【2025最新機械教程】清華大佬終於把機械講明白了，從電機選型、氣動傳動到綜合結構設計，涵蓋了所有非標機械設計知識，這還學不會，我退出機械圈！ P13 - 氣動專題——5、氣動執行元件的選型流程

大家好，我是講師雲飛 本節課來講一下 氣動執行元件，它的種類、應用以及選型 之前我聊過一個完整的氣動系統 由兩部分組成 第一部分就是主路 第二部分就是支路 主路不需要我們自己設計 而支路是需要我們自己獨立去設計的一部分 包括氣源處理元件 包括氣動控制元件 以及本節課我們要講的氣動執行元件 這裏做一個簡單的分類 常用的氣缸 旋轉氣缸 無杆氣缸 氣動手指 夾緊氣缸 還有氣液增壓缸 本節課我們先講選型流程 再引申到氣缸種類的選擇 拿一個機構爲例 這是一臺廢標自動化設備 其中有一個移料機構 他是想把物料從輸送線上方移動到轉盤的載具上 用的是帶導杆的無杆氣缸 好，那爲什麼會使用氣缸呢？同學們 能夠實現這個動作的機構有很多 這裏來記錄一下 第一種就是氣缸 第二種就是我們自己設計的這種絲桿機構 第三種就是我們自己設計的這種同步帶機構 第四種就是我們採購的模組 第五種就列舉一些能夠實現這個動作 但是平時用的比較少的 比如成本很高的直線電機 用到液壓系統的油缸 結構比較複雜的連桿結構 凸輪結構精度比較低的鏈條 還有這個齒輪齒條 都能夠實現這個動作 但是平時用的比較少 所以說 就不考慮了 我們只看前四種就可以了 那 第一種是氣缸 第二種 我們自己設計的絲桿機構 第三種我們自己設計的同步帶機構 第四種 就是模組 那爲什麼會使用氣缸呢 如果我在移動物料的同時 需要在中間停留幾次 這裏是往右側移料，假如說每運動10釐米停頓一次 這是要做什麼？多點控制，頻繁啓動氣缸能否滿足需求 滿足不了，要使用到絲桿機構、同步帶機構或者說模組 才能夠達到多點控制，才能夠實現平穩地 但是在本臺設備中需求是什麼 只是想把物料從輸送線上方移動到轉盤的載具上 點對點運動 氣缸雖然說它本身的控制精度低 只能夠實現兩點控制 但是這裏我所需要的也僅僅只是兩點 所以說你用氣缸絕對是夠用了 而且相比其他的機構 你想成本會更低 結構會更簡單 更加方便我們控制使用 這就是選氣缸的主要的原因 好，那再看品牌 現在專門生產氣動元件的品牌企業有很多 比如呢 SMC 咱們現在用的最多的就是亞德克了 還有氣力可 還有這個費斯托 國內的話就有星辰 神池 金器等等 還有就是日本的CKD 喜開裏品牌很多的 品牌怎麼確定 首先要看一下你們公司和這個品牌 是否有合作 或者說客戶是否有指定 這個品牌 如果說有合作有指定 那你直接就去採購就可以了 如果說沒有呢 那你要看一下這個品牌 它所生產的產品 第一價格怎麼樣 適中還是偏高 要選合適的要計算成本 第二就是它的發貨週期長不長 要能夠來得及去使用 第三就是這個產品它的質量如何 你要看一下買過這個產品的客戶反饋怎麼樣 這東西好不好用 容不容易出現問題 我們要綜合性的去考慮 來選擇對我們來說 性價比最高的 這也就是我們在第一次選 第二次選的時候稍微麻煩一些 後面氣缸你用的多了 品牌是很容易確定的 你就瞭解這個品牌的 產品的特性 不多說 再說這個種類 還是要拿一個機構爲例 有一個醫療結構 那水平方向用的是帶導杆的無杆氣缸 豎直方向用的是一個小滑臺 下方是很多個真空吸盤所組成的一個大吸盤 比較重比較大 那思考這個問題 爲什麼會使用滑臺氣缸呢 我在設計這個機構時其實是有要求的 第一個要求 就是這部分的機構要能夠承受側向的彎曲 因爲下方你看這個真空吸盤 相對於氣缸來說類似於一個懸臂結構 有很大的側向彎曲對吧 第二就是穩定性要好 因爲下方比較重比較大 對於穩定性要求要高一些 第三就是結構儘量簡單 你不能搞得這個結構很複雜對吧 第四呢就是在滿足需求的前提下 儘量的控制成本 那麼根據這些需求來設計這部分機構 其實方案有很多 比如說用什麼呢 用常用氣缸裏面的單軸氣缸 單軸氣缸這是它的實物圖 可不可以啊可以啊 但是呢要注意 單軸氣缸它這裏有一個缸體 中間是一個活塞桿 沒有導向的零部件 如果你只用單軸缸的話呢 單軸氣缸所攜帶的機構會繞着活塞桿旋轉 所以說要搭配導向零部件來使用 對不對 一般是搭配導軌滑塊或者是導向軸 第一種方案就是這個樣子 一個單軸氣缸 然後呢旁邊導軌滑塊 對吧 就簡單畫一下 導軌滑塊第一個作用導向 第二個作用呢承受側向彎矩 