液压与气动技术
第五单元 气源系统及净化装置和气动执行元件
2005－ 6－ 20
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
教学内容：
? 气源系统的组成
? 气源系统的净化装置 （难点）
? 气动执行元件 （重点）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动系统的基本组成部分包括哪些呢？请大家根据机器的组成部分先
思考一下？
机器是由三部分组成：
原动机 （能量的产生或转换）,传动机构 （能量的传递、分配和控制
）,工作机 （能量的消耗）。
气动系统的基本组成部分：
压缩空气的产生、压缩空气的传输、压缩空气的消耗（工作机） 。
气动系统的基本组成示意图如下图所示。
一, 气动系统的基本组成：
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
由 压缩空气的产生和输送系统及压缩空气消耗系统 三个主要
部分组成。
一, 气动系统的基本组成：
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
一、气动系统的基本组成示例
气压产生装置
分
水
滤
气
器
压
力
控
制
阀
油
雾
器
方
向
控
制
阀
消声器 流量控制阀
汽 缸
气压的传递、分配和控制 即输送系统
气压的消耗
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
二, 气动系统 各组件及主要功能
① 压缩机,把机械能转变为气压能。
② 电动机,给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。
③ 压力开关,被调节到一个最高压力：停止电动机，最低压力，重新
激活电动机。
④ 单向阀,阻止压缩空气反方向流动。
⑤ 储气罐,贮存压缩空气。
⑥ 压力表,显示储气罐内的压力。
⑦ 自动排水器,无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。
⑧ 安全阀,当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出。
⑨ 冷冻式空气干燥器,将压缩空气冷却到零上若干度，以减少系统中的
水份。
⑩ 主管道过滤器,它清除主要管道内灰尘、水份和油。主管道过滤器必
须具有最小的压力降和油雾分离能力。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
二, 气动系统 各组件及主要功能
① 压缩空气的分支输出管路,压缩空气要从主管道顶部输出到分支
管路，以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里，当压缩空气达到
低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。
② 自动排水器,每一根下接管的末端都应有一个排水器，最有效的
方法是用一个自动排水器，将留在管道里的水自动排掉。
③ 空气处理组件,使压缩空气保持清洁和合适压力，以及加润滑油
到需要润滑的另件中以延长这些气动组件的寿命．
④ 方向控制阀,通过对气缸两个接口交替地加压和排气，来控制运
动的方向。
⑤ 执行组件,把压缩空气的压力能转变为机械能，图标是一个直线
气缸，它也可以是回转执行组件或气动马达等。
⑥ 速度控制阀,能简便实现执行组件的无级调速。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
二, 气动系统 各组件及主要功能
请大家思考一下：
在气动系统中,压缩空气为什么能推动气缸往复运动,即为
什么能实现气压传动？
是不是因为压缩空气有压力？压力是如何产生的呢？
压力是由于气体分子热运动而互相碰撞，在容器的单位面积上产
生的力的统计平均值。
那我们该如何来度量压缩空气呢？
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
三, 气动技术中的压力概念
在 ISO标准中压力的单位为帕斯卡（ 1Pa=1N/m2），由于这个单
位非常小，为了阅读和表达方便，常用 0.1MPa(1bar)为压力单位，这
个单位适合在工业中应用：
1Mpa＝ 103Kpa＝ 106Pa
0.1MPa=100Kpa=1bar（巴）
在工程上有时也使用老的公制单位 kgf／ cm2 （千克力每平方厘米）, atm
（ atmosphere大气压）, lbf/in2(psi，磅力每平方英寸 )等以满足实际
需要。
绝对压力,相对于真空的压力
表压力（ GA）,高于大气压的那部分压力
真空度（ Torr）,低于大气压的压力
标准大气压,1013mbar＝ 760Torr（托为 1mm汞柱产生的压力）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
四, 气动技术中的压力表示
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
五, 气源系统
1
2 3
4 5 6
普通气源
净化气源
气源系统 是为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。气源系
统一般由 气压发生装置,压缩空气的净化处理装置和传输管路系统组
成。典型的气源及空气净化处理系统如图所示。
1-空压机 2-储气罐 3-阀门 4-主管过滤器 5-干燥机 6-主管过滤器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
六, 空气压缩机 ( Air compressor)
1.空压机是气压发生装置 。空压机将电机或内燃机的机械能转化为压缩空
气的压力能。
2,按工作原理分类,可分为 容积式 空压机和 速度式 空压机。容积式空压机
的工作原理是 压缩空压机中气体的体积,使单位体积内空气分子的密
度增加以提高压缩空气的压力。速度式空压机的工作原理是 提高气体
分子的运动速度以此增加气体的动能,然后将气体分子的动能转化为
压力能以提高压缩空气的压力。
3.空气压缩机分为 往复式与回转式 两大类。往复式可细分为 活塞式与膜片
