：按压缩空气作用在活塞端面上的方向分类：单单作作用用气气缸缸：是是指指压压缩缩空空气气仅仅在在气气缸缸的的一一端端进进气气，推推动动活活塞塞向向一一个个方方向向运运动动，活活塞塞的的返返回回则则借借助助于于弹弹簧簧力力、膜膜片片张张力力、活活塞塞杆杆的的自自重重或或外外力力来来实实现现。借助弹簧力时可分弹簧压出和弹簧压回两种方式。借助弹簧力时可分弹簧压出和弹簧压回两种方式。双双作作用用气气缸缸：是是指指压压缩缩空空气气交交替替从从气气缸缸两两端端进进入入，推推动动活活塞塞作作往往复复运运动动。双双作作用用气气缸缸又又可可分分为为单单出出杆杆和和双双出出杆杆两两种种。双双出出杆杆气气缸缸活活塞塞两两侧侧受受压压面面积积相相同同，两两个个方方向向各各参参数数对对称称，容容易易调调整整两两个个方方向向速速度度相相同同，便便于于控控制制。但但需需要要空空间间将将近近时时是是单单出出杆气缸的两倍。杆气缸的两倍。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类按压缩空气作用在活塞端面上的方向分类：按压缩空气作用在活塞端面上的方向分类：4.2.1 气缸的原气缸的原4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类单作用气缸单作用气缸双作用气缸双作用气缸弹簧压出弹簧压出弹簧压入弹簧压入单出杆单出杆双出杆双出杆4.2.1 气缸的原理及分类单作用气缸双作用气缸弹簧压出弹气缸的原理及分类单作用气缸双作用气缸弹簧压出弹按气缸的结构特征分类：按气缸的结构特征分类：4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类活塞式气缸活塞式气缸膜片式气缸膜片式气缸按气缸的结构特征分类：按气缸的结构特征分类：4.2.1 气缸的原理及分类活塞式气气缸的原理及分类活塞式气按气缸的功能分类：按气缸的功能分类：普普通通气气缸缸：包包括括单单作作用用式式和和双双作作用用式式气气缸缸。常常用用于于无无特特殊殊要要求的场合。求的场合。缓缓冲冲气气缸缸：气气缸缸的的一一端端或或两两端端带带有有缓缓冲冲装装置置，以以防防止止和和减减轻轻活塞运动到端点时对气缸缸盖的撞击。活塞运动到端点时对气缸缸盖的撞击。高速气缸：高速气缸：活塞运动速度超过活塞运动速度超过500mm/s，一般在一般在1-3m/s之间。之间。低低摩摩擦擦气气缸缸：气气缸缸内内系系统统摩摩擦擦力力的的大大小小会会直直接接影影响响气气缸缸运运动动的的稳稳定定性性。减减小小摩摩擦擦力力的的措措施施有有：降降低低缸缸筒筒内内表表面面和和活活塞塞杆杆外外表表面面等等滑滑动动表表面面的的粗粗糙糙度度值值；减减小小密密封封圈圈的的接接触触面面积积；采采用用低低摩摩擦擦系数的材料等。系数的材料等。耐耐热热气气缸缸：用用于于环环境境温温度度为为120150，其其气气缸缸密密封封圈圈、活活塞塞上上导导向向环环和和缓缓冲冲垫垫等等均均需需用用耐耐热热材材料料，如如密密封封圈圈和和缓缓冲冲垫垫用用氟氟橡胶，导向环用聚四氟乙烯。橡胶，导向环用聚四氟乙烯。耐耐腐腐蚀蚀气气缸缸：用用于于有有腐腐蚀蚀性性环环境境下下工工作作。其其气气缸缸外外漏漏表表面面的的零零件件均均需需用用防防腐腐性性材材料料，如如缸缸筒筒、活活塞塞杆杆、端端盖盖和和拉拉杆杆等等选选用用不不锈钢等制作，根据腐蚀状况可选用不同的耐腐蚀材料。锈钢等制作，根据腐蚀状况可选用不同的耐腐蚀材料。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类按气缸的功能分类：按气缸的功能分类：4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类按气缸的安装形式可分为：按气缸的安装形式可分为：固固定定式式气气缸缸：气缸安装在机体上固定不动，有基本型、脚座型和法兰型。摆摆动动式式气气缸缸：耳环型和耳轴型，缸体围绕固定轴可作一定角度的摆动。回回转转式式气气缸缸：缸体固定在机床主轴上，可随机床主轴作高速旋转运动。这种气缸常用于机床上气动卡盘中，以实现工件的自动装卡。嵌入式气缸：嵌入式气缸：气缸缸筒直接制作在夹具体内。