专业设计课程设计-气动升降门说明书.doc

集美大学专业设计 课程设计说明书设 计 题 目：气动升降门 学 院 名 称：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机制0811班 姓 名：陈仲灯 学 号：2008710008 指 导 教 师：陈沪 2012年 1 月 11日目录1 设计任务31.1 设计目的31.2设计题目31.3 工作原理及方案分析32 系统方案设计42.1 气动控制系统设计52.2电磁阀控制电路的设计72.3各部分的设计计算82.3.1气缸设计92.3.2活塞杆设计92.3.3门的重心计算102.3.4门与活塞杆的连接设计102.3.2各部分的校核计算113升降门的设计图纸123.1升降门的三维造型图123.2升降门的二维工程图144 设计心得与体会16参考文献161. 设计任务1.1 设计目的本次课程设计主要目的是通过学生自主设计相应机构，在研发过程中综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进而在实物设计的实际训练过程中培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了专业课程所学的内容，使学生掌握设计的基本技能，懂得怎样分析零件的工艺性，怎样确定设计方案，提高学生计算能力，绘图能力，同时对各科相关的课程都进行全面的复习，锻炼学生独立思考的能力。为毕业设计热身。1.2 设计题目气动升降门条件:U字型门,三边均为600mm，高650mm，由厚度为1.2mm钣金折弯而成，升降高度为400mm，上升和下降时间各2s，供气压0.5MPa。要求：垂直升降过程中，该升降门可以停止在任何位置。1.3 工作原理及方案分析本次设计利用气动原理来满足控制升降门。利用压力控制阀来控制供气压的大小；利用电磁阀以及电磁阀的控制电路来控制气缸活塞，从而实现双作用气缸的升降；利用电磁阀的中位机能来控制气缸内的活塞，进而实现升降门在任意位置的停靠；利用速度控制阀来控制活塞的运动速度，从而就可以控制升降门的上升和下降的时间。2 系统方案设计2.1 气动控制系统设计本文设计的气动升降机构是通过气动元件来控制，根据气动控制原理，我设计出气动控制系统方案如图1所示： 图1该机构采用双电控三位五通电磁换向阀（中封式）和单活塞杆双作用气缸作为控制元件和执行元件。气源由空气压缩机( 气泵) 提供，气压值由调压阀调定为0.5MP，双电控三位五通电磁换向阀特点是电路控制其向两个方向运动,这样可以使得控制回路更加简单。本次设计选用4V130C-06-DC24V型电磁阀。三位五通电磁阀的运动控制回路。（看图1）（1）向下运动：当电磁阀的上部分通电时，气路2-4、5-3通气，压缩空气由气路2进入调速阀，经过调速（速度控制，进而控制时间）后进入活塞上边, 活塞下边的空气通过气路5从出气口3排出,从而推动活塞向下运动，进而带动门向下运动。（2）向上运动：当电磁阀的下部分通电时，气路2-5、4-1通气，压缩空气由气路2进入调速阀，经过调速（速度控制，进而控制时间）后进入活塞下边, 活塞下边的空气通过气路4从出气口1排出,从而推动活塞向上运动，进而带动门向上运动。（3）在任意位置停：当电磁阀不通电时，整个气路都封闭，从而使活塞不能向任意方向运动，升降门也就停住了。因此，只要断电，门就会停住。综上所述，以上三种不同的对电磁阀的通电方式方式，我们就可以实现对升降机的上升、下降以及在任意位置停止实现了控制。通过速度控制阀，回路可以实现对升降门的上升和下降时间进行控制。（上升和下降各2s）2.2 电磁阀控制电路的设计为了方便对气动回路的控制，我采用了电磁阀，电磁阀的控制需要一个特定的控制电路，通过对电工学的学习，我设计出了控制方案如图2图2控制回路的工作电压为24V,它利用电路中继电器开关的通断来实现对电磁阀的控制。如图2所示：（1）按下按钮开关START1时,继电器K1通电使常开继电器触点开关k1闭合, 电磁线圈Y1 通电( k1、Y1 所在的线路导通),电磁阀开始运动。而再按下开关SET时,继电器线圈K3通电,使常闭继电器触点开关k3断开,从而使继电器线圈K1断电, 触电开关k1断开,于是电磁线圈Y1断电,此时整个电路对电磁阀失去作用, 电磁阀恢复到原来的状态。