式,回转式可 细分为叶片式与螺杆式 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
六, 空气压缩机 ( Air compressor)
4.按空压机输出压力大小分类
低压空压机 0,2 ～ 1,0MPa
中压空压机 1,0 ～ 10MPa
高压空压机 10 ～ 100MPa
超高压空压机 ＞ 100MPa
5.按空压机输出流量 (排量 )分类
微型 ＜ 1m3／ Min
小型 1 ～ 10 m3／ Min
中型 10 ～ 100 m3／ Min
大型 ＞ 100m3／ Min
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气压传动
? 气压发生装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
1.常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机三
种,下图为 单级活塞式空压机工作原理 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
1.单级活塞式空压机通常用于需要（ 0.3-0.7） Mpa压力范围的系统。
在单级压缩机中,若空气压力超过 0.6Mpa，产生的过热将大大
地降低压缩机的效率。故当输出压力较高时，应采取多级压缩。
2.多级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压
缩气体排气量。下面介绍多级空压机工作原理
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
2.二级活塞式空压机工作原理。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
2.由两级三个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。
如果最终压力为 0.7Mpa，第一级通常将它压缩到 0.3Mpa，然后
经过中间冷却器被冷却，压缩空气通过中间冷却器后温度大大
下降，再输送到第二级气缸中压缩到 0.7Mpa。因此，相对于单
级压缩机提高了效率。 最后输出温度可控制在 120度左右。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
3.叶片式空压机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
3.在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排
气阀。在转子的每 — 次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸
气、压缩和排气，所以输出压力的脉动较小。
通常情况下，叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和
机体内部进行润滑、冷却和密封，所以 排出的压缩空气中含有
大量的油份 。因此在排气口需要安装 油气分离器和冷却器,以
便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
4.膜片式压缩机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
4.膜片式压缩能提供 5巴的压缩空气。由于它完全没有油，
因此广泛用于食品、医药和相类似的工业中。膜片使气室容积
发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
5.螺杆式空压机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
5.螺杆式空压机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
5.螺杆式压缩机,由电动机带动两个啮合的螺旋转子以相反方向
运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空
气。利用喷油来润滑密封的两旋转螺杆，油分离器将油与输出空气分
开。
此类压缩机可连续输出流量可超过 400m3／ min，压力高达 10巴。
和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出 连续的无脉动的压缩
空气 。 虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受青睐，但过去工业上最普
遍使用的仍然是往复式压缩机。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
八,空压机的特性参数
1.压缩机的标准流量,用标准容积流量来表示，在大气压下
有压流量,在有压工作状态下的流量 ;p标＝ 1.013bar
2.输出流量的确定,k1漏损 1.15～ 1.5,k2备用 1.3～ 1.6,k3利用，查
表
3.热效率及总效率,单级压缩机的最终压力较低，其纯容积效率较高。
然而，随着最终压力的逐渐增加，热量损失变得愈来愈重要，具有较
高热效率的二级压缩机的优越性就体现出来了。
,单位能量消耗, 是衡量总效率的指针，并且能用于估计制造压缩空气
所需的费用。平均估算,1kw电能产生 120～ 150L／ min(=0.12—
0.15m3／ min／ kw)工作压力为 7巴的压缩空气 。
压
压标
标压
标 ＝ QTp
TpQ QQ 321c kkk＝
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
八,空压机的特性参数
单级 /多级压缩机总效率图
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
九,空压机的选用
1.根据气动系统所需要的 工作压力和流量 确定空压机的输出压力 Pc
和供气量 Qc.
P为气动系统的工作压力（ Mpa）,为系统中各个气动执行元件工作
的最高工作压力。
为气动系统总的压力损失,除了考虑管路的沿程阻力损
失和局部阻力损失外，还应考虑为了保证减压阀的稳压性能所
必需的最低输入压力，以及气动元件工作时的压降损失。
cp p p? ? ??
p??