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类按气缸的安装形式可分为：按气缸的安装形式可分为：4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类固定式气缸固定式气缸4.2.1 气缸的原理及分类固定式气缸气缸的原理及分类固定式气缸4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类摆动式气缸摆动式气缸4.2.1 气缸的原理及分类摆动式气缸气缸的原理及分类摆动式气缸气缸的两种密封原理：气缸的两种密封原理：l压压缩缩密密封封是是将将密密封封圈圈放放入入密密封封沟沟槽槽内内时时，便便有有一一定定的的预预压压缩缩量量，靠靠密密封封面面上上的的接接触触面面压压力力阻阻塞塞泄泄漏漏通通路。路。l气气压压密密封封是是靠靠气气压压将将密密封封圈圈的的唇唇部部压压紧紧在在密密封封面面上上以保证密封。以保证密封。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类压缩密封压缩密封气压密封气压密封气缸的两种密封原理：气缸的两种密封原理：4.2.1 气缸的原理及分类压缩密封气气缸的原理及分类压缩密封气压缩密封圈特点压缩密封圈特点预预压压缩缩量量越越大大，密密封封性性越越好好，但但摩摩擦擦阻阻力力也也越越大。大。能双向密封。能双向密封。气压密封圈特点气压密封圈特点q气压越高，密封性越好。气压越高，密封性越好。q只能单向密封，双作用气缸活塞上必须装两个。只能单向密封，双作用气缸活塞上必须装两个。q唇部对磨损有自补偿作用。唇部对磨损有自补偿作用。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类压缩密封圈特点压缩密封圈特点4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类气缸的缓冲气缸的缓冲v 气缸为什么有缓冲？气缸为什么有缓冲？当当活活塞塞运运动动到到行行程程终终端端的的速速度度较较大大，且且有有一一定定的的质质量量负负载载，这这时时如如果果没没有有缓缓冲冲，活活塞塞会会撞撞击击端端盖盖造成气缸损坏。造成气缸损坏。v 缓冲方式：缓冲方式：无无缓缓冲冲、垫垫缓缓冲冲、气气缓缓冲冲和和液液压压缓缓冲冲器器。这这几几种种缓冲方式的缓冲能力由弱到强。缓冲方式的缓冲能力由弱到强。4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类气缸的缓冲气缸的缓冲4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类缓冲方式缓冲方式缓冲原理缓冲原理适合场合适合场合无缓冲无缓冲适合微型缸、小型单作用气缸适合微型缸、小型单作用气缸和中小型薄型缸和中小型薄型缸垫缓冲垫缓冲在活塞两侧设置聚氨在活塞两侧设置聚氨酯橡胶垫，吸收动能酯橡胶垫，吸收动能适合缸速不大于适合缸速不大于750mm/s的中的中小型气缸和缸速不大于小型气缸和缸速不大于1000mm/s的单作用气缸的单作用气缸气缓冲气缓冲将活塞运动的动能转将活塞运动的动能转化成密封气室的压力化成密封气室的压力能能适合缸速不大于适合缸速不大于500mm/s的大的大中型气缸和缸速不大于中型气缸和缸速不大于1000mm/s的中小型气缸的中小型气缸液压缓冲器液压缓冲器将活塞运动的动能传将活塞运动的动能传递给液压缓冲器，转递给液压缓冲器，转化成热能和油液的弹化成热能和油液的弹性能性能适合缸速大于适合缸速大于1000mm/s的气的气缸和缸速不大的高精度气缸缸和缸速不大的高精度气缸4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类缓冲方式缓冲原理适合场合无缓冲适合微型缸、小型单作用气缸和中缓冲方式缓冲原理适合场合无缓冲适合微型缸、小型单作用气缸和中气气 缓缓 冲冲 的的 原原 理理4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类气气 缓缓 冲冲 的的 原原 理理4.2.1 气缸的原理及分气缸的原理及分液压缓冲器的原理液压缓冲器的原理4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类液压缓冲器的原理液压缓冲器的原理4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类4.2.1 4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类4.2.1 气缸的原理及分类气缸的原理及分类4.2.2 4.2.2 有关气缸的几个基本概念有关气缸的几个基本概念气缸的理论输出力气缸的理论输出力指气缸的使用压力作用在活塞有效面积上产生的指气缸的使用压力作用在活塞有效面积上产生的推力或拉力。