客车外摆式气动门操纵机构设计论文

第 1 页 共 33 页 客车外摆式气动门操纵机构设计 目 录 序 言 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 门体的机械设计 . 错误 !未定义书签。 械设计简介 . 错误 !未定义书签。 摆式乘客门的结构与 运动原理 . 错误 !未定义书签。 动机构的设计原则 . 错误 !未定义书签。 解析法确定车门运动机构 参数并校核 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 气压传动设计 . 16 压传动的组成及优缺点 . 16 . 16 . 17 . 17 动元件和选择 . 18 . 18 . 19 动结构确定 . 28 第 2 页 共 33 页 第 3 章 总结 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 序 言 随着国民经济的飞速发展和人民 生活水平的日益提高 ,人们对客车内、外饰质量及舒适性的要求越来越高。乘客门是客车的重要组成部分 ,是乘客上下车的通道 ,对客车的整体造型也起着重要的协调作用。 客车乘客门是客车的重要组成部分。随着客车设计水平的提高，乘客门也在不断演变，由原来的单扇外开门、手动内移门、外移门四折门、气动双扇旋转门、双折门，到近几年在旅游客车及豪华客车采用的外摆式门。乘客门对客车的造型、空气阻力及气流噪声等都有较大的影响。如当前普遍采用的四折门、双折门等，由于车门平直，与车身外形不一致，车门处外形内凹，致使车辆高速行驶时，产生风流噪 声，增加空气阻力和功率消耗。又因门扇下方在踏步上扫动，所以乘客门不易密封，造成漏灰、漏风。同时，门扇的扫动增加了第一踏步的深度，从而减少了客车的内部使用面积。而单扇外开门、外移门等，可以避免内凹式乘客门的缺陷，但启闭时，由于门扇在车外扫动面积大，影响乘客上下车，加之开度小，不易实现自动启闭。外移门需在车门后侧设置一移动导轨槽，这将影响车身造型，同时导轨内的润滑油脂易污染乘客的外衣。 采用外摆门可综合上述各种门的特点，避开它们的不足。所以在国内外大客车上纷纷被采用，并取得了良好的效果。但外摆式乘客门的驱动机构 较复杂，无论是电、液或气驱动，其驱动机构和旋转泵的精度高、价格昂贵、修理困难，从而影响了外摆式乘客门在中，低级客车上的推广应用。为了普及外摆门的使用，对外摆门的驱动机构进行了革新，以使其结构简单、操作灵活可靠、维修方便及成本低。可以说外摆式乘客门代表着客车乘客门发展的一种趋势。因此有必要对 第 3 页 共 33 页 其进行研究。 第 1 章 门体的机械设计 械设计简介 机械肩负着为国民经济各个部门提供技术装备的重要任务。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。国家的工业、农业、国防和科学技术 的现代化程度都与机械工业的发展程度相关。人们所以要广泛使用机器是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质量，能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。同时，不论是集中进行的大量生产还是多品种、小批量生产，都只有使用机器才便于实现产品的标准化、系列化和通用化，实现产品生产的高度机械化、电气化和自动化。因此，大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机械是促进国民经济发展，加速我国社会主义现代化建设的一个重要内容。 机械设计现如今已经趋于现代化，现代化设计方法通常是相对传统的设计方法而言的。 由于现代设计方法正在不断发展，人们对它的内涵看法不一，尚无明确的域界。但对它的特征和发展动向，可以从总体上概括为力求运用现代应用数学、应用力学、微电子学及信息科学等方面的最新成果与手段实现某些方面的转化。如以动态的取代静态的，以定量的取代定性的，以变量取代常量，以优化设计取代可行性设计，以并行设计取代串行设计，以微观的取代宏观的，以系统工程法取代分部处理法，以自动化设计取代人工设计。 在方案设计阶段，要正确地处理好借鉴与创新的关系。同类机械成功的先例应当借鉴，原先薄弱的环节及不符合现有任务要求的部分应当加以 改进或者根本改变。既要积极创新，反对保守和照搬原有设计，也要反对一味求新而把合理的原有经验弃置不用这两种错误倾向。 第 4 页 共 33 页 总之，设计工作本质上是一种创造性的活动，是对知识与信息等进行创造性的运作与处理。发展机械现代化设计方法，实质上就是不断追求最机智、最恰当而且最迅速的满足用户要求、社会效益、经济效益、机械内在要求等对机械构成的全部约束条件。 摆式乘客门的结构与运动原理 外摆式车门是一种无轨道向外摆出式车门。其结构如图 1所示。上、下支承臂 3、 5 的一端用铰链与门体 1 相连，另一端固连于转轴 4。其作用是支承门 体并带动其作开闭运动。