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十,空压机的选用
2.空压机供气量的大小应包括,目前气动系统中各设备所需的耗气
量、考虑未来扩充设备所需耗气量及修正系数（如避免空压机
在全负荷下不停地运转、气动元件和管接头的漏损及各种气动
设备是否同时连续使用等）
Q为气动系统的最大耗气量（ m3／ Min）；
K为修正系数。一般可取 =1.3～ 1.5。
有了供气压力与供气量，按空压机的特性要求，选择空压
机的类型和型号。
cQ kQ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十一,空压机的使用注意事项
1,空压机的安装位置。 空压机的安装地点必须清洁，无粉尘、通风
好、湿度小、温度低且要留有维护保养空间，所以一般要安装在
专用机房内。
2,噪音。 空压机一运转即产生噪音。必须考虑噪音的防治，如设置
隔声罩、设置消声器、选择噪音较低的空压机等。一般而言，螺
杆式空压机的噪音较小。
3,使用专用润滑油并定期更换,启动前应检查润滑油位，并用手拉动
传动带使机轴转动几圈，以保证启动时的润滑。启动前和停车后，都应及
时排除空压机气罐中水分。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十二, 储气罐 (Reservoir)
1,储气罐的作用：
1）使压缩空气供气平稳，减少压力脉动。
2）作为压缩空气瞬间消耗需要的储存补充之用。
3）储存一定量的压缩空气，停电时可使系统继续维持一定时间。
4）可降低空压机的启动 -停止频率，其功能相当于增大了空压机的功
率。
5）利用储气罐的大表面积散热使压缩空气中的一部分水蒸气凝结为
水。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十二, 储气罐 (Reservoir)
2.储气罐的形状,储气罐的
容积愈大，压缩机运行
时间间隔就愈长。储气
罐一般采用圆筒状焊接
结构，有立式和卧式两
种，一般以立式居多。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十二, 储气罐 (Reservoir)
3.储气罐的使用注意事项：
1） 储气罐属于压力容器,应遵守压力容器的有关规定，必须有产品耐
压合格证书。
2） 储气罐上必须安装有安全阀 （当储气罐内的压力超过允许限度，可
将压缩空气排出）,压力表 （显示储气罐内的压力）,压力开关
（用储气罐内的压力来控制电动机，它被调节到一个最高压力，达
到这个压力就停止电动机，也被调节另一个最低压力，储气罐内压
力跌到这个压力就重新启动电动机）,单向阀 （让压缩空气从压缩
机进入气罐，当压缩机关闭时，阻止压缩空气反方向流动）、最低
处应设有 排水阀 （排掉凝结在储气罐内所有的水）。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置 (Air cleaning equipment)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须将压缩
空气中含有的 大量水分、油分及粉尘杂质 等除去，以得到适当的
压缩空气质量，避免它们对气动系统的正常工作造成危害，并且
用减压阀调节系统所需压力以得到适当出力。在必要的情况下，
使用油雾器使润滑油雾化并混入压缩空气中润滑气动元件，降低
磨损，提高元件寿命。
? 除水过程；
? 过虑过程；
? 调压过程；
? 润滑过程。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
1.压缩空气的除水装置（干燥器） (Air dryers)
（ 1） 后冷却器
空压机输出的压缩空气温度高达 120～ 1800C,在此温度下，空气
中的水分完全呈气态。 后冷却器的作用 就是将空压机出口的高温压
缩空气冷却到 400C，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，
以便对将其清除。后冷却器有 风冷式和水冷式 两大类。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
（ 1） 风冷式和水冷式后冷却器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
1.压缩空气的除水装置（干燥器） (Air dryers)
（ 2） 冷冻式空气干燥器
冷冻式空气干燥器的工作原理是，使湿空气 冷却到 其露点温度以下，使空气
中水蒸气 凝结成水滴并清除 出去，然后再将压缩空气加热至环境温度输送出去。
冷冻式干燥器具有结构紧凑，使用维护方便，维护费用较低等优点，适用于
空气处理量较大，压力露点温度不是太低（ 2～ 50C）的场合。
冷冻式干燥器在使用时，应考虑进气温度、压力及环境温度和空气处理量。
进气温度应控制在 400C以下，超出此温度时，可在干燥器前设置后冷却器。进入
干燥器的压缩空气压力不应低于干燥器的额定工作压力。环境温度宜低于 400C，
若环境温度过低，可加装暖气装置，防止冷凝水结冰。干燥器实际空气处理量，