推力或拉力。单出杆单作用气缸单出杆单作用气缸弹簧压回型气缸的理论输出推力弹簧压回型气缸的理论输出推力弹簧压回型气缸的理论返回拉力弹簧压回型气缸的理论返回拉力弹簧压出型气缸的理论输出拉力弹簧压出型气缸的理论输出拉力弹簧压出型气缸的理论返回推力弹簧压出型气缸的理论返回推力4.2.2 有关气缸的几个基本概念气缸的理论输出力弹簧压回有关气缸的几个基本概念气缸的理论输出力弹簧压回4.2.2 4.2.2 有关气缸的几个基本概念有关气缸的几个基本概念单出杆双作用气缸单出杆双作用气缸理论输出推力理论输出推力(活塞杆伸出活塞杆伸出)理论输出力理论输出力理论输出拉力理论输出拉力(活塞杆返回活塞杆返回)双出杆双作用气缸双出杆双作用气缸4.2.2 有关气缸的几个基本概念单出杆双作用气缸理论输出有关气缸的几个基本概念单出杆双作用气缸理论输出4.2.2 4.2.2 有关气缸的几个基本概念有关气缸的几个基本概念气缸的实际输出力气缸的实际输出力由于在气缸运动过程中排气腔内的压力高于大由于在气缸运动过程中排气腔内的压力高于大气压气压,活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分的摩擦力，的摩擦力，活塞杆的实际输出力小于理论推力活塞杆的实际输出力小于理论推力，称这个推力为气缸的实际输出力称这个推力为气缸的实际输出力。4.2.2 有关气缸的几个基本概念气缸的实际输出力由于在气有关气缸的几个基本概念气缸的实际输出力由于在气4.2.2 4.2.2 有关气缸的几个基本概念有关气缸的几个基本概念气缸负载率气缸负载率气缸的负载率是气缸活塞杆受到的轴向负载力气缸的负载率是气缸活塞杆受到的轴向负载力F F与与气缸的理论出力气缸的理论出力F F0 0之比。之比。4.2.2 有关气缸的几个基本概念气缸负载率有关气缸的几个基本概念气缸负载率4.2.2 4.2.2 有关气缸的几个基本概念有关气缸的几个基本概念负载的运动状态静载荷(如夹紧)动 载 荷气缸速度50-500mm/s气缸速度500mm/s负载率70%50%500mm/s负载率70%50%30%4.2.4 4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算负载率与负载的运动状态负载率与负载的运动状态气缸的选型负载的运动状态静载荷气缸的选型负载的运动状态静载荷(如夹紧如夹紧)动动 载载 荷气荷气(3).计算气缸的理论出力：计算气缸的理论出力：其中：其中：F-气缸的轴向负载力气缸的轴向负载力 F0-气缸的理论出力气缸的理论出力(4).计算缸径：计算缸径：根根据据气气源源供供气气条条件件，确确定定气气缸缸的的使使用用压压力力P，P应应小小于于减减压压阀阀入入口口压压力力的的85%。对对单单作作用用气气缸缸，预预设设杆杆径径与与缸缸径径之之比比d/D=0.5，双双作作用用缸缸预预选选d/D=0.3-0.4。根根据据气气缸缸的的理理论论输输出出力力公公式可以得到式可以得到D。4.2.4 4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算(3).计算气缸的理论出力：计算气缸的理论出力：4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算三、选行程三、选行程 根根据据气气缸缸的的操操作作距距离离及及传传动动机机构构的的行行程程比比来来预预选气缸的行程。尽量选为标准行程。选气缸的行程。尽量选为标准行程。四四、选选择择气气缸缸品品种种（轻轻型型、薄薄型型、带带导导杆杆等等）和和安安装装方方式式（基基本本型型、脚脚座座型型、法法兰兰型型、耳耳环型和耳轴型等）环型和耳轴型等）4.2.4 4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算三、选行程三、选行程4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算五、选缓冲方式：五、选缓冲方式：根根据据最最大大速速度度和和负负载载质质量量选选择择，可可分分为为：无无缓缓冲冲、垫缓冲、气缓冲和油压减震器。垫缓冲、气缓冲和油压减震器。