第23篇气压传动

第1章基础理论23-3

1各国液压、气动符号对照23-3

2气动技术特点与流体基本公式23-15

2.1气动基础理论的研究与气动技术特点23-15

2.1.1气动基础理论、气动技术的研究内容23-15

2.1.2气动技术的特点23-15

2.1.3气动与其他传动方式的比较23-16

2.1.4气动系统的组成23-17

2.1.5气动系统各类元件的主要用途23-18

2.2空气的性质23-19

2.2.1空气的密度、比容、压力、温度、黏度、比热容、热导率23-19

2.2.2气体的状态变化23-20

2.2.3干空气与湿空气23-21

2.2.4压缩空气管道水分计算举例23-22

2.3空气热力学和流体动力学规律23-22

2.3.1闭口系统热力学第一定律23-22

2.3.2闭口系统热力学第二定律23-22

2.3.3空气的热力过程23-24

2.3.4开口系统能量平衡方程式23-24

2.3.5可压缩气体的定常管内流动23-25

2.3.6气体通过收缩喷嘴或小孔的流动23-26

2.3.7充、放气系统的热力学过程23-27

2.3.8气阻和气容的特性及计算23-29

第2章压缩空气站、管道网络及产品23-31

1压缩空气设备的组成23-31

1.1空压机23-31

1.2后冷却器23-33

1.3主管道过滤器23-34

1.4主管道油水分离器23-35

1.5储气罐23-36

1.6干燥器23-36

1.7自动排水器23-38

2空气管道网络的布局和尺寸配备23-39

2.1气动管道最大体积流量的计算因素23-39

2.2空气设备最大耗气均值的计算23-39

2.3气动管道网络的压力损失23-39

2.3.1影响气动管道网络的压力损失的主要因素23-39

2.3.2气动管道网络的压力损失的计算举例23-40

2.4泄漏的计算及检测23-40

2.4.1在不同压力下，泄漏孔与泄漏率的关系23-40

2.4.2泄漏造成的经济损失23-41

2.4.3泄漏率的计算及举例23-41

2.4.4泄漏检测系统23-42

2.4.5压缩空气的合理损耗23-42

2.5压缩空气网络的主要组成部分23-43

2.5.1压缩空气管道的网络布局23-43

2.5.2压缩空气应用原则23-43

2.6管道直径的计算及图表法23-44

2.7主管道与支管道的尺寸配置23-45

3增压器23-46

4压缩空气的质量等级23-46

4.1影响压缩空气质量的因素23-46

4.2净化车间的压缩空气质量等级23-47

4.3不同行业、设备对空气质量等级要求23-47

5压缩空气站、增压器产品23-48

5.1环保冷媒冷冻式干燥器（SMC）23-48

5.2IDF系列冷冻式空气干燥器（SMC）23-50

5.3高温进气型（IDU）冷冻式空气干燥器（SMC）23-52

5.4DPA型增压器（Festo）23-53

5.5VBA型增压器（SMC）23-55

第3章压缩空气净化处理装置23-57

1空气净化处理概述23-57

1.1压缩空气处理23-57

1.2压缩空气要求的净化程度23-57

1.3压缩空气预处理23-58

2过滤器23-58

2.1过滤器的分类与功能23-58

2.2除水滤灰过滤器23-59

2.3除油型过滤器（油雾分离器）23-60

2.4除臭过滤器23-61

2.5自动排水器23-61

3油雾器23-62

4减压阀23-62

4.1减压阀的分类23-62

4.2减压阀基本工作原理23-63

4.3减压阀的性能参数23-65

4.4减压阀的选择与使用23-66

4.5过滤减压阀23-66

5溢流阀23-67

5.1溢流阀的功能23-67

5.2溢流阀的分类、结构及工作原理23-67

5.2.1溢流阀的分类23-67

5.2.2溢流阀的结构、工作原理及选用23-67

6气源处理装置23-69

6.1GC系列三联件的结构、材质和特性（亚德客）23-69

6.2GFR系列过滤减压阀结构、尺寸及特性（亚德客）23-71

6.3QAC系列空气过滤组合三联件规格、尺寸及特性（上海新益）23-72

6.4QAC系列空气过滤组合（二联件）结构尺寸及产品型号（上海新益）23-74

6.5费斯托精密型减压阀23-75