在考虑了进气压力、温度和环境温度等因素后，应不大于干燥器的额定空气处理
量。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
（ 2） 冷
冻式
空气
干燥
器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 3）吸收式干燥器
? 吸收干燥法是一个 纯化学过程 。在干燥罐中，压缩空气中 水分与干燥剂发
生反应，使干燥剂溶解,液态干燥剂可从干燥罐底部排出。根据压缩空气
温度、含湿量和流速，必须及时填满干燥剂。
? 干燥剂的化学物质通常用 氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化锂 等。因为化学
物质是会慢慢用尽的。因此,干燥剂必须在一定的时间内 进行补充。
? 这种方法的 主要优点 是它的基本建设和操作费用都较低。但进口温度不得
超过 300C，其中干燥剂的化学物质具有较 强烈腐蚀性,必须仔细检查滤清，
防止腐蚀性的雾气进入气动系统中。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 3）吸收式干燥器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 1） 主管道过滤器,安装在主要管路中。主管道过滤器必
须具有 最小的压力降和油雾分离能力,它能清除管道内
的灰尘、水份和油。这种过滤器的滤芯一般是 快速更换
型滤芯，过滤精度一般为 3～ 5um，滤芯是由合成纤维制
成，由于纤维以矩阵形式排列。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 1） 主管道过滤器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 2）标准过滤器
? 标准过滤器主要是 指安装在气动回路上,压缩空气从入口进入过滤器内部后，
因导流板 1（旋风叶片）的导向，产生了强烈的旋转，在离心力作用下，压缩
空气中混有的大颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯 4的内表面上，在重力
作用下沿壁面沉降至底部，然后，经过这样预净化的压缩空气通过滤芯流出，
进一步清除其中颗粒较小的固态粒子，清洁的空气便从出口输出。 挡水板的
作用 是防止已积存在滤杯中的冷凝水再混入气流中。定期打开排水阀 6，放掉
积存的油、水和杂质。
? 标准过滤器的过滤精度为 5um。为防止造成二次污染，滤杯中的水每天都应
该是排空的。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 2）标准过滤器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 3） 自动排水器 (Water separator)
? 自动排水器用来自动排出管道、气罐、过滤器
滤杯等最下端的积水。由于气动技术的广泛应
用、靠人工的方法进行定期排污已变得不可靠，
而且有些场合也不便于人工操作，因此自动排
污装置得到广泛应用。自动排水器可作为单独
的元件安装在净化设备的排污口处，也可内置
安装在过滤器等元件的壳体内（底部）。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
浮子式自动排水器（ 3）自动排水器 (Water separator)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置； 电机驱动自动排水器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置
所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，而在各种气动系
统中，皆可出现或多或少的压力波动。气动与液压传动不同，一
个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。气源系
统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。
如果压力过高，将造成能量的损失并增加损耗；过低的压力则出
力不足，造成不良效率。 例如空压机的开启与关闭所产生的压力
波动对系统的功能会产生不良影响。 因此每台气动装置的供气压
力都需要用减压阀减压，并保持稳定。 对于低压控制系统 (如气动
测量 )，除用减压阀减压外，还需用精密减压阀以获得更稳定的供
气压力。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置
（ 1）减压阀
? 减压阀的作用 是将较高的输入压力调到规定的输出压力，并能保持
输出压力稳定，不受空气流量变化及气源压力波动的影响。
? 减压阀的调压方式 有 直动式和先导式 两种。直动式是借助弹簧力直
接操纵的调压方式；先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调