六、选择其他技术指标：六、选择其他技术指标：最最高高使使用用压压力力，最最低低使使用用压压力力、环环境境温温度度和和介介质质温温度等。度等。七、选磁性开关七、选磁性开关八、选择活塞杆端部接头八、选择活塞杆端部接头4.2.4 4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算五、选缓冲方式：五、选缓冲方式：4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算活塞杆长度的验算活塞杆长度的验算 在在气气缸缸工工作作过过程程中中，活活塞塞杆杆最最好好受受拉拉力力，但但在在很很多多场场合合，活活塞塞杆杆是是承承受受推推力力负负载载，对对细细长长杆杆件件受受压压往往往往会会产产生生弯弯曲曲变变形形，因因此此除除需需进进行行强强度度校校验验外外，有有时时还还要要进进行行稳稳定定性性校校验。验。强度检验强度检验 使活塞杆所承受的应力小于材料的许用应力，即使活塞杆所承受的应力小于材料的许用应力，即 式中式中 F1活塞杆上总推力（活塞杆上总推力（N）；）；d活塞杆直径（活塞杆直径（m）；）；活塞杆材料的许用应力（活塞杆材料的许用应力（N/m2）。）。则则4.2.4 4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算活塞杆长度的验算活塞杆长度的验算4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算稳定性校验稳定性校验 当当活活塞塞杆杆计计算算长长度度L10d时时，需需把把气气缸缸整整体体当当作作细细长长杆杆件件来来处处理理，按按纵纵向向弯弯曲曲极极限限力力计计算算。此此时时若若轴轴向向推推力力负负载载达达到到了了极极限限值值Fk后后，极极微微小小的的干干扰扰都都会会使使活活塞塞杆杆发发生生弯弯曲曲变变形形，出出现现不不稳稳定定现现象象，这这样样会会影影响响甚甚至至破破坏坏气气缸缸的的正正常常工工作作。因因此此必须对气缸的稳定性进行校验。必须对气缸的稳定性进行校验。L活塞杆的计算长度（活塞杆的计算长度（m）；）；E材料的弹性模量，对钢取材料的弹性模量，对钢取E2.11011 N/m2；n活塞杆的安装系数（活塞杆的安装系数（0.254），与安装形式有关），与安装形式有关 F气缸承受的轴向压力（气缸承受的轴向压力（N），），即气缸理论推力；即气缸理论推力；m 安全系数（一般取安全系数（一般取26）。）。4.2.4 4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算稳定性校验稳定性校验4.2.4 气缸的选型及计算气缸的选型及计算高位置精度气缸高位置精度气缸 用于位置精度（平面度、直角度等）要求高的组装用于位置精度（平面度、直角度等）要求高的组装机器人和工件搬运设备上。机器人和工件搬运设备上。q双出杆气缸双出杆气缸 将两个单杆薄型气缸并联成一体，用于要求高精将两个单杆薄型气缸并联成一体，用于要求高精度导向的场合。能承受一定的横向负载。度导向的场合。能承受一定的横向负载。q带导杆气缸带导杆气缸 将与活塞杆平行的两根导杆与气缸组成一体。结将与活塞杆平行的两根导杆与气缸组成一体。结构紧凑，导向精度高，能承受较大的横向负载和构紧凑，导向精度高，能承受较大的横向负载和力矩。可用于输送线上工件的推出、提位和限位力矩。可用于输送线上工件的推出、提位和限位等。等。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸高位置精度气缸高位置精度气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸无杆气缸无杆气缸 分为分为机械接触式机械接触式和和磁性耦合式磁性耦合式 特点：特点：沿行程方向节省安装空间。沿行程方向节省安装空间。可以有较大的行程缸径比，达可以有较大的行程缸径比，达50-20050-200可以有较大的行程，系列最长可达可以有较大的行程，系列最长可达5 5m-10mm-10m。活塞两侧受压面积相等。活塞两侧受压面积相等。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸无杆气缸无杆气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸制动气缸制动气缸v用换向阀控制的气缸一般只能在起始和末端位用换向阀控制的气缸一般只能在起始和末端位置停止，很难在中间位置准确地、刚度很大的置停止，很难在中间位置准确地、刚度很大的停住。