6.6麦特沃克Skillair三联件（管道补偿）23-78

6.7不锈钢过滤器、调压阀、油雾器（Norgren公司）23-79

6.8不锈钢精密调压阀、过滤调压阀（Norgren公司）23-80

第4章气动执行元件及产品23-82

1气动执行组件23-82

1.1气动执行组件的分类23-82

1.1.1气动执行组件分类表23-82

1.1.2气动执行组件的分类说明23-83

1.2普通气缸23-85

1.2.1普通气缸的工作原理23-85

1.2.2普通气缸性能分析23-86

1.2.3气缸设计、计算23-90

1.2.4普通气缸的安装形式23-105

1.2.5气动执行件的结构、原理23-106

1.2.6高速气缸与低速气缸23-142

1.2.7低摩擦气缸23-143

1.2.8耐超低温气缸与耐高温气缸23-144

1.2.9符合ISO标准的导向装置23-144

1.2.10无杆气缸23-145

1.2.11叶片式摆动气缸23-151

1.2.12液压缓冲器23-153

1.2.13气动肌肉23-156

1.3普通气缸应用注意事项23-161

2气动产品的应用简介23-162

2.1防扭转气缸在叠板对齐工艺上的应用23-162

2.2气动产品在装配工艺上的应用23-163

2.2.1带导轨气缸/中型导向单元在轴承衬套装配工艺上的应用23-163

2.2.2三点式气爪/防扭转紧凑型气缸在轴类装配卡簧工艺上的应用23-163

2.2.3特殊轴向对中气缸/紧凑型气缸等在轴类套圈装配工艺上的应用23-164

2.2.4小型滑块驱动器/防扭转紧凑型气缸在内孔装配卡簧工艺上的应用23-164

2.2.5防扭转气缸、倍力气缸对需内芯插入部件进行的预加工工艺装配上的应用23-165

2.2.6标准气缸/倍力气缸在木梯横挡的装配工艺的应用23-165

2.3夹紧工艺应用23-166

2.3.1倍力气缸/放大曲柄机构对工件的夹紧工艺的应用23-166

2.3.2膜片气缸对平面形工件的夹紧工艺的应用23-166

2.3.3防扭转紧凑型气缸配合液压系统的多头夹紧系统的应用23-167

2.3.4摆动夹紧气缸对工件的夹紧工艺的应用23-167

2.4气动产品在送料（包括储存、蓄料）等工艺上的应用23-168

2.4.1多位气缸对多通道工件输入槽的分配送料应用23-168

2.4.2止动气缸对前一站储存站的缓冲蓄料应用23-168

2.4.3双活塞气缸对工件的抓取和输送23-169

2.4.4中间耳轴型标准气缸在自动化车床的供料应用23-169

2.4.5标准气缸在螺纹滚压机供料上的应用23-170

2.4.6带后耳轴的标准气缸在涂胶机供料上的应用23-170

2.4.7标准气缸在圆杆供料装置上的应用23-170

2.4.8无杆气缸/双活塞气缸/平行气爪/阻挡气缸在底部凹陷工件上抓取供料的应用23-171

2.4.9叶片式摆动气缸在供料装置分配送料上的应用23-171

2.4.10抗扭转紧凑型气缸实行步进送料23-171

2.4.11叶片式摆动气缸（180°）对片状工件的正反面翻转工艺的应用23-172

2.4.12平行气爪的应用23-172

2.5气动产品在冲压工艺上的应用23-172

2.6气动产品在钻孔/切刻工艺上的应用23-173

2.6.1无杆气缸/直线坐标气缸在钻孔机上的应用23-173

2.6.2液压缓冲器等气动组件在钻孔机上的应用23-173

2.6.3带液压缓冲器的直线单元在管子端面倒角机上的应用23-173

2.6.4倍力气缸在薄壁管切割机上的应用23-174

2.6.5无杆气缸在薄膜流水线上高速切割工艺的应用23-174

2.7气动产品在专用设备工艺上的应用23-175

2.7.1紧凑型气缸/倍力气缸在金属板材弯曲成形上的应用23-175

2.7.2抽吸率升降可调整的合金焊接机上应用23-175

2.7.3双齿轮齿条/扁平气缸在涂胶设备上的应用23-176

2.7.4普通气缸配置滑轮的平衡吊应用23-176

2.8气动肌肉的应用23-177

2.8.1气动肌肉作为专用夹具的应用23-177

2.8.2气动肌肉在机械提升设备上的应用23-177

2.8.3气动肌肉在轴承装/卸工艺上的应用23-178

2.9真空/比例伺服/测量工艺的应用23-178