压弹簧进行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。
? 直动式减压阀通径小于 20～ 25mm，输出压力在 0～ 1.0MPa范围内
最为适当，超出这个范围应选用先导式。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置,直动式减压阀
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置
（ 2）先导式减压阀,先导式减压阀 是使用预先调整好压力的
空气来代替调压弹簧进行调压的，其调节原理和主阀部
分的结构与直动式减压阀相同。先导式减压阀的调压空
气一般是由小型的直动式减压阀供给的。若将这个小型
直动式减压阀与主阀合成一体，则称为 内部先导式减压
阀 。若将它与主阀分离，则称为 外部先导式减压阀,它
可以实现远距离控制。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 2）先导式减压阀
压缩空气的调压装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成。油雾器是 以压缩
空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，
使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。 目前，气动控制
系统中的控制阀、气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩
空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。
2.普通型油雾器也称为全量式油雾器，把雾化后的油雾全部随
压缩空气输出，油雾粒径约为 20um。普通型油雾器又分
为 固定节流式和自动节流式 两种，前者输出的油雾浓度随
空气的流量变化而变化，后者输出的油雾浓度基本保持恒
定。不随空气流量的变化而变化。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
固定节流式普通型油雾器
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
截止阀
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
对于现代气动组件，润滑不一定是必需的。它们可不需供油润
滑而长期工作。这些组件的寿命和特性完全是满足现代机
械制造高频率的需要。, 不需供油润滑, 系统的优点包括：
a)、节省润滑设备，润滑油和维护时加油等成本。
b)、是最清洁卫生的系统；如在粮食和药品工业中特别重要。
c)、油不混入到大气中，得到健康和安全的工作环境。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
但在要求机件作极高速运动的地方或在气缸口径较大
(大约 25mm以上 )时应采用油雾润滑并尽可能将油雾器直
接安装于气缸供气管道上。
当然，加油量不能过大，否则将发生下列问题：
a,零部件由于加油过多产生故障
b,对周围环境产生油雾污染
c,设备长期停用后发生零部件结胶
d,给正确调整油雾器造成困难
那些由压缩机在产生压缩空气时带入的杂质油则是不
能用作为控制系统组件的润滑油的。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
油雾器在使用中 一定要垂直安装,它可以单独使用，
也可以和 空气过滤器、减压阀、油雾器三件联合使用，组
成气源调节装置（通常称之为气动三联件）,使之具有过
滤、减压和油雾润滑的功能。联合使用时，其连接顺序应
为空气过滤器一减压阀一油雾器,不能颠倒,安装时气源
调节装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于 5m。
气动三联件（ Air service unit）的工作原理图如图、外形
图及图形符号如图所示。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动三联件 FRL
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动三联件（ FRL,Filter Regulator Lubricator）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
从空压机输出的压缩空气要通过管路系统被输送到各气动设备
上，管路系统如同人体的血管。输送空气的管路配置如设
计不合理，将产生下列问题：
①压降大，空气流量不足；
②冷凝水无法排放；
③气动设备动作不良，可靠性降低；
④维修保养困难。
压缩空气的输送 (Air distribution)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动系统的管路按其功能分为：
1．吸气管路,从吸入口过滤器到空压机吸入口之间的管路,此段管路管径易
大 以降低压力损失。
