第1章引言
1.1气压传动技术的研究发展动向
伴随着科学技术的不断进步，目前气压技术正在朝着高功率、高速、高压、高效、高度集成化的方面开展。虽然气压传动技术简单方便，但是气压传动中有很多亟待处理的问题，例如：工作中气压传动的稳定性、系统介质的泄漏、设备受气压冲击的影响等等，上述问题都是需要在气压传动技术研究和解决的。所有技术的改革和创新，都必须能稳定、可靠的工作，这样才具有它的实际意义。
1.2气压传动技术的应用
械制造业，其中包括加工生产线上工件的夹持和移动、铸件生产线的形状、捣固、箱等。在汽车制造、汽车生产线、汽车车身零件的自动装卸和固定、自动焊接等方面。
电子IC及电器行业：例如用于搬运硅片，插装与焊接元器件，组装家用电器等。
石油与化工业中大多数气自动化流程都采用气动控制来输送管道介质，如石油加工、气体加工、生产化肥等。
轻工食品包装业：例如：酒类、油类、罐装煤气以及各种食品的包装等各种半自动或全自动包装生产线。
机器人：比如装配机器人，喷漆型机器人，搬运机器人和爬焊接型机器人等。
其它，如例如车辆制动装置，汽车门开闭装置，颗粒物质的筛选，鱼雷导弹的自动控制装置等。现在各种气动工具的广泛使用，也是气动技术应用的一个组成部分。
1.3气压传动的特点
气压传动的优点：工作介质由于是空气所以比较容易获得，使用完的空气可以排放到大气中，处理便利，相比与液压传动不需要设置回收的油箱与管道；同时由于空气的粘度很小（大约为液压油动力粘度的万分之一）的特性，所以其损失也很小，便于集中供气、远距离输送。就算发生外泄漏也不会像液压油那样严重污染环境；与液压传动比较下，气压传动动作快速、反应时间少、维护方便、工作介质无污染，不存在介质变质等问题；工作环境适应性好，尤其在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，相比于液压、电子、电气控制更加优越；成本更低，同时可以过载自动保护系统。
气压传动的缺点：因为空气的可压缩性，导致其工作速度稳定性稍差，如果采用气液联动装置会获得满意的效果；同时由于工作压力低（一般为0.31.0MPa），并且结构尺寸不宜过大，所以输出力不宜过大；噪声较大，高速排气时需要配备消声器；气动装置中的气信号传播速度在声速以内比光速和电子慢，因此，气动控制系统不适合用于元件级数过多的复杂回路。
第2章真空元件部份
2.1真空吸盘
真空吸盘属于真空吸附装置当中执行元件。真空吸附可以说是一项较为易于掌握的传动技术。利用真空技术可以实现调节、控制及监控，利于显著提高工件和零部件在自动化或半自动化生产中的效率。除此之外，真空吸附的优点是环保无污染，吸附能力平稳，可靠性高，同时不损坏所吸附物件表面，正因如此，真空吸附技术在很多领域都得到了广泛的应用。
2.1.1.真空吸盘的原理
真空吸盘原理如图1所示，真空发生装置与真空吸盘的通气孔相连接，在真空发生装置启动时，通气口通气，抽走吸盘内部的空气，造成了压力为P2的真空状态。这时候，吸盘外部的大气压力大于吸盘内部的大气压力，即P2＞P1,在外部压力的作用下，真空吸盘吸起工件。吸盘内部的真空度越高，吸盘将工件吸附得越紧。
2.1.2.真空吸盘材质
根据吸取对象的不同，真空吸盘主要由丁晴橡胶、硅橡胶、氟化橡胶和聚氨脂橡胶等材料制成。真空吸盘种类众多,如表1所示，如果是高温下进行吸附可以使用橡胶制成的吸盘，如果是吸取表面粗糙的制品可以使用硅橡胶制成的吸盘；由聚氨酯制成的吸盘耐用性很高。同时，在实际情况中，可以选择使用聚氨酯、丁腈橡胶或含乙烯基的聚合物等材料来制造具有耐油性的吸盘。综合考虑，本次设计使用最普遍的丁晴橡胶作为真空吸盘的材质。
2.1.3.真空吸盘形状
平板形：适合用于在平面并且不容易变形的场合工作。
平型带肋：适合用于在工件容易脱离的场合工作。
深形：适合用在在非平面的工作场合工作。
风琴型：没有空间安装缓冲的场合
长圆型：吸着面小的工件。
摆动型：适合用在非水平的场合工作。
厅门是不锈钢钢板，所以我们可以选择最实用的平板型真空吸盘
2.1.4.真空吸盘的计算
真空吸盘的理论总面积计算公式：
式中S—-吸盘的理论总面积，m2
F—吸盘的理论吸着力，N
P—-真空度，Pa
在实际计算吸盘的吸附面积时，还需用到吸盘安全系数，采用水平搬运方式时如图2所示，实际值取理论值的四倍即K=4；采用垂直搬运方式时则取K=8。
厅门主要为304不锈钢，厚度为1.2mm，采用水平搬运，其尺寸如图3所示
304不锈钢的密度为7.93 g/cm3
确定吸盘面积后，可依据物体的形状确定吸盘直径大小以及数量多少，面积大的板料采用多吸盘，面积小且轻载的板料用单吸盘。设圆形吸盘的直径为D，数量为n，则推出下式：
