气动系统的基础特性与计算

气动系统的设计计算

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气动系统的设计计算

气动系统的设计一般应包括： 1）回路设计；

2）元件、辅件选用； 3）管道选择设计； 4）系统压降验算； 5）空压机选用；

6）经济性与可靠性分析。

以上各项中，回路设计是一个“骨架”基础，本章着重予以说明，然后结合实例对气对系统的设计计算进行综合介绍。 1 气动回路

1.1 气动基本回路

气动基本回路是气动回路的基本组成部分，可分为：压力与力控制回路、方向控制（换向）回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。

表42.6-1 气动压力与力控制回路及特点说明 简图 1.压力控制回路 主要控制气罐，使其压力不超过规定压力。常采用外控式溢流阀1来控制，也可用带电触点的压力表1′，代替溢流阀1来控制压缩机电动机的启、停，从而使气罐内压力保持在规定压力范围内。采用溢流阀结构简单、 工作可靠，但无功耗气量大；后者对电动机及其控制要求较高 二次压控制主要控制气动控制系统的气源压力，其原理是利用溢流式减压阀1以实现定压控制 说明 一

东南大学自动化学院

姓 名：专 业：同组人员：评定成绩：

《自动控制实验》

实验报告

实验名称：系统频率特性的测试

谢嘉宇 学 号： 08011209 自动化 组 别：

田士勇吴浩实验时间：2013年11月29日 审阅教师：马天河

一、实验目的：

（1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义 （2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法 （3）利用幅频曲线求出系统的传递函数

二、实验原理：

在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的前提和难点。建模一般有机理建模和辨识建模两种方法。机理建模就是根据系统的物理关系式，推导出系统的数学模型。辨识建模主要是人工或计算机通过实验来建立系统数学模型。两种方法在实际的控制系统设计中，常常是互补运用的。辨识建模又有多种方法。本实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数，俗称频域法。还有时域法等。准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。模型只取主要部分，而不是全部参数。

另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用Bode图设计控制系统就是其中一种。

幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度

超声速翼型和亚声速翼型的气

动特性

总负责：祝恺辰（071450704） 组员：辛宏宇(071450703)

超声速和亚声速翼型不同的主要原因是超声速翼型需承受激波阻力。 激波

超声速气体中的强压缩波。微扰动（如弱压缩波）的叠加而形成的强间断，带有很强的非线性效应。

经过激波，气体的压强、密度、温度都会突然升高，流速则突然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如飞机在较低的空域中作超音速飞行时，地面上的人可以听见这种响声，即所谓音爆。理想气体的激波没有厚度，是数学意义的不连续面。实际气体有粘性和传热性，这种物理性质使激波成为连续式的，不过其过程仍十分急骤。因此，实

际激波是有厚度的，但数值十分微小，只有气体分子自由程的某个倍数，波前的相对超音速马赫数越大，厚度值越小。

原子弹爆炸形成的蘑菇云也是一种激波

一、超音速薄翼型

翼型作亚声速运动和超声速运动时，对气流的扰动有很大不同

亚声速扰动无界

超声速扰动限于前马赫锥后，前半部压缩，后半部膨胀，扰动均沿着波德传播方向即垂直于

马赫波

根据动量定律，向前流出的气体将给翼型一个像后的反作用力，它有一个阻力分量；而从控制面向后流出的气流对翼型有一个推力分量；同理，向前流入控制面的气流将给翼型一个阻力分量。而向

第一章思考题与习题解答

1-1 何谓液压传动？液压传动中的能量是如何转换的？

答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。

电机输入的机械能通过液压泵转换为液压能，通过液压缸又将液压能转换为机械能输出。 1-2 液压传动的两个重要概念是什么？

答：一、负载是第一性的，压力是第二性的，压力的大小决定于负载。 二、速度大小决定于输入流量。

1-3液压传动系统的组成部分及各部分的作用是什么？

答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是液压系统的动力源。

（2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作机构的工作要求。

（3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。

（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。

（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。

第一章思考题与习题解答

1-1 何谓液压传动？液压传动中的能量是如何转换的？

答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。

电机输入的机械能通过液压泵转换为液压能，通过液压缸又将液压能转换为机械能输出。 1-2 液压传动的两个重要概念是什么？

答：一、负载是第一性的，压力是第二性的，压力的大小决定于负载。 二、速度大小决定于输入流量。

1-3液压传动系统的组成部分及各部分的作用是什么？

答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是液压系统的动力源。

（2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作机构的工作要求。

（3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。

（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。

（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。

4.9功率型MOSFET用作开关(THE POWER MOSFET USED AS A SWITCH) 4.9.1概论(Introduction)

虽然场效应电晶体(field-effect transistor FET)应用于电路设计上己有许多年了，而近年来功率型金属氧化半导体场效应电晶体(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor MOSFET)，也己成功地制造出来，并在商业上大量的应用于功率电子的设计上。而此MOSFET的功能需求，更超越了其它的功率组件，工作频率可达20kHz以上，一般都工作于100-200kHz，而不需像双极式功率电晶体有诸般经验上的限制。

