第十四章 气压传动系统设计,介绍气压传动程序控制系统的设计方法学习目标 1.了解气压传动系统的设计的内容和步骤 2.掌握行程程序回路的设计方法和步骤 3.学会用信号-动作状态图法设计气动控制回路第一节 气动程序系统设计步骤和方法,一、明确系统的工作要求,1）循环动作过程要求： 2）运动状态要求： 3）输出动力要求： 4）工作环境要求： 5）控制方式要求：,二、确定控制方案，进行气动回路设计,1）根据工作要求和循环动作过程列出工作程序图，包括执行元件的数目、动作顺序及执行元件的形式 2）根据工作程序图画出信号-动作状态图（X-D线图）或卡诺图 3）找出障碍信号并消除障碍 4）画出逻辑原理图和气动回路图三、选择和计算执行元件,1）确定执行元件的类型及数目 2）计算选择结构参数 3）计算耗气量四、选择控制元件,1）确定控制元件的类型及数目 2）确定控制方式及安全保护回路五、选择气动辅助元件,1）选择过滤器、油雾器、储气罐、干燥器、消声器等元件的容量及形式 2）确定管径、管长及管接头的形式六、根据执行元件的耗气量，确定压缩机的容量及台数,第二节 行程程序回路的设计,行程程序回路的设计方法有：信号-动作状态图法（简称X-D线图法）、卡诺图法及分组供气法等。
信号-动作状态图法，故障诊断和排除比较简单又直观，由此设计出的气动回路控制准确、回路简单、使用和维修方便X-D线图法设计行程程序控制回路步骤： 1）根据生产自动化的工艺要求，列出工作程序图 2）绘制信号-动作(X-D)状态图 3）分析找出障碍，并排出障碍信号，列出所有执行元件控制信号的逻辑表达式 4）绘制逻辑控制原理图 5）绘制气动回路原理图一、行程程序回路的设计方法和步骤,二、信号-动作状态图法中符号的规定,3）控制气缸换向的换向阀也用与其控制的缸所对应的文字符号表示 4）右上角带“*”号的信号表示经过逻辑处理而排除障碍的执行信号，如a0*、a1*等；而把不带“*”号的信号叫做原始信号，如a0、a1等1）用大写字母表示气缸，用下标“0”与“1”表示气缸活塞杆缩回，伸出两种状态 2）用带下标的小写字母 a0、a1、b0、b1分别表示与动作A0 、A1 、B0 、B1 相对应的行程阀及其输出信号三、信号－动作（X-D）状态图法介绍,设有两个气缸（A、B）的系统，要求其动作顺序为：A缸进→B缸进→B缸退→A缸退，该动作顺序可用程序式表示，即可写成A1B1B0A0此时按下列步骤进行设计：,1. 列出工作程序图,,,,,根据动作顺序，得到工作程序图， 为启动信号。
2. 绘制信号-动作状态图,（1）画方格图,根据列出的工作程序，从左至右画方格，并在方格顶拦填写 程序序号1、2、3、4在序号下面填上相应的动作状态A1、B1、B0、A0；在最右边一栏填写“执行信号表达式”每个X-D组包括上下两行，上行为行程信号，下行为该信号控制的动作状态应注意： 由于程序是首尾相接的，因此，方格图也应是首尾相接的也就是程序序号1左侧的那条纵线与程序序号4右侧的那条纵线视为同一条线方 格 图,（2）画动作状态线（D线）,用横向粗实线画出各执行元件的动作状态线起点是该动作程序的开始处，用符号“○”画出；终点处用符号“×”画出动作状态的终点是该动作状态变化的开始处3）画信号线（X线）,信号线的起点是与同一组中动作状态线的起点相同，用符号“○”画出；如信号a1是控制B缸活塞杆伸出动作B1的，则a1与 B1同一起点 终点是和上一组中产生该信号的动作状态线终点相同，如信号a1 是,由上组A1产生的，所以a1终点与A1终点相同，用符号“×”画出3. 列出所有执行元件的执行信号表达式,（1）判断有无障碍信号,,（2）消除障碍段（简称消障）,1）脉冲信号法：即把障碍信号变成脉冲信号 图a是利用机械式活络挡块使行程阀发出的信号变成脉冲信号的示意图。