从理论上说有一个支承臂就可以了，但实际上由于很难确定门体的质心，故为了防止门体绕 钟的转动，必须设置上下两个支承臂。转轴 4的上端安装在固定于车身上的轴承座 2中，下端与固定于车身的驱动机构6相连。如采用手动方式则转轴下端也安瘫固定于车身的轴承座中。约束杆 7一端用球铰与门体下部相连，另一端用球铰固定于车身下部。其作用是限制门体绕由驱动机构或人力旋转轴 4时，支承臂 3、 5绕转轴转动业将门体推出 (开门 )或拉进 (关门 )门框，同时又使门体向 车身后方或前方移动。由于开关过程中门体上各点与水平基准面的距离保持不变，故外摆式车门的运动机构可简化为平面铰链四杆机构。一般运动过程中支承臂及约束杆的转角小于 180 故车门的运动机构属于双摇杆机构。门体相当于连杆，支承臂为原动件，约束杆为从动件。 第 5 页 共 33 页 图 1 外摆式车门结构示意图 1234567动机构的设计原则 运动机构设计主要是确定支承臂 和约束杆的长度及其安装位置，以保证车门正常的运动。取车门内板后角点 M(为车门特征点。以该点的运动来描述车门的正常运动。由图 2可知，在开关过程中车门体应正确到达、两个位置。为确保车门顺利开启而不与门框发生干涉，在位置 T， M 点应在 1M ( 1m x，1m g)，其 ，而 。在位置， M ( 2m x， 2m y)。应保证有足够的净开度 L，业与车身外侧保持一适当的距离 W 业且希望在整个运动过程中车门体尽可能保持与初始位置平行。 由于密封性的要求，间隙 门体 厚度 求门体平行地摆出门框可能难以实现。应考虑在位置 由图 2可知 : 第 6 页 共 33 页 1 a r c s (1) 式中： 门体内宽，为已知参数。 门内板前角点 在 图 2 外摆式车门运动简图 当 01 ，即门体平行的摆出门框。 解析法确定车门运动机构参数并校核 一般的平面四杆机构中两摇杆不一定平行也不一定等长。当两摇杆等长且平行时机构使为较简单的平行四连杆机构，但那只是一个特例。本文按一般情况 进行分析。问题的实质是根据给定连杆的三个位置求解平面四杆机构。这也可利用等视角定理用图解法求解。但其精度较差。本文所述的解析法，既能很高的精度又便于利用计算机进行多方案的比较选优。 门体在开闭时作刚体平面运动。安装在门体上的支承臂动铰链点 随之运动。根据刚体平面运动理论可知当刚体从位置运动到位置时， (见图 3)其上任一点 的移动和绕 时两者的位置有如下关系： 222222 （ 2） 第 7 页 共 33 页 图 3 刚体平面运动两点间的关系 而 12 式子中 1 ， 2 分别为 时的位置角， 为刚体从运动到时的偏转角。（各角均以逆时针为正） S i nC o o sS i i nS i o sC o s （ 3） 而 代入（ 3）得Si )()()(111122111122 （ 4) (4)式表明： ,仅与其原位置 ),(11 参考点位移前后的位置 ),(11 ),(22 以及相对偏转角 有关，而与位置角 1 、 2 无关，这一结论适合于刚体上所有的点。 现取车身门框后柱外角点位坐标原点，如图 2所示， 参考点 两个位置（即刚开和全开）时的坐标分别为; 1 ; 0221 O2 由（ 4）式可知，当门体从初始位置运动到、两个位置时，门上铰链点 第 8 页 共 33 页 112111)()()()(Si （ 5） )()(22 （ 6） 由于摇杆的长度是不变的，即 铰链中心 D（ 持着相等的距离，故有： 222222222122)()()()()()()()( （ 7） （ 7） 式可化简为： 0)(2)(2)()(0)(2)(2)()(2222222211222121 （ 8） 将（ 5）、（ 6）两式分别代入（ 7)式的两个式子中，并整理后可得： )()(21)()()()()(21)()()1()1(222211111111 o i o xS i nC o yS i nC o （ 9） （ 9） 式表达出支承臂的动铰点 C（ 固定铰链中心 D（ 关系，两者中只有确定一个就可以由方程组解出另一点的坐标。由于 常有一定的安装要求，故可先按安装尺寸确定 D（ 。于是（ 9）式就成为关于 改写为： 232221131211 （ 10） 其中： )()(21)()()(21)()()1()1(222322212211111311121111 o i i o xS i nC o yS i nC o （ 11） 第 9 页 共 33 页 根据克莱姆法则，可解得： 2221121123211311222112112223121312） 同理可给出约束杆动铰链点 B（ bx,固定铰链点 A（ ax,关系式： )()(21)()()()()(21)()()1()1(222211111111 o i i o xS i nC o yS i nC o （ 13） 当先确定 A（ 时，（ 13）式可改写为： 232221131211 （ 14） 其中： )()(21)()()(11)()()1()1(222322212211111311121111 o i i o x S i nC o y S i nC o （ 15） 第 10 页 共 33 页 2121121123211311222112112223121316） 支承臂长 22 )()( （ 17） 约束杆长 22 )()( （ 18） 门上铰链中心距 22 )()( （ 19） 固定铰链中心距 22 )()( （ 20） 必须指出，这样解出的四杆机构在理论上是正确的，但在实际结构上还必须考虑某些限制条件。