2.9.1止动气缸在输送线上的应用23-178

2.9.2多位气缸/电动伺服轴完成二维工件的抓取应用23-179

2.9.3直线坐标气缸（多位功能）/带棘轮分度摆动气缸在二维工件的抓取应用23-179

2.9.4直线组合摆动气缸/伺服定位轴在光盘机供料系统上的应用23-179

2.9.5气动软停止在生产线上快速喂料23-180

2.9.6真空吸盘在板料分列输送装置上应用23-180

2.9.7真空吸盘/摆动气缸/无杆气缸对板料旋转输送上的应用23-180

2.9.8特殊吸盘/直线组合摆动气缸缓冲压机供料上的应用23-181

2.9.9气障（气动传感器）/摆动气缸在气动钻头断裂监测系统上的应用23-181

2.9.10利用喷嘴挡板感测工件位置的应用23-182

2.9.11带导轨无杆气缸在滚珠直径测量设备上的应用23-182

2.9.12倍力气缸在传送带上的张紧/跑偏工艺上的应用23-183

2.10带导轨无杆气缸/叶片摆动气缸在包装上的应用23-183

3导向驱动装置23-184

3.1模块化驱动23-184

3.2抓取和放置驱动23-185

3.2.1二维小型抓取放置驱动23-186

3.2.2二维中型/大型抓取放置驱动23-187

3.2.3二维线性门架驱动23-187

3.2.4三维悬臂轴驱动23-188

3.2.5三维门架驱动23-189

3.3气动驱动与电动驱动的比较23-190

4气爪23-191

4.1气爪的分类23-191

4.2影响气爪选择的一些因素及与工件的选配23-191

4.3气爪夹紧力计算23-193

4.4气爪夹紧力计算举例23-194

4.5气爪选择时应注意事项23-197

4.6比例气爪23-197

5气马达23-200

5.1气马达的结构、原理和特性23-200

5.2气马达的特点23-203

5.3气马达的选择与使用23-203

6气动执行组件产品介绍23-204

6.1小型圆形气缸（φ8～25mm）23-204

6.1.1ISO 6432标准气缸（φ8～25mm）连接界面的标准尺寸23-204

6.1.2ISO 6432标准小形圆形气缸23-206

6.1.3非ISO标准小型圆形气缸23-210

6.2紧凑型气缸23-213

6.2.1ISO 21287标准紧凑型气缸（φ20～100mm）连接界面尺寸23-213

6.2.2ISO 21287标准紧凑型气缸（φ32～125mm）23-215

6.2.3国产非ISO标准紧凑型气缸（φ12～100mm）23-217

6.3ISO 15552标准普通型气缸23-224

6.3.1ISO 15552标准普通型气缸（φ32～320mm）23-224

6.3.2ISO 15552标准气缸（φ32～125mm）23-226

6.3.3国内外ISO 15552标准气缸制造厂商名录23-230

6.3.4非ISO标准普通型气缸（φ32～125mm）23-233

第5章方向控制阀、流体阀、流量控制阀及阀岛23-239

1方向控制阀23-239

1.1方向控制阀的分类23-239

1.2方向控制阀的工作原理23-245

1.3电磁换向阀主要技术参数23-247

1.4方向控制阀的选用方法23-253

1.5气控换向阀23-254

1.6机控换向阀23-256

1.7人力控制阀23-258

1.8压电阀23-260

1.9单方向控制型阀23-260

2流体阀23-262

3Namar阀23-265

4流量控制阀23-268

5阀岛23-272

5.1阀岛的定义及概述23-272

5.2网络及控制技术23-274

5.3现场总线的类型23-274

5.4阀岛的分类23-278

5.5阀岛的结构及特性（以坚固的模块型结构的阀岛为例）23-281

5.6Festo阀岛及CPV阀岛23-284

5.6.1Festo阀岛概述23-284

5.6.2CPV阀岛简介23-286

5.7CPV直接安装型阀岛使用设定23-292

5.8Metal Work阀岛23-296

5.9Norgren阀岛23-297

5.10SMC阀岛23-298

5.11阀岛选择的注意事项23-301

6几种电磁阀产品介绍23-301

6.1国内常见的二位三通电磁阀23-301

6.2国内常见的二位五通、三位五通电磁阀23-304