当然，如果我们设计转换器工作于100 kHz频率下，比工作于20kHz的频率会有更多的优点，最重要的优点就是能减少体积大小与重量，功率型MOSFET提供设计者一种高速度，高功率，高电压，与高增益的组件，且几乎没有储存时间，没有热跑脱与被抑制的崩溃特性，由于不同的制造厂商会使用不同的技术来制造功率型的FET，因此就会有不同的名称，如HEXFET，VMOS，TMOS等，此乃成为每一公司特有的注册商标。虽然结构上会有所改变而增强了

作业题目：信号的分析与系统特性学生姓名：

评阅教师

作业成绩

\测试技术\课程

大作业1

2015年春季学期

信号的分析与系统特性

一、设计题目

写出下列信号中的一种信号的数学表达通式，求取其信号的幅频谱图（单边谱和双边谱）和相频谱图，若将此信号输入给特性为传递函数为H(s)的系统，试讨论信号参数的取值，使得输出信号的失真小。 名称 H(s) H(s)?1 ?s?1?、?n、??=0.025 波形图 x(t)A 0 T0/2 T0 t 三角波 40?n H(s)?22s?2??ns??n?n=900，?=0.7

二、求解信号的幅频谱和相频谱

1、写出波形图所示信号的数学表达通式

在一个周期中题中三角波可表示为如下所示：

4A， T0T0T?t?044

x(t)?

?

2A?4A，T0?t?4T044T0

其傅里叶级数展开式为x(t)?8A11(sin?t?sin3?t?sin5?0t?...) 002?9252、求取其信号的幅频谱图和相频谱图 （1）单边谱

8A，n=1,3,5… n2?2 ?/2,n

根据三维不可压缩Navier2Stokes方程和标准k2ε湍流方程,采用有限体积法模拟列车在区间隧道内运行过程,研究了屏蔽门的压力变化机理和压力时空变化特性,并分析了列车运行速度、阻塞比、活塞风井面积、风阀状态和区间隧道通风方案等诸多因素与屏蔽门压力之间的影响关系。

2009年　　6月

第30卷　第2期

郑州大学学报(工学版)

JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)

Jun1　2009Vol130　No12

　　文章编号:1671-6833(2009)02-0120-05

地铁活塞风作用下屏蔽门的气动特性分析

杨伟超,彭立敏,施成华,胡自林

1

1

1

2

(1中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075;2广州市地下铁道设计研究院,广东广州510010)

ε湍流方程,采用有限体积法模拟列车在区间隧摘　要:根据三维不可压缩Navier2Stokes方程和标准k2道内运行过程,研究了屏蔽门的压力变化机理和压力时空变化特性,并分析了列车运行速度、阻塞比、活塞风井面积、结果表明:屏蔽主要影响因素;于降低屏蔽门压力..关键词:地铁;活塞风;屏蔽门;中图分类号:U450　引言

地铁屏蔽门(PlatformScreenDoor,

SMCGZ Pneumatics Ltd.

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真空系统

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什么是真空？

SMCGZ Pneumatics Ltd.

真空系统

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什么是真空？真空吸附和气缸的动作原理基本上是一样的， 即为利用压力差来实现动作。

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真空系统

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真空的应用

集成电路的接合

电路元件安装

拾取及传送

传送印刷纸张SMCGZ Pneumatics Ltd.5

真空系统

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产生真空的设备真空泵

吸入口形成负压,排气口直接通大气,两端压力比很 大的抽除气体的机械;最大真空可达-101.33kpa.

活塞式

螺杆式

离心式

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真空系统

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产生真空的设备真空发生器

利用压缩空气的流动而形成一定真空度的气动元件.最大 真空可达-88kpa.

盒式真空发生器ZH系列

管式真空发生器ZU系列SMCGZ Pneumatics Ltd.7

真空系统

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真空发生器工作原

气动元件介绍,包括气缸的原理 驱动元件介绍

SMC公司气动系统培训讲义

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SMC

电磁阀的选型SMC(广州)气动元件有限公司 营业技术培训部

气动元件介绍,包括气缸的原理 驱动元件介绍

电磁阀 —— 电磁阀的作用

INTERNATIONAL TRAINING

SMC

方向控制阀：改 变流体的流动方向 或通断的控制阀。

电磁线圈通电时， 静铁芯对动铁芯产 生电磁吸力，利用 电磁力使阀芯换向， 以改变气流方向的 阀，称为电磁控

制阀。2

气动元件介绍,包括气缸的原理 驱动元件介绍

方向控制阀 ——阀的分类的阀，常用于小流量控制。

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SMC

按动作方式：直动式：直接依靠电磁力、气压力、人力和机械力使阀芯换向先导式：有外先导和内先导两种， 外先导用于低压力或真空 压力条件下。

按控制数分类：有单控式和双控式。 按切换通口数和阀芯的工作位置数： 2位2通；2位3通；2位4通；2位5通；3位3通；3位5通等。

气动元件介绍,包括气缸的原理 驱动元件介绍

方向控制阀 ——阀的分类 动作方式分类：

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电磁控制

气压控制

人力控制

机械控制

气动元件介绍,包括气缸的