首先，在 点和点不能落到点之外。在方向上点门内板之距 (不能过小也不能过大。过小则安装铰链有困难，过大则在门全开时支承臂外圆会与车身外侧发生干涉。同样 不能过大或过小，否则均难以安装铰链。各支承臂头部最大 外径为 1D ，约束杆头部最大外径为 2D ，则 C、 2)(2211121） 22212222） 计算出结果只要有一个不能满足上述结构限制，就要调整预选的 点的位置，重新计算。 用解析法进行车门运动校核 在实际设计中为了了解在开门的最初阶段，亦即门体由闭合位置到刚离开门 第 11 页 共 33 页 框这一阶段中，门体上特征点 便设计装于门与门框之间间隙中的密封件。另外，在此后的开门过程中，门体偏转角i经历了逐渐增大达到最大值，再逐渐减小到 0 的变化，而i的大小反映了车门平动性的优劣。所以有必要对已求得的四杆机构进行运动校核。求出当原动件支承臂 应的门体特征点 ,( 用解析法 比图解法精确度高的多而且能避免大量的动作图工作。 当原动件 ,( (mx,）此时以 公式（ 4)可知： i i )()( )()( （ 23） 由图 4可知： （ 24） 图 4 车门四杆机构位置关系 将（ 24）式以及已知的 G， 23）得： i i i )()()()(33 （ 25） 第 12 页 共 33 页 式中022 20,2C 的瞬时位置角与初始位置角。 )()(220而 )()( 13r cS i i i r cS i n （ 26） 式中约束杆 是随变化的。由图 4可知：i 111在三角形理有： )2(222r c C o s 而 )()( 3C Si c Si c Si n )()2(222C r c S i r c C o s （ 27） 式中的 )(2 3422 C o i （ 28） 式中 4 是两固定铰链中心连线 个常量： )(1804 AD r c S i n （ 29） 初始值即门关闭时 一般30 90 )(1 8 03 CD r c S i n (30) 即终值即门全开时 般 90 )(3 r c S i （ 31） （30范围内，从30开 始以一定的增量，逐点依次代入（ 28）、（ 27）等式，求出对应的在将入公式（ 26)求得i，再将i代入公式（ 25） 第 13 页 共 33 页 求得 。便完成车门的校核。 所以可以假设某客车门宽度 00要求净开度 L=700缝间隙G=10=50开时门内板到本身外壁之距 W=90以确定车门运动机构各参数。为此将求解四杆机构以及校核计算可编成为框图形式，框图可见图 5。 一般现在驱动机构安装许可范围内选择两固定铰链中心 A（ ax, D（ dx,在 围内选择 样有许多种可能的组合。将各组预选参数进行计算求出相应的 bx,by,cx,B 、 构成各个设计方案。然后再进行校核，考察比较其结果。一般希望最大偏转角在 5 以内，原动件支承臂的摆幅 )(330 e 在 130 左右为宜。部分计算结果列于表 1。表中除了列入运动机构的设计参数还列入校核结果。其中 N l , G ,W , T D, U T , 23,22,21,13,12,1123,22,21,13,12,11 ,解方程，求出： 判断 cx,cy,bx, 204330 , ,AC i，计算：,计算： 第 14 页 共 33 页 N 图 5 计算框图 给定参数： 50,90,10,7 0 0,8 0 0 单位（ 1 2 3 4 5 预选参数 370 185 5 25 185 5 22 20 计算结果 D 第 15 页 共 33 页 校核结果 1 部分计算结果 从表 1中可看出，任一参数变化都将提出不同的结果。由于 接与 1 的大小有关，故 变化对结果的影响较大。从方案 1小，也就是 1 越大，在相同的 件下结果中 及 及 )(330 e 都有所减小。在方案 4中 21得离门外板过近，难于安装铰链。故方案 5 通过增大 调节使 决了铰链的安装，但大于 5 。 根据计算出的 的运动轨迹图。图 6即为按表 1中方案 3参数求得的 了更清楚的了解刚开启时 M 点的运动情况，将 （ 0,0）前后这一阶段的运动轨迹用放大的比例绘出便如图 7所示。 X 500 450 400 350 300 250 第 16 页 共 33 页 200 150 100 50 Y 300 250 200 150 100 50 图 6 图 7 刚开门时的 至此本文 机械设计所述是用解析法按给定的车门位置求解其运动机构各参数，并用解析法校核车门的运动轨迹的方法简单迅速，而精确度高。并且便于各种方案的比较选优。 第 17 页 共 33 页 第 2 章 气压传动设计 压传动的组成及优缺点 压传动的组成 气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对 外做功。