6.3QDC系列电控换向阀23-311

6.4符合ISO 5599标准的电磁换向阀23-320

6.5二位二通直动式流体阀23-326

6.6二位二通高温、高压电磁阀23-327

6.7二位二通角座阀23-329

第6章电-气比例/伺服系统及产品23-332

1概论23-332

1.1气动断续控制与气动连续控制区别23-332

1.2开环控制与闭环控制23-333

1.3气动比例阀的分类23-333

2电-气比例/伺服控制阀的组成23-334

2.1可动部件驱动机构（电-机械转换器）23-334

3几种电-气比例/伺服阀23-339

4电-气比例/伺服系统的组成及原理23-341

4.1电-气比例/伺服系统的组成23-341

4.2电-气比例/伺服系统的原理23-343

5几种气动比例/伺服阀的介绍23-344

5.1Festo MPPE气动压力比例阀（PWM型）23-344

5.2Festo MPPES气动压力比例阀（比例电磁铁型）23-348

5.3Festo MPYE比例流量伺服阀（比例电磁铁型）23-351

5.4SMC IT600压力比例阀（喷嘴挡板型）23-353

5.5SMC ITV1000/2000/3000先导式电气比例阀（PWM型）23-354

5.6NORGREN VP22系列二位三通比例阀23-359

5.7SMC ITV 2090/209真空用电气比例阀（PWM型）23-361

5.8HOERBIGER PRE压电式比例阀23-364

第7章真空元件23-367

1真空系统的概述23-367

2真空发生器的主要技术参数23-370

2.1单级真空发生器及多级真空发生器的技术特性23-371

2.2普通真空发生器及带喷射开关真空发生器的技术特性23-372

2.3省气式组合真空发生器的原理及技术参数23-372

2.4真空发生器的选择步骤23-374

3真空吸盘23-374

3.1真空吸盘的分类及应用23-374

3.2真空吸盘的材质特性及工件材质对真空度的影响23-375

3.3真空吸盘运动时力的分析及计算、举例23-375

4真空辅件23-378

4.1真空减压阀23-378

4.2真空安全阀23-379

4.3真空过滤器23-380

4.4真空顺序阀23-380

4.5真空压力开关23-380

4.6真空压力表23-384

4.7真空高度补偿器/角度补偿器23-385

5真空元件选用注意事项23-385

第8章传感器23-386

1传感器的概述23-386

1.1传感器概述23-386

1.2气动领域中常见传感器的分类说明23-386

1.3数字量传感器、模拟量传感器23-387

2气缸位置传感器23-389

3电感式传感器23-391

4电容式传感器23-397

5光电传感器23-398

6压力传感器23-406

7流量传感器23-408

8传感器的产品介绍23-411

8.1电感式接近传感器SIEN-M12（Festo）23-411

8.218D型机械式气动压力开关（Norgren）23-413

8.3ISE30/ZSE30系列高精度数字压力开关（SMC公司）23-415

8.4SFE系列流量传感器（Festo）23-418

第9章气动辅件23-422

1气管的分类23-422

1.1软管23-422

1.2硬管23-427

1.3影响气管损坏的环境因素23-4281.4气管使用注意事项23-428

2螺纹与接头23-429

2.1螺纹的种类23-429

2.2公制螺纹、G螺纹与R螺纹的连接匹配23-430

2.3接头的分类及介绍23-430

2.3.1快插接头简介23-431

2.3.2倒钩接头23-448

2.3.3快拧接头23-451

2.3.4卡套接头23-454

2.3.5快速接头23-456

2.3.6多管对接式接头23-457

3消声器23-457

3.1概述23-457

3.2消声器的消声原理23-458

3.3消声器分类23-458

3.4消声器选用注意事项23-459

4储气罐23-459

第10章气动技术节能23-460

1气源系统配置及改造23-461

2气动系统设计优化及元件选择23-462

3泄漏检测、维修及建立状态监视系统23-470