（2）当按下按钮开关START2时,继电器K2通电使常开继电器触点开关k1闭合, 电磁线圈Y1 通电(k2、Y2所在的线路导通),电磁阀开始运动。而再按下开关SET时,继电器线圈K3通电,使常闭继电器触点开关k3断开,从而使继电器线圈K2断电, 触电开关k2断开,于是电磁线圈Y2断电,此时整个电路对电磁阀失去作用, 电磁阀恢复到原来的状态。2.3 各部分的设计计算本着结构简单、维修方便的原则, 我选用普通的单活塞杆双作用气缸。由于升降门的升降高度为400mm，考虑到活塞杆的运动，我把气缸的长度定为420mm。2.3.1 气缸设计首先选择钣金材料,综合各种参数和性能，选用钢板作为门的材料。密度为7.9g/门的质量计算：由设计要求可知，气缸行程为400mm，动作时间为2s，工作压力为.气缸轴向摩擦力初步计算：取气缸中活塞对气缸壁的压力为40N，动摩擦因素为0.5，则：初步取活塞杆以下部分（除门）总质量为1 ，由受力分析得，活塞杆的承受的最大拉力大约为：由设计要求可知，气缸行程为400mm，动作时间为2s，工作压力为.气缸的平均速度：根据液压与气压传动第132页表选取：气缸的理论输出力： 由此得双作用气缸缸径D: 查表后，取=32mm因此取活塞缸直径为32mm。2.3.2 活塞杆的设计活塞杆的直径：根据液压与气压传动的第132页可知，在计算时可取活塞杆直径 , 设计时取10mm.2.3.3 门的重心的计算门的厚度是均匀的，由理论力学重心的计算公式得：（建立坐标系如图3）：图32.3.4 门与活塞之间的连接设计 为了门在上升过程中不发生摇晃，我在门与活塞杆之间设计了一个三爪构件，材料为45#钢，45#钢密度为7.9g/，其中中间的实体所在直线经过重心，三个伸出杆的直径都为10mm,长度根据计算分别为317mm,317mm,200mm.在该部件的上方攻了螺纹，深度为25mm.（如图4）图4三爪构件的质量计算： 2.3.5 各部分的校核计算 三爪构件校核： 因此,强度足够。三爪构件与门接触处的校核计算：如图5，是这部分中最小的截面积为：因此,强度足够。螺栓的强度校核：（规格为M4，材料45#钢）因此，强度足够。活塞杆强度校核计算：活塞杆的长度为500mm,直径为d=10mm,材料为45#钢。则质量为：活塞杆强度校核：因此，强度足够。3、升降门的设计图纸门的三维造型图，如图5图5导轨的三维造型图，如图6图6活塞杆的三维造型图，如图7三爪构件的三维造型图，如图8图8升降门总图，如图93.2升降门的二维工程图4、设计的心得体会三周的课程设计结束了，这次的课程设计在一定程度上检验了我大学的知识的掌握情况，同时培养了我在面对一个新事物的时候，如何去分析它，解决它的能力。在设计过程中，为了搞清楚各个原理，我主动复习大学期间学习的部分课程，并虚心向学习成绩较好的同学讨论。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程在这次的课程设计中，我认识到了把理论运用到实践是很不容易的，实践是一个系统，有许多复杂的内在关系，而理论是相对来说是比较独立的，但理论又是实践的基础，没有理论，实践也无法正确的进行下去。同时我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次气动升降门的课程设计，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，我综合运用本专业所学的知识进行一次实物设计的实际训练从而培养和提高我的独立工作能力，巩固了专业课程所学的内容，掌握了系统设计的方法和步骤，怎样确定设计方案，系统分解、功能分解、具体方案设计。检验了绘图能力，同时对相关课程都有了的复习，独立思考的能力也有了部分提高。 在这次设计过程中，考察出自己设计实体物件的能力以及综合运用知识的能力，是我对自己存在的不足有了更加深刻的认识，为我以后的学生和工作指明了方向。在此感谢我们的陈沪老师.，老师一丝不苟的作风是我学习中的榜样；老师循序渐进的教导和不拘一格的思路给予了我很多启发；设计的总体把握，离不开老师的画龙点睛的指导。您开朗的个性和宽容的态度使我认识到了老师和学生是可以很好的交流的。在此也感谢帮助我的同学们，你们让我认识到了我与你们的差距，同时，又加深了我们之间的友谊。由于我的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的