2．排出管路,从空压机排气口到后冷却器或储气罐之间的管路，此段管路应
能耐高温高压与振动 。
3.气管路,从储气罐到气动设备间的管路。送气管路又分成主管路和从主管路
连接分配到气动设备之间的分支管路。主管道是一个固定安装的用于把空
气输送到各处的耗气系统。主管路中必须安装 断路阀,它能在维修和保养
期间把空气主管道分离成几部分。
4．控制管路,连接气动执行件和各种控制阀间的管路。此种管路大多数采用
软管 。
5．排水管道,收集气动系统中的冷凝水并将水分排出管路。
管路的分类
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
按照供气可靠性和经济性考虑，一般有两种主要的配置,终端
管道和环状管道 。
普通气动设备大多采用不高于 8巴的压缩空气源，故一般按照
只有一种压力要求来处理，采用同一压力管道，用减压阀
来满足用气设备的压力要求。
1.终端管道
这种系统简单，经济性好。多用于间断供气，一条支路上可
安装一个截止阀，用于关闭系统。管道应在流动方向上有
1,100的斜度以利于排水,并在最低位置 设置排水器。
主管路配管方式 (Piping layout)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
主管路配管方式 (Piping layout)
1.终端管道
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
按照供气可靠性和经济性考虑，一般有两种主要的配
置,终端管道和环状管道 。
2．环状管道
这种系统供气 可靠性高，压力损失小，压力稳定，但
投资较高 。在环状主管道系统中空气从两边输入到达高的
消耗点，这可将减压力降至最低。这种系统中 冷凝水会流
向各个方向,因此必须设置足够的自动排水装置。另外，
每条支路上及支路间都要设置截止阀。这样，当关闭支路
时，整个系统仍能供气。
主管路配管方式 (Piping layout)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
主管路配管方式 (Piping layout)
2．环状管道
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
当压缩空气有多种压力要求时：
1）气动设备有多种压力要求且用气量都比较大时，采用多种
压力管道空气系统，设置多种压力管网，分区供气；
2）管路中多数设备为低压装置但有少数高压装置时，该怎么
办呢？
可采用管道空气与瓶装供气相结合的供气系统，管道供大量低
压气，瓶装供少量高压气。
主管路配管方式 (Piping layout)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
主要内容
? 气缸的分类；
? 典型气缸的结构特点及工作原理；
? 气缸的设计计算；
? 气动马达；
? 气缸的选择和使用。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 在气动系统中，将压缩空气的压力能转换成机械能的元件
被称为 气动执行元件 。
? 可以实现往复直线运动和往复摆动运动的气动执行元件称
为 气缸 ；
? 可以实现连续旋转运动的气动执行元件称为 气马达 。
0.绪论
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
在气动自动化系统中,气缸由于其相对 较低的成本、容
易安装、结构简单、耐用、各种缸径尺寸及行程可选,因而
是应用最广泛的一种执行元件。
根据使用条件不同，气缸的结构、形状和功能也不一样。
要完全确切地对气缸进行分类较困难,气缸主要的分类方式
如下,
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.气缸的分类 (Cylinder types)
1、按结构分类，其分类如图。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2、按尺寸分类
? 通常将缸径为 2.5～ 6mm的称为 微型气缸
? 8～ 25mm为 小型气缸
? 32～ 320mm为 中型气缸
? 大于 320mm为 大型气缸 。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3、按安装方式分类
? 固定式气缸 气缸安装在机体上固定不动，如图 9-2（ a）、
（ b）、（ c）、（ d）所示。
? 摆动式气缸 缸体围绕一个固定轴可作一定角度的摆动。
如图 9-2（ e）、（ f）、（ g）所示。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3、按安装方式分类
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
4、按缓冲方式分类
? 活塞运动到行程终端的速度较大，为防止活塞在行程终端撞击端盖造
成气缸损伤和降低撞击噪音，在气缸行程终端，一般都设有缓冲装置。
缓冲可分为 单侧缓冲和双侧缓冲, 固定缓冲和可调缓冲 。