第11章模块化电/气混合驱动技术23-471

1电驱动与气驱动特性比较23-471

2模块化电驱动运动模式分类23-472

2.1抓取和放置系统23-472

2.2直线式门架（二维直线门架）23-473

2.3悬臂式驱动轴（三维系统）23-473

2.4三维门架（三维系统）23-474

2.5三角架电子轴系统（三维系统）23-475

3电缸23-477

3.1有杆电缸23-477

3.2无杆电缸23-479

3.3电缸产品23-481

4步进电机与伺服电机23-485

5伺服电机控制器与步进电机控制器23-488

5.1伺服电机控制器23-488

5.2步进电机控制器23-489

5.3电机控制器23-491

5.4电机控制器23-491

6气驱动与和电驱动的模块化连接23-491

6.1气驱动和电驱动的模块化连接方法23-491

6.2各种气/电驱动器相互连接图23-493

7模块化多轴系统的连接23-495

7.1多轴模块化系统的连接图（双轴平面门架图）23-495

7.2框架的连接23-496

7.3连接组件23-498

7.4多轴模块化驱动系统的选用原则23-502

第12章气动系统23-503

1气动基本回路23-503

1.1换向回路23-503

1.2速度控制回路23-504

1.3压力、力矩与力控制回路23-505

1.4位置控制回路23-508

2典型应用回路23-509

2.1同步回路23-509

2.2延时回路23-511

2.3自动往复回路23-511

2.4防止启动飞出回路23-512

2.5防止落下回路23-513

2.6缓冲回路23-513

2.7真空回路23-514

2.8其他回路23-514

2.9应用举例23-515

3气动系统的常用控制方法及设计23-519

3.1气动顺序控制系统23-519

3.1.1顺序控制的定义23-519

3.1.2顺序控制系统的组成23-519

3.1.3顺序控制器的种类23-519

3.2继电器控制系统23-520

3.2.1概述23-520

3.2.2常用继电器控制电路23-520

3.2.3典型的继电器控制气动回路23-522

3.2.4气动程序控制系统的设计方法23-526

3.3可编程控制器的应用23-529

3.3.1可编程控制器的组成23-530

3.3.2可编程控制器工作原理23-530

3.3.3可编程控制器常用编程指令23-531

3.3.4控制系统设计步骤23-533

3.3.5控制系统设计举例23-534

第13章气动相关技术标准及资料23-535

1气动相关技术标准23-535

2IP防护等级23-540

3关于净化车间及相关受控环境空气等级标准及说明23-541

4关于静电的标准及说明23-544

5关于防爆的标准及说明23-547

5.1目前的标准23-547

5.2关于“爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求”简介23-547

5.3关于“爆炸性环境第14部分：场所分类爆炸性气体环境”简介23-553

5.3.1“危险场所分类”中的几个主题23-553

5.3.2正确划分爆炸性环境的三个区域23-553

5.4ATEX94/9/EC指令和ATEX1999/92/EC指令23-553

6食品包装行业相关标准及说明23-558

7用于电子显像管及喷漆行业的不含铜及聚四氟乙烯的产品23-562

8气缸行程误差表23-563

9美国、欧洲、日本、德国对“阀开关时间测试”的比较23-563

10流量转换表23-564

第14章气动系统的维护及故障处理23-565

1维护保养23-565

2维护工作内容23-566

3故障诊断与对策23-567

4常见故障及其对策23-569

参考文献23-574

《机械设计手册》第六版单行本共16分册，涵盖了机械常规设计的所有内容。各分册分别为《常用设计资料》 《机械制图·精度设计》 《常用机械工程材料》 《机构·结构设计》 《连接与紧固》 《轴及其连接》 《轴承》 《起重运输件·五金件》 《润滑与密封》 《弹簧》 《机械传动》 《减（变）速器·电机与电器》 《机械振动·机架设计》 《液压传动》 《液压控制》 《气压传动》。