∵S=0.0107m2
∴可取直径60mm的真空吸盘6个。其分布图如图4所示
由于载重不均匀时会导致承载大的吸盘先失效，从而使整个系统无法吸附工件。所以在特殊情况时可使用多个发生器配多个吸盘的方法。
2.2真空发生装置
真空发生装置是产生真空的元件，有真空泵和真空发生器两种类型。他们的主要特点如表2所示
应用场合适合连续、大流量工作，不宜频繁启停，适合集中使用需供应压缩客气，宜从事流量不大的间歇工作
表2真空泵与真空发生器对比表
真空泵的结构原理以及工作原理类似于空气压缩机，在气动系统中多使用容积型真空泵，例如回转式真空泵、膜片式真空泵和活塞式真空泵。
真空发生器优点：获取真空容易，结构小巧，无可动机械部件，使用寿命长，便于安装和使用，在各个领域中应用十分广泛。真空发生器产生的真空度通常可达到88 kPa，虽然产生的负压力（真空度）不大，流量也较小，但胜在可控、可调，稳定可靠，瞬时开关特性好，无残余负压，同一输出口可正负压交替使用。所以选用真空发生器作为本次研究的真空发生装置。
常用的真空发生器结构原理如图5所示。本真空发生器是由拉瓦尔喷管1、负压腔2和接收管3等装置组成,有排气口、供气口以及真空口。当供气口的供气压力超过某阈值时，喷管将喷出超声速射流。由于气体的粘性使得高速射流带走负压腔内的气体，导致该腔形成较低的真空度。
1－拉瓦尔喷管2－负压腔3－接收管4－真空腔
2.2.2.真空发生器的参数
（1）真空发生器的耗气量
真空发生器耗气量与由工作喷嘴直径有关，并且也与该发生装置的工作压力有关系。在喷嘴直径相同的情况下，其耗气量随工作压力的减少而减少。真空发生器主要根据喷嘴的直径选择。喷嘴直径越小，抽吸的流量和耗气量越小，但真空度较高；喷嘴直径越大，抽吸流量以及耗气量越多，但真空度越低。
（2）排气特性和流量特性
排气特性是指真空压力、吸入流量或空气消耗量随真空发生器的气压力变化的关系。供气压力增大时排气特性增大
流量特性指的是在真空发生器的供气压力没有变化时，吸入量与真空压力的关系。吸入口吸收的空气流量就是吸入量。
（3）真空度
真空度有最大值，即当真空度超过最大值时，就算增加工作压力，真空度也不会增加反而会下降。真空发生器造成的最大真空度可达88 kPa。通常在实际使用时，真空度可定在70 kPa，工作压力定在0.5 MPa左右。
（4）抽吸时间
抽吸时间指真空吸盘内的真空度到达额定的真空压力的时间所需的时间。它与吸附腔的容积和吸附表面泄漏状况及所需真空度的大小等有关。
2.2.3.真空发生器的选用
真空发生器的吸附响应时间T是指从供给阀动作后到吸盘内的真空度达到吸附所必须的真空度的时间。
设Pv为最终真空度，吸盘内的压力从大气压降为真空度达63％Pv的时间为T1，降为真空度达95％Pv的时间为T2（如图6所示）。由下式可计算真空吸盘的吸附响应时间：
吸附响应时间；
吸附响应时间；
∴
式中
V—从吸盘到真空发生器的容积（L）；
D—配管内径（mm）；L—从真空发生器到配管的长度（m）
Q—通过真空发生器的平均吸入流量Q1与通过配管的平均吸入流量Q2中的较小者，单位为L/min
QL工件吸附时吸盘的漏气量，单位为L/min
因为，由图6查得到达时间T=1.2T1，根据抓取工件响应时间T＜1s可得T1=0.833s，漏气量QL根据经验确定QL=5L/min。则有
最大吸入流量
因当选取最大吸入流量比Qmax还要大的真空发生器。
通过参考SMC真空发生器样本，选择ZH10DS-06-06-08真空发生器（如图7所示），其接管方式为快换接头，喷嘴口径为1mm，供气口与真空口的直径均为6mm，最大吸入流量是，所以平均吸入流量为，所以该型号真空发生器的实际响应时间，满足要求。
2.3其他元件的选用
一个完整的真空吸附系统还包含真空过滤器、供给阀、破坏阀等，真空过滤器可选ZFB-200-06型，流量为30L/min，略大于真空发生器的最大流量L/min。真空节流阀选择KIA系列单向节流阀KLA-L6，公称通径是6mm，有效截面大于5mm2，泄露量不高于50cm3/min，单向阀开启压力为0.05MPa。
供给阀设置在压力管路中，选择换向阀AB310-1-6二位二通电磁换向阀，公称通径5mm，AB接管螺纹ZG1/8，有效截面面积等于15.3mm3，有效截面面积真空发生器喷嘴几何面积小于有效截面面积的4倍，喷嘴直径小于供气口的连接管内径的4倍，降低回路的损失。
真空回路中设置的真空换向阀，要求不能泄漏，故选择截止式或导膜片式结构换向阀。型号0927000，接管螺纹1/4in，通径8mm。换向频率不小于0.5Hz。
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