由此可知，气压传动系统和液压传动系统类似，气压传动的组成如下图 8 所示是由四部分组成的，它们是： 第 18 页 共 33 页 图 8 气压传动及控制系统的组成 1 电动机 2 空气压缩机 3 气罐 4 压力控制阀 5 逻辑元件 6 方向控制阀 7 流量控制阀 8 行程阀 9 气缸 10 消声器 11 油雾器 12 分水滤气器 (1)气源装置 是获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能； (2)控制元件 是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的，以便使执行机构完成预定的工作循环，它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等； (3)执行元件 是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动马在等； (4)辅助元件 是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的，它包括过滤器、油雾器、管接头及消声器等。 气动技术在国外发展很快，在国内也被广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、 冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现，它们在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、液压传动相比有以下特点。 压传动的优点 (1)工作介质是空气，与液压油相比可节约能源，而且取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用之后可将其随时排人大气中，不污染环境； (2)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或 爆 第 19 页 共 33 页 炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能； (3)空气的粘度很小 (约为液压油的万分之一 )，所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送； (4)相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需 可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为 15m/s，而气体的流速最小也大于 10m/s，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速； (5)气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定 的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变； (6)气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行 20004000万次； (7)工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越； (8)气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载能自动保护。 压传动的缺点 (1)由于空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差，外载变化时，对工作速 度的影响较大； (2)由于工作压力低，气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于 1040 (3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的； (4)噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。 动元件和选择 行元件 气动系统常用的执行元件为气 缸和气马达，气缸用于实现直线往复运动，气马达用于实现连续回转运动。 气缸的组成和工作原理： 第 20 页 共 33 页 （ 1）气缸的组成 气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和 密封件 组成，图 9所示为单作用气缸。 图 9 单作用气缸 1234（ 2）气缸的工作原理 根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径 过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。 