停住。v制动气缸用于高精度的中途停止、异常事故的制动气缸用于高精度的中途停止、异常事故的紧急停止和防止落下等，以确保安全。紧急停止和防止落下等，以确保安全。v制动气缸可分成制动块式和斜板式。制动气缸可分成制动块式和斜板式。v按制动方式可分成：弹簧制动，气压制动和弹按制动方式可分成：弹簧制动，气压制动和弹簧加气压制动三种。簧加气压制动三种。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸制动气缸制动气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸端锁气缸端锁气缸q一般的气缸在两端停止后，如果负载变化一般的气缸在两端停止后，如果负载变化较大，有一个较大的力推动气缸，就可以较大，有一个较大的力推动气缸，就可以拖动气缸运动。这往往是我们不希望看到拖动气缸运动。这往往是我们不希望看到的。的。q端锁气缸在气缸停止时，将气缸锁定在行端锁气缸在气缸停止时，将气缸锁定在行程末端，以确保安全。当阀换向驱动气缸程末端，以确保安全。当阀换向驱动气缸动作时，自动打开端锁，保证气缸正常动动作时，自动打开端锁，保证气缸正常动作。作。q端锁气缸按锁定位置分为：有杆侧锁、无端锁气缸按锁定位置分为：有杆侧锁、无杆侧锁和两侧锁。杆侧锁和两侧锁。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸端锁气缸端锁气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸带阀气缸带阀气缸 带阀气缸是由气缸、换向阀和速度控制阀等组带阀气缸是由气缸、换向阀和速度控制阀等组成的一种组合式气动执行元件。成的一种组合式气动执行元件。带阀气缸将气阀藏在缸体内或与气缸连成一体。带阀气缸将气阀藏在缸体内或与气缸连成一体。它省去了连接管道和管接头，减少了能量损耗，它省去了连接管道和管接头，减少了能量损耗，具有结构紧凑，安装方便等优点。具有结构紧凑，安装方便等优点。缺点是不能将电磁阀集中装在一起，不利于管缺点是不能将电磁阀集中装在一起，不利于管理。理。带阀气缸的阀有电控、气控、机控和手控等各带阀气缸的阀有电控、气控、机控和手控等各种控制方式。种控制方式。阀的安装形式有安装在气缸尾部、上部等几种。阀的安装形式有安装在气缸尾部、上部等几种。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸带阀气缸带阀气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸气动手爪气动手爪l气动手爪这种执行元件主要是针对机气动手爪这种执行元件主要是针对机械手的用途而设计的。它可以用来抓械手的用途而设计的。它可以用来抓取物体，实现机械手各种动作。取物体，实现机械手各种动作。l气动手爪有两爪、三爪和四爪等类型，气动手爪有两爪、三爪和四爪等类型，l两爪中有平开式和支点开闭式两爪中有平开式和支点开闭式l驱动方式有直线式和旋转式。驱动方式有直线式和旋转式。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸气动手爪气动手爪4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸4.2.5 特殊气缸特殊气缸q气缸通常是以可压缩空气为工作介质，动作气缸通常是以可压缩空气为工作介质，动作快，但速度较难控制，当负载变化较大时，快，但速度较难控制，当负载变化较大时，容易产生容易产生“爬行爬行”或或“自走自走”现象。另外，现象。另外，压缩空气的压力较低，因而气缸的输出力较压缩空气的压力较低，因而气缸的输出力较小。小。q为此，经常采用气缸和油缸相结合的方式，为此，经常采用气缸和油缸相结合的方式，组成各种气液组合式执行元件，以达到控制组成各种气液组合式执行元件，以达到控制速度或增大输出力的目的。速度或增大输出力的目的。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸气液组合式执行元件气液组合式执行元件气缸通常是以可压缩空气为工作介质，动作快，但速度较难控制，当气缸通常是以可压缩空气为工作介质，动作快，但速度较难控制，当气液阻尼缸气液阻尼缸 气液阻尼缸是利用气缸驱动油缸，油缸除起气液阻尼缸是利用气缸驱动油缸，油缸除起阻尼作用外，还能增加气缸的刚性（因为油阻尼作用外，还能增加气缸的刚性（因为油是不可压缩的），发挥了液压传动稳定、传是不可压缩的），发挥了液压传动稳定、传动速度较均匀的优点。