因爲單軸氣缸它是不能夠承受側向彎矩的 你這樣設計的話 有一個缺點就是結構比較複雜 而且導軌我們要採購 成本會高一些 所以說能用是能用 但是不推薦 還有什麼其他方案沒有 有的比如說用二軸氣缸 這是它的實物圖 二軸氣缸它是用兩個腔 以及兩個活塞桿的輸出力比較大很多 但是二軸氣缸 雖然說它有導向有兩個活塞桿 但是呢它不能夠承受太大的側向彎矩 一點點可以大就不行了 一旦稍微大一點的話 這個活塞桿和密封圈之間會磨損 氣缸會漏氣 甚至嚴重些的時候呢杆都會變形 所以說你想用二軸缸 還是要搭配導向零部件來使用 那這裏假如說用的是導軌滑塊 主要作用就是 幫忙承受側向彎曲， 其次呢，它是導向的 那你這樣的設計跟剛剛我們所提到的單軸氣缸差不多 結構會複雜，成本會更高 所以說同樣的可以用，但是不推薦， 對不對？好，我們再看 可不可以用三軸缸？可以， 那滑臺氣缸呢也行 爲什麼會選滑臺呢？ 因爲三軸氣缸它有一個缺點， 就是穩定性比較差一些 來，我們往這看 這裏有一個三軸缸 看到沒有？它就是三軸氣缸， 中間是氣缸的活塞桿 兩側呢兩個導引軸，還有支撐軸承 所以說，第一導向你不用擔心， 它本身有導向對吧？ 第二呢利用短軸尖舟城 它能夠承受很大的側向彎曲是吧？ 好，第三就是體積小，安裝使用方便 第四就是成本低，但是穩定性沒那麼好 而我對於穩定性要求比較高， 所以說三軸氣缸不行 我們最終選擇的是滑臺氣缸 滑臺氣缸它本身是有導軌滑塊的 所以說第一導向你不用擔心 它本身有導向 第二利用導軌滑塊能夠承受很大的側向彎曲 第三就是體積小安裝使用方便 第四它的穩定性很好 但是有點成本要高一些 成本高些所以說選哪種氣缸要看實際的工況 這裏對於穩定性要求比較高 所以說我們選擇的就是滑臺氣缸好吧好回來 那這裏涉及到種類的選擇要根據實際工況來 具體的這裏旋轉氣缸無杆氣缸 有什麼優勢咱們後面單獨講的時候再說 再說這個參數 本節課就拿這個單軸氣缸爲例 這裏有一個樣冊我們來看一下 這是單軸氣缸的這個樣冊 我用的是亞德克的這個樣冊 好那麼在設備中有一個結構作爲參照 就是這個位置這是一個什麼氣缸 這是一個單軸氣缸對吧 搭配的是導軌滑塊來使用 好我們要對這個氣缸進行選型 也就是確定它的一個參數 那麼參數包含哪些呢 一個缸徑，一個行程 我這裏來做個記錄啊 缸徑以及行程 那形成是很容易確定的 我這裏要帶動機構上下運動 那麼上下運動的距離是已知的 行程可以比這個距離稍微大一點 我們可以利用限位結構限制氣缸它運動的範圍 主要就是這個缸徑 缸徑呢，跟氣缸在工作時所需要克服的力有關 大家分析一下這裏氣缸都需要克服什麼力啊？ 下方機構的重力以及呢摩擦力 對不對好那重力多少摩擦力多少好不好算呢 好算一個是mg 就是重力嘛 一個呢 mu mg 摩擦力 摩擦係數給多少呢？這裏導軌滑塊 滾動摩擦我們給0.1就行了 那麼能不能算出結果啊？可以的 回到這個樣冊中來啊，回到樣冊中來 下方有一個氣缸的理論輸出力表 那麼這裡是缸徑 然後這邊是氣缸所使用的氣壓值 空氣的壓力值 一般我們使用的範圍是0.15兆帕到0.7兆帕之間 0.7兆帕之間最常用的0.5兆帕或者是0.6兆帕 咱們拿0.5兆帕為例 假如說 氣缸在工作時所需要克服的力 多少牛呢 300牛 好吧 300牛 那我們應該選哪一個缸徑的，同學們 來看一下這是0.5兆帕 300牛 那缸徑32的這個就滿足 有一個點要注意，有一個壓側，有一個拉側 只要說拉側能夠滿足，壓側一定是能夠滿足的 你可以看這個表，壓側的力會大一些 那我剛剛說了所需要克服的力是300牛 那應該選這個32的 它給的數值是345 滿足要求的 壓側的話 402 也是滿足要求的 為什麼兩側的力不一樣 之前我有跟大家講過 這是一個有杆氣缸 那你看這邊是無杆槍，這邊是有杆槍 兩側的氣壓是一樣的，都是0.5兆帕 但是有杆槍這側面積會小一些 就是面積小的話對應的力輸出力就小 因為公式F等於P乘以S 對不對 F等於P乘以S 那這邊面積小的話輸出力就小 那隻要說拉側滿足 那麼壓側絕對是能滿足的 就是能夠帶動機構上下的運動 好，那今天關於氣缸 咱們先講這麼多 下節課來着重介紹二軸氣缸、三軸氣缸 滑臺氣缸以及下方的這幾種氣缸 好吧，後面的就再說 今天講到這兒 如果說同學們想了解更多的 氣缸設計相關的知識 也可以在評論區留言 老師會錄製更多的專題視頻 給大家學習的 好吧，今天講到這兒 我是雲飛老師 咱們下節課再見