气马达的工作原理：叶片式气马达的工作原理图如图 10(a)。它的主要结构和工作原理与液压叶片马达相似，主要包括一个径向装有 3 10个叶片的转子，偏心安装在定子内，转子两侧有前后盖板 (图中未画出 )，叶片在转子的槽内可径向滑动，叶片底部通有压缩空气，转子转动是靠离心力和叶片底部气压将叶片紧压在定子内表面上。定子内有半圆形的切沟，提供压缩空气及排出废气。当压缩空气从 使叶片带动 转子作逆时针旋转，产生转矩。废气从排气口 定子腔内残留气体则从 需改变气马达旋转方向，只需改变进、排气口即可。 径向活塞式马达的原理图如图 10(b)。压缩空气经进气口进入分配阀 (又称配气阀 )后再进入气缸，推动活塞及连杆组件运动，再使曲柄旋转。曲柄旋转的同时，带动固定在曲轴上的分配阀同步转动，使压缩空气随着分配阀角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动，由各活塞及连杆带动曲轴连续运转。与此同时，与进气缸相对应的气缸则处于排气状态。 薄膜式气马达的工作原理图如图 10(c)。它实际上是一个薄膜式气缸，当它作往复运动时，通过推杆端部的棘爪使棘轮转动。 第 21 页 共 33 页 图 10 气缸工作原理图 （ a) 叶片式；（ b）活塞式；（ c）薄膜式 制元件 在气压传动系统中，气动控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量和方向的种类控制阀，其作用是保证气动执行元件 (如气缸、气马达等 )按设计的程序正常地进行工作。控制元件按其作用和功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三类。 一、压力控制阀 气动系统不同于液压系统，一般每一个液压系统都自带液压源（液压泵）；而在气动系统中， 一般来说由空气压缩机先将空气压缩，储存在贮气罐内，然后经管路输送给各个气动装置使用。而贮气罐的空气压力往往比各台设备实际所需要的压力高些，同时其压力波动值也较大。因此需要用减压阀 (调压阀 )将其压力减到每台装置所需的压力，并使减压后的压力稳定在所需压力值上。 有些气动回路需要依靠回路中压力的变化来实现控制两个执行元件的顺序动作，所用的这种阀就是顺序阀。顺序阀与单向阀的组合称为单向顺序阀。 所有的气动回路或贮气罐为了安全起见，当压力超过允许压力值时，需要实现自动向外排气，这种压力控制阀叫安全阀 (溢流阀 )。 1、减压阀 (调压阀 ) 1。其工作原理是：当阀处于工作状态时，调节手柄 l、压缩弹簧 2、 3及膜片 5，通过阀杆 6使阀芯 8下移，进气阀口被打开，有压气流从左端输入，经阀口节流减压后从右端输出。输出气流的一部分由阻尼管 7进入膜片气室，在膜片 5的下方产生一个向上的推力，这个推力总是企图把 第 22 页 共 33 页 阀口开度关小，使其输出压力下降。当作用于膜片上的推力与弹簧力相平衡后，减压阀的输出压力便保持一定。 当输入压力发生波动时，如输入压力瞬时升高，输出压力也随之升高，作用于膜片 5上的气体推 力也随 之增大，破坏了原来的力的平衡，使膜片 5向上移动，有少量气体经溢流口 4、排气孔 11 排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧10 的作用，使输出压力下降，直到新的平衡为止。重新平衡后的输出压力又基本上恢复至原值。反之，输出压力瞬时下降，膜片下移，进气口开度增大，节流作用减小，输出压力又基本上回升至原值。 调节手柄 1 使弹簧 2、 3 恢复自由状态，输出压力降至零，阀芯 8 在复位弹簧 10的作用下，关闭进气阀 口，这样，减压阀便处于截止状态，无气流输出。 直动式减压阀的调压范围为 限制气体流过减压阀所造成的压力损失，规定气体通过阀内通道的流速在 15 s 范围内。 图 11 12、 345678 91011安装减压阀时，要按气流的方向和减压阀上所示的箭头方向，依照分水滤气器 今减压阀个油雾器的安装次序进行安装。调压时应由低向高调，直至规定的 第 23 页 共 33 页 调压值为止。阀不用时应把手柄放松，以免膜片经 常受压变形。 2、顺序阀 顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，如图 12 所示，它根据弹 簧的预压缩量来控制其开启压力。当输入压力达到或超过开启压力时，顶开弹簧，于是户到 之 图 12 顺序阀工作原理图 (a)关闭状态； (b)开启状态 顺序阀一般很少单独使用，往往与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。图13所示为单向 压缩空气由左端进入阀腔后，作用于活塞 3 上的气压力超过压缩弹簧 3 上的力时，将活塞顶起，压缩空气从户经 ，见图 13(a)，此时单向阀 4在压差力及弹簧力的作用下处于关闭状态。反向流动时，输入侧变成排气口，输出侧压力将顶开单向阀 4 由 O 口排气，见图13(b) 。 