常用于机床和切削装动速度较均匀的优点。常用于机床和切削装置的进给驱动装置。置的进给驱动装置。气液阻尼缸的结构可分为串联式并联式两种。气液阻尼缸的结构可分为串联式并联式两种。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸气液组合式执行元件气液组合式执行元件气液阻尼缸气液阻尼缸 4.2.5 特殊气缸气液组合式执行元件特殊气缸气液组合式执行元件串联式串联式并联式并联式4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸气液组合式执行元件气液组合式执行元件串联式并联式串联式并联式4.2.5 特殊气缸气液组合式执行元件特殊气缸气液组合式执行元件气液转换器气液转换器 气液转换器是将气压直接转换为油压（增压比为气液转换器是将气压直接转换为油压（增压比为1:11:1）的气液转换元件，可作为辅助元件应用于气液回路中。的气液转换元件，可作为辅助元件应用于气液回路中。特点：特点：与液压相比，不需要复杂庞大的油泵站，成本低；与液压相比，不需要复杂庞大的油泵站，成本低；与气液阻尼缸相比，气液转换器与油缸分离，可放与气液阻尼缸相比，气液转换器与油缸分离，可放在任意位置，操作简便；在任意位置，操作简便；由于工作液压油油温稳定，空气不会混入油中，因由于工作液压油油温稳定，空气不会混入油中，因此能获得稳定的移动。可用于精密切割、精密稳定此能获得稳定的移动。可用于精密切割、精密稳定的进给运动。的进给运动。4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸气液组合式执行元件气液组合式执行元件气液转换器气液转换器 4.2.5 特殊气缸气液组合式执行元件特殊气缸气液组合式执行元件利用气液转换器的回路利用气液转换器的回路4.2.5 4.2.5 特殊气缸特殊气缸气液组合式执行元件气液组合式执行元件利用气液转换器的回路利用气液转换器的回路4.2.5 特殊气缸气液组合式执行元件特殊气缸气液组合式执行元件摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件。元件。摆动气缸是一种在小于摆动气缸是一种在小于360角度范围内做角度范围内做往复摆动的气缸。常用的摆动气缸的最大往复摆动的气缸。常用的摆动气缸的最大摆动角度分别为摆动角度分别为90、180、270三种规格。三种规格。摆动气缸主要用于物体的转位、翻转、分摆动气缸主要用于物体的转位、翻转、分类、夹紧，阀门的开闭以及机器人的手臂类、夹紧，阀门的开闭以及机器人的手臂动作。动作。4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运实例：分路阀实例：分路阀驱动部分采用摆动气缸驱动，驱动部分采用摆动气缸驱动，结构紧凑，有利于现场进行维结构紧凑，有利于现场进行维修和保养。修和保养。用途：适宜为粉粒状物料，在用途：适宜为粉粒状物料，在输送系统中起管路切换的作用。输送系统中起管路切换的作用。广泛应用在化工、食品、粮食广泛应用在化工、食品、粮食加工、能源电力、机械、建材、加工、能源电力、机械、建材、港口码头等行业。港口码头等行业。4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类实例：分路阀实例：分路阀4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类摆动气缸的分类摆动气缸的分类 摆动气缸按结构特点可分为摆动气缸按结构特点可分为叶片式叶片式和和活塞式活塞式两种两种4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类摆动气缸的分类摆动气缸的分类4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类q活活塞塞式式摆摆动动气气缸缸是是将将活活塞塞的的往往复复运运动动通通过过各各种种机机构构转转变变为为输输出出轴轴的的摆摆动动运运动动。按按结结构构不不同同可可分分为为齿齿轮轮齿齿条条式式、螺螺杆杆式式和和曲曲柄柄式等几种。式等几种。