? 设有缓冲装置的气缸，称 缓冲气缸 ；否则，就是无缓冲气缸。无缓冲
气缸适用于 微型气缸、小型单作用气缸和短行程气缸 。
? 气缸的缓冲可分为 弹性垫缓冲 (一般为固定的 )和气垫缓冲 (一般为可调
的 )。弹性垫缓冲是在 活塞两侧 设置 橡胶垫,或者在 两端缸盖 上设置橡
胶垫,吸收动能,常用于缸 径小于 25mm的气缸 。气垫缓冲是利用活塞在
行程终端前封闭的 缓冲腔室 所形成的气垫作用来吸收动能的,适用于 大
多数气缸的缓冲 。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
5、按润滑方式分类
? 可分为 给油气缸和不给油气缸 两种。给油气缸使用的工
作介质是 含油雾的压缩空气,对气缸内活塞、缸筒等相
对运动部件进行润滑。不给油气缸所使用的压缩空气中
不含油雾，是靠装配前预先添加在密封圈内的 润滑脂 使
气缸运动部件润滑的。
? 使用时应注意，不给油气缸也可以给油使用,但一旦给
油使用后,则必须一直给油使用,否则将引起密封件过快
磨损。 这是因为压缩空气中的 油雾已将润滑脂洗去,而使
气缸内部处于无油润滑状态 了。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
6、按驱动方式分类
? 按驱动气缸时压缩空气 作用在活塞端面 上的方向分
? 有 单作用气缸和双作用气缸 两种。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 普通气缸是指缸筒内只有 一个活塞和一个活塞杆 的气缸。
? 有 单作用和双作用 气缸两种。
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 双作用气缸动作原理（ Double-acting cylinders）
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 单作用气缸动作原理（ Single-acting cylinders）
单作用气缸在缸盖 一端气口输入压缩空气 使活塞杆伸出（或缩回）,而另一
端靠弹簧、自重或其它外力等使活塞杆恢复到初始位置。
单作用气缸只在动作方向需要压缩空气，故可 节约一半压缩空气 。主要用
在 夹紧、退料、阻挡、压入、举起和进给 等操作上。
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 单作用气缸动作原理（ Single-acting cylinders）
跟据复位弹簧位置，单作用气缸分为预缩型气缸和预伸型气缸。
当弹簧装在有杆腔内，由于弹簧的作用力使气缸活塞杆初始位置处于缩回的位
置，这种气缸称为 预缩型单作用气缸 ；
当弹簧装在无杆腔内，气缸活塞杆初始位置为伸出位置的，称为 预伸型气缸 。
如图 9-4（ b）所示为预缩型单作用气缸结构原理图，这种气缸在活塞杆侧装有
复位弹簧,在前缸盖上开有呼吸用的气口 。除此之外，其结构基本上和双作
用气缸相同。图示单作用气缸的缸筒和前后缸盖之间 采用滚压铆接方式固定 。
单作用缸行程受内装回程弹簧自由长度的影响,其行程长度一般在 100mm以
内 。图 9-4（ a）所示是几种型号单作用缸的外形图。
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 单作用气缸动作原理（ Single-
acting cylinders）
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 活塞式气缸主要由 缸筒、活塞杆、活塞、导向套、前后缸盖及密封等元
件 组成。
（ 1） 缸筒
一般采用圆筒形结构,但随着气缸品种发展、加工工艺技术的提高，已广泛
采用 方形、矩形的异形 管材及用于防转气缸的 矩形或椭圆孔 的异形管材。
缸筒材料一般采用 冷拔钢管、铝合金管、不锈钢管、铜管和工程塑料管,
中小型气缸 大多用铝合金管和不锈钢管,对于广泛使用的 开关气缸 的缸
筒要求用非导磁材料，用于 冶金、汽车 等行业的重型气缸一般采用 冷拔
精拉钢管,也有用铸铁管 的。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 1） 缸筒
缸筒材料表面要求有一定的硬度,以抗活塞运动时的磨损。钢管内表面需 镀铬珩磨,镀层厚度
0.02mm，铝合金管需 硬质阳极氧化处理,硬氧膜层厚度 30～ 50μ m。缸筒与活塞间隙配合
精度 H9级，圆柱度误差 0.002～ 0.003，表面粗糙度为 Ra0.2～ 0.4，缸筒两端面对内孔轴
线的垂直度允差 0.05～ 0.1，气缸筒应能承受 1.5倍最高工作压力 条件下的耐压试验，不
得有泄漏
缸筒壁厚可根据薄壁筒的计算公式进行计算：
式中,b — 缸筒壁厚 (cm)；
D— 缸筒内径 (cm)；
p— 缸筒承受的最大气压力 (Mpa)；
[σ ] — 缸筒材料的许用应力 (MPa)。
? 实际缸筒壁厚,对于一般用途的气缸约取 计算值的 7倍,重型气缸约取 计算值的 20倍,再圆
整到标准管材尺寸。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
][2 ?