工作原理： 当活塞杆伸出时，活络挡块压行程阀发出脉冲信号；活塞杆收回时，活络挡块绕销轴转动通过行程阀，此时不发信号这样就能使行程阀把长信号变为短信号工作原理： 活塞杆前进时压下行程阀发出脉冲信号；活塞杆返回时行程阀的头部具有可折性，没有把阀压下，阀就不发信号 上述方法排出障碍简单易行，可节省气动元件及管路 这种消障方法适用于定位精度要求不高，活塞运动速度不太大的场合图b：用可通过式行程阀发脉冲信号2）逻辑回路法： 为了排除障碍信号 中的障碍段，可以另外引入一个辅助信号（称为制约信号） ， 把 和 相“与”而得到派生的无障碍执行信号 ， 即,,式中 —无障碍的执行信号； —有障碍的信号； —制约信号（排除障碍的辅助信号） 上式也称为消障的逻辑函数式，它可以由“与门”逻辑元件来实现（图示）也可以用一个行程阀两个信号的串联，或两个行程阀串联来实现选择制约信号 原则： ①尽量用系统中某原始信号作为制约信号，这样可不增加气动元件 ②制约信号 的起点应选在障碍信号 开始之前， 的终点应选在障碍信号 的无障碍段中3）辅助阀法： 若在X-D线图中找不到可用来作为消障的制约信号时，可增加一个辅助阀来排除障碍，辅助阀就是中间记忆元件，即双稳元件。
用辅助阀的输出信号作为制约信号，用它和有障碍的信号m相“与”，以排除掉 m中的障碍用辅助阀法消障后执行信号逻辑函数表达方式,,,,,,式中 — 障碍的信号； —消障后的执行信号； —辅助阀（中间记忆元件）输出信号； 、 —分别是辅助阀的两个控制信号图a为辅助阀消障的逻辑原理；图b 为其回路原理，当t有气时使K阀有输出，而d有气时K阀无输出很明显 t 与d 不能同时存在从X-D线图上看，t 与d二者不能相重合；用逻辑代数来表示，要满足：,,② 是使 阀“断”的信号，其起点应在m 信号的无障碍段中，其终点应在 起点之前图为记忆元件控制信号选择的示意图四、绘制逻辑原理图,根据X-D线图的执行信号表达式并考虑手动、启动、复位等要求所画出的逻辑原理图辅助阀（中间记忆元件）控制信号 、 的选择原则：,① 是使K阀“通”的信号，其起点应选择在m 信号起点之前（或同时），其终点应在m的无障碍段中1. 气动原理图的基本组成及符号,2）行元件的动作由主控阀的输出表示，因为主控阀常具有记忆能力，可用逻辑记忆符号表示 3）行程发信号装置主要是行程阀，包括外部信号输入装置，如起动阀、复位阀等。
这些符号加上小方框表示各种原始信号，在小方框上方画相应符号者表示各种手动阀（图中起动阀 ）1）在逻辑原理图中主要是由“是”、“或”、“与”、“非”、“记忆”等逻辑符号表示逻辑图上的某一逻辑符号，在回路原理图上可由多种方案表示，例如“与”逻辑符号可以是一种逻辑元件，也可由两个气阀串联而成根据X-D线图中执行信号栏的表达式，使用上述符号按下列步骤绘制 ： 1）把系统中每个执行元件的两种状态与主控阀相连后，自上而下逐个地画在图的右侧 2）把发信器（如行程阀等）大致对应其所控制的元件，一个个地列于图的左侧 3）在图上要反映出执行信号逻辑表达式中的逻辑符号之间的关系，并画出为操作需要而增加的阀（如起动阀）2）气动逻辑原理图的画法,五、气动回路原理图的绘制,气动回路原理图是根据逻辑原理图绘制的，注意以下几点：,（1）根据具体情况选用气阀及逻辑元件 （2）一般规定工作程序图的最后程序终了时作为气动回路的初始（或静止）位置，回路原理图上阀的供气及进出口连接位置，应按回路初始静止位置的状态连接 （3）控制回路连接一般用虚线表示，但对复杂气动系统，为防止连线过乱，亦可用细实线代替虚线 （4）“与”、“或”、“非”、“记忆”等逻辑关系的连接可按基本逻辑回路选取。
逻辑“与”的符号在回路上常用两个阀“串接”的方式，行程阀与起动阀常采用二位三通阀 （5）在回路原理图上应写出程序或操作要求的文字说明画法：把系统中全部执行元件水平或垂直排列，在执行元件的下面或左侧画上相对应的主控阀，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图为采用直观习惯画法绘制的气动回路原理,,,,注意：哪个行程阀为有源元件（即直接与气源相接），哪个行程阀为无源元件（即不能直接与气源相接）其一般规律是无障碍的原始信号为有源元件，如图中的 、 ，而有障碍的原始信号，若用逻辑回路法消障，则为无源元件，若用辅助阀消障，则只需使它们与辅助阀、气源串接即可（如图中 、 ）这种表示方法虽然连接线规律性较差，交叉点多，但较直观 图中 为起动阀，K为辅助阀。