q齿齿轮轮齿齿条条式式摆摆动动气气缸缸是是通通过过连连接接在在活活塞塞上上的的齿齿条条使使齿齿轮轮回回转转的的一一种种摆摆动动气气缸缸，其其结结构构原原理理如如图图所所示示。活活塞塞仅仅作作往往复复直直线线运运动动，摩摩擦擦损损失失少少，齿齿轮轮的的效效率率较较高高，但但由由于于齿齿轮轮对对齿齿条条的的压压力力角角不不同同，使使其其受受到到侧侧压压力力，效效率率受受到到影影响响。若若制制造造好好，效效率率可可达达到到95%左右左右。4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类活塞式摆动气缸是将活塞的往复运动通过各种机构转变为输出轴的摆活塞式摆动气缸是将活塞的往复运动通过各种机构转变为输出轴的摆齿轮齿条式摆动气缸齿轮齿条式摆动气缸4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类齿轮齿条式摆动气缸齿轮齿条式摆动气缸4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类齿轮齿条式摆动气缸输出轴的扭矩为齿轮齿条式摆动气缸输出轴的扭矩为 式中式中M输出扭矩（输出扭矩（Nm）；）；p1进气腔的工作压力（进气腔的工作压力（MPa）；）；p2排气腔的背压力（排气腔的背压力（MPa）；）；b叶片轴向长度（叶片轴向长度（m）；）；D缸筒内直径（缸筒内直径（m）；）；df齿轮的节圆直径（齿轮的节圆直径（m）。）。4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类齿轮齿条式摆动气缸输出轴的扭矩为齿轮齿条式摆动气缸输出轴的扭矩为4.3.1 摆动气缸原理及摆动气缸原理及q叶叶片片式式摆摆动动气气缸缸的的结结构构原原理理如如图图所所示示。它它是是由由叶叶片片轴轴转转子子（即即输输出出轴轴）、定定子子、缸缸体体和和前前后后端端盖盖等等部部分分组组成成。定定子子和和缸缸体体固固定定在在一一起起，叶叶片片和和转转子子联联在在一起。一起。q在在定定子子上上有有两两条条气气路路，当当左左路路进进气气时时，右右路路排排气气；压压缩缩空空气气推推动动叶叶片片带带动动转转子子摆摆动动。反反之之，作作相相反反方方向摆动。向摆动。q在在输输出出扭扭矩矩相相同同的的摆摆动动气气缸缸中中，叶叶片片式式摆摆动动气气缸缸体体积最小，重量最轻，但制造精度要求高。积最小，重量最轻，但制造精度要求高。q密密封封比比较较困困难难，而而且且动动密密封封接接触触面面积积大大，密密封封件件的的阻力损失较大，故输出效率较低，小于阻力损失较大，故输出效率较低，小于80%。4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类叶片式摆动气缸的结构原理如图所示。它是由叶片轴转子（即输出轴叶片式摆动气缸的结构原理如图所示。它是由叶片轴转子（即输出轴4.3.1 4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类4.3.1 摆动气缸原理及分类摆动气缸原理及分类单单叶叶片片式式摆摆动动气气缸缸，气气压压力力是是均均匀匀分分布布在在叶叶片片上上，其其产生的扭矩即理论输出扭矩产生的扭矩即理论输出扭矩M 式中式中M输出扭矩（输出扭矩（Nm）；）；p供气压力（供气压力（MPa）；）；b叶片轴向长度（叶片轴向长度（m）；）；d输出轴直径（输出轴直径（m）；）；D缸体直径（缸体直径（m）。）。4.3.2 4.3.2 摆动气缸的选型摆动气缸的选型单叶片式摆动气缸，气压力是均匀分布在叶片上，其产生的扭矩即理单叶片式摆动气缸，气压力是均匀分布在叶片上，其产生的扭矩即理摆动摆动气缸的选型气缸的选型根据摆动气缸所受负载以及负载性质，确定根据摆动气缸所受负载以及负载性质，确定实际力矩和负载率，计算理论输出力矩。实际力矩和负载率，计算理论输出力矩。确定使用压力确定使用压力P P根据计算得到的理论输出力矩和压力根据计算得到的理论输出力矩和压力P P，通通过查表或查曲线选择摆动气缸。过查表或查曲线选择摆动气缸。验算摆动气缸的缓冲能力。验算摆动气缸的缓冲能力。检查摆动气缸的轴向负载和横向负载应在允检查摆动气缸的轴向负载和横向负载应在允许范围内。注意尽量避免让气缸本体承受负许范围内。注意尽量避免让气缸本体承受负载力。载力。4.3.2 4.3.2 摆动气缸的选型摆动气缸的选型摆动气缸的选型摆动气缸的选型4.3.2 摆动气缸的选型摆动气缸的选型