调节旋钮就可改变单向顺序阀的开启压力，以便在不同的开启压力下，控制执行元件的顺序动作。 图 13 单向顺序阀工作原理图 (a)关闭状态； (b)开启状态 12343、溢流阀 当贮气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向外放气，溢流阀在系统中起过载保护作用。 第 24 页 共 33 页 溢流阀工作原理图如图 14。当系统中气 体压力在调定范围内时，作用在活塞3上的压力小于弹簧 2的力，活塞处于关闭状态 图 (a)所示 。当系统压力升高，作用在活塞 3上的压力大于弹簧的预定压力时，活塞 3向上移动，阀门开启排气见图 (b)。直到系统压力降到调定范围以下，活塞又重新关闭。开启压力的大小与弹簧的预压量有关。 图 14 安全阀工作原理图 （ a）关闭状态； (b)开启状态 二、流量控制阀 在气压传动系统中，有时需要控制气缸的运动速度，有时需要控制换向阀的切换时间和气动信号的传递速度，这些都需要调节压缩空气的流量来实现。流量控制阀就是通过改变阀的 通流截面积来实现流量控制的元件。流量控制阀包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀和快速排气阀等。 1、节流阀 , 圆柱斜切型节流阀的结构图如图 15所示。压缩空气由户口进入，经过节流后，由 转阀 芯螺杆，就可改变节流口的开度，这样就调节了压缩空气的流量。由于这种节流阀的结构简单、体积小，故应 用范围较广。 第 25 页 共 33 页 图 15节流阀工作原理图 2、单向节流阀 单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量控制阀，如图 16所示。当气流沿着一个方 向，例如 图 (a)流动时，经过节流阀节流；反方向 见图 (b)流动，由 节流，单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路。 图 16 单向节流阀的工作原理图 (a) (b)3、 排气节流阀 排气节流阀是装在执行元件的排气口处，调节进入大气中气体流量的一种控制阀。它不仅能调节执行元件的运动速度，还常带有消声器件，所以也能起降低排气噪声的作用。 第 26 页 共 33 页 图 17 排气节流阀工作原理图 12排气节流阀工作原理图如图 17。其工作原 理和节流阀类似，靠调节节流口 1处的通流面积来调节排气流量，由消声套 2来减小排气噪声。 应当指出，用流量控制的方法控制气缸内活塞的运动速度，采用气动比采用液压困难。特别是在极低速控制中，要按照预定行程变化来控制速度，只用气动很难实现。在外部负载变化很大时，仅用气动流量阀也不会得到满意的调速效果。为提高其运动平稳性，建议采用气液联动。 4、快速排气阀 快速排气阀工作原理图如图 18。进气口户进入压缩空气，并将密封活塞迅速上推，开启阀口 2，同时关闭排气口 O，使进气口户和工作口 见图 (a)。图 18(b)是户口没有压缩空气进入时，在 A 口和户口压差作用下，密封活塞迅速下降，关闭户口，使 口快速排气。 快速排气阀常安装在换向阀和气缸之间。它使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出，从而加速了气缸往复的运动速度，缩短了工作周期。 图 18 快速排气阀工作原理 1、 2三、方向控制阀 方向控制阀是气压传动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流的通断， 第 27 页 共 33 页 来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。 方向控制阀的分类是按照功能、控制方式、结构方式、阀内气流的方向及密封形式等，主要有单向 型和换向型两种。 1、 单向型梭阀， 梭阀相当于两个单向阀组合的阀。图 19 为梭阀的工作原理图。 图 19 梭阀的工作原理图 （ a） b)气状态 梭阀有两个进气口 2，一个工作口 A，阀芯 中 2 都可与 这 芯住 相通， 图 19(a)。反之， 芯 1左移，封住 相通， 2 都进气时，阀芯就可能停在任意一边，这主要看压力加入的先后顺序和 压力的大小而定。若2不等，则高压口的，通道打开，低压口则被封闭，高压气流从 阀的应用很广，多用于手动与自动控制的并联回路中。 2、 换向型控制阀 换向型控制阀用来改变压缩空气的流动方向，从而改变执行元件的运动方向。按照控制方式不同分为电磁控制、机械控制、手动控制以及时间控制阀等。 换向型方向控制阀的结构和工作原理与液压阀中的方向控制阀基本相似，切换位置和接口数也分几位几通，图形符号也基本相同。 四、其它辅助装置及附件 1、气源装置 气源装置是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气并 将其净化、处理及存储的一套装置。其主要由以下元件组成如图 20： 第 28 页 共 33 页 图 20气源装