本书为《气压传动》。主要介绍了气压传动基础理论，压缩设备的组成、管道网络的布局和尺寸配备以及相关产品的技术参数，压缩空气净化处理装置（过滤器、油雾器、减压阀、溢流阀、气源处理装置）的工作原理、性能参数、选择与使用，气动执行元件及产品的结构原理和应用，方向控制阀、流体阀、流量控制阀及阀岛的原理、技术参数和选用，电-气比例/伺服系统及产品的组成及原理，真空元件（真空发生器、真空吸盘、真空辅件）的技术参数和选用，传感器和气动辅件的原理、参数、应用，气动技术节能，模块化电/气混合驱动技术，气动系统的基本回路、控制方法及设计、相关技术标准及资料和气动系统的维护及故障处理等。

《机械设计手册》第六版单行本共16分册，涵盖了机械常规设计的所有内容。各分册分别为《常用设计资料》 《机械制图·精度设计》 《常用机械工程材料》 《机构·结构设计》 《连接与紧固》 《轴及其连接》 《轴承》 《起重运输件·五金件》 《润滑与密封》 《弹簧》 《机械传动》 《减（变）速器·电机与电器》 《机械振动·机架设计》 《液压传动》 《液压控制》 《气压传动》。

本书为《气压传动》。主要介绍了气压传动基础理论，压缩设备的组成、管道网络的布局和尺寸配备以及相关产品的技术参数，压缩空气净化处理装置（过滤器、油雾器、减压阀、溢流阀、气源处理装置）的工作原理、性能参数、选择与使用，气动执行元件及产品的结构原理和应用，方向控制阀、流体阀、流量控制阀及阀岛的原理、技术参数和选用，电-气比例/伺服系统及产品的组成及原理，真空元件（真空发生器、真空吸盘、真空辅件）的技术参数和选用，传感器和气动辅件的原理、参数、应用，气动技术节能，模块化电/气混合驱动技术，气动系统的基本回路、控制方法及设计、相关技术标准及资料和气动系统的维护及故障处理等。

本书可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校有关专业师生参考使用。

内容介绍

《机械设计手册》单行本共15分册22篇，涵盖了机械常规设计的所有内

容。各分册分别为：《常用设计资料》、《机械制图、极限与配合》、《常

用工程材料》、《联接与紧固》、《轴及其联接》、《轴承》、《弹簧·起

重运输件·五金件》、《润滑与密封》、《机械传动》、《减（变）速器·

电机与电器》、《机械振动·机架设计》、《机构》、《液压传动》、《液

压控制》、《气压传动》。

本书为《气压传动》，共5章。第1章为基础理论，主要介绍气动系统基

础知识，气动元件（气源设备、气动执行元件、气动控制元件、气动管路元

件、真空元件、气动伺服/比例控制元件等）的选型计算，气缸设计计算，

气动技术标准等；第2章为气动系统，主要介绍气动基本回路、典型应用回

路的类型、原理、特点等，以及气动系统的常用控制方法及设计；第3章为

气动系统的维护及故障处理；第4章为国内气动元件产品，主要介绍国内常

用气动元件产品结构、技术参数、外形尺寸等；第5章为国外产品，主要介

绍国外气动元件产品（FESTO、SMC）的结构、技术参数、外形尺寸等。

本书可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供大专院

校有关专业师生参考。

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《机械设计手册单行本：气压传动与控制（第5版）》单行本为《气压传动与控制》，主要介绍常用气动标准、气压传动的特点和气动力学基础、气源装置及气动辅助元件、气动执行元件（气缸、气马达）、气动控制阀、气动控制系统、气动真空元件、气动系统的设计计算、气动系统的维护与故障处理等。