pDb ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 2）活塞杆
活塞杆是用来 传递力 的重要零件,要求能承受 拉伸、压缩、振动 等
负载,表面耐磨,不生锈。活塞杆材质一般选用 35,45碳钢,特殊场合
用精轧不锈钢等材料，钢材表面需镀铬及调质热处理。
气缸使用时必须注意活塞杆强度问题。由于 活塞杆头部的螺纹受
冲击而遭受破坏 ；多数场合活塞杆承受的是 推力负载,必须考虑细长
杆的 压杆稳定性 。气缸水平安装时，应考虑活塞杆伸出 因自重而引起
活塞杆头部下垂 的问题。活塞杆头部连接处，在大惯性负载运动停止
时，往往伴随着冲击，由于 冲击作用 而容易引起活塞杆头部遭受破坏。
因此,在使用时应检查负载的惯性力,设置负载停止的阻挡装置和缓冲
吸收装置,以及消除活塞杆上承受的不合理的作用力。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 3）活塞
气缸活塞受气压作用产生推力并在缸筒内做摩擦滑动，且必须承受冲击。
在高速运动场合,活塞有可能撞击缸盖。因此,要求 活塞具有足够的强
度和良好的滑动特性 。对气缸用的活塞应充分重视其滑动性能,特别
是 耐磨性和不发生, 咬缸, 现象。
活塞的宽度与采用密封圈的数量、导向环的形式等因素有关。一般活塞
宽度越小,气缸的总长就越短。 活塞的滑动面小容易引起 早期磨损和
卡死，如, 咬缸, 现象。
一般对标准气缸而言,活塞宽度约为缸径的 20～ 25%，该值需综合考虑使
用条件，由活塞与缸筒、活塞杆与导向套的间隙尺寸等因素来决定。
活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型气缸的活塞有用黄铜制造的 。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 4）导向套
导向套用作活塞杆往复运动时的导向 。因此，同对活塞的要
求一样,要求导向套具有良好的滑动性能，能承受由于活塞
杆受重载时引起的 弯曲、振动及冲击 。在粉尘等杂物进入
活塞杆和导向套之间的间隙时，要求活塞杆表面不被划伤。
导向套一般采用聚四氟乙烯和其它的合成树脂材料,也可用
铜颗粒烧结的含油轴承材料。
导向套内径尺寸容许公差一般取 H8，表面粗糙度 Ra0.4。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）密封, 动密封和静密封 。
缸筒和缸盖等固定部分的密封称为 静密封 ；
活塞在缸筒里作回转或往复运动处的部件密封称为 动密封。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）气缸的密封
①缸盖和缸筒连接的密封
一般采用Ｏ形密封圈安装在缸盖与缸筒配合的沟槽内，构成静密封。有时
也采用橡胶等平垫圈安装在连接止口上，构成平面密封。
②活塞的密封
活塞有两处地方需密封,一处是 活塞与缸筒间的动密封,除了用Ｏ形圈和
唇形圈外,也有用 W形密封，它是把活塞与橡胶硫化成一体的一种密封
结构,W形密封是双向密封,轴向尺寸小。另一处是 活塞与活塞杆连接
处的静密封,一般用Ｏ形密封圈。图 9-5为常用活塞式密封结构。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）气缸的密封
③活塞杆的密封
一般在缸盖的沟槽里放置唇形圈和防尘圈,或防尘组合圈,保证活塞杆往复
运动的密封和防尘。
④缓冲密封
有两种方法,一种是 采用孔用唇形圈安装在缓冲柱塞上 ；另一种是 采用气
缸缓冲专用密封圈,它是用橡胶和一个圆形钢圈硫化成一体构成,压配
在缸盖上作缓冲密封，这种缓冲专用密封圈的性能比前者好。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）密封原理
气缸密封性能好坏, 是影响气缸性能的重要因素 。 按密封原理,
可将密封圈分成 压缩密封圈和气压密封圈 两大类 。
如图 9-6所示 。 压缩密封 是依靠安装时的预压缩力使密封圈产
生弹性变形达到密封作用的, 如Ｏ型和方型密封圈等,
如图 9-6（ a） 所示 。 气压密封 是靠工作气压使密封圈的唇部变
形来达到密封作用的, 如唇型密封圈, 如图 9-6（ b） 所示 。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）密封原理
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
（ 5）密封原理
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
标准气缸 是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、普通
厂商通常作为通用产品供应市场的气缸。如符合国际标准 ISO6430、
ISO6431或 ISO6432的普通气缸。符合我国标准 GB8103-87（即
ISO6431）、德国标准 DIN ISO6431等气缸都是标准气缸。
在国际上，几乎所有的气动专业厂商目前都已生产符合 ISO6431，
ISO6432标准的气缸 。对于 ISO6431标准而言,标准主要内容是对气缸
的缸径系列、活塞杆伸出部分的螺纹尺寸 作了规定，对同一缸径的气
缸的外形尺寸（ 其长度、宽度、高度 ）作了限制，并对 气缸的连接尺
寸作了统一 的规定。这一规定仅 针对连接对外部连接尺寸的统一,而
连接件与气缸的连接尺寸未作规定。
因此，对于两家都符合 ISO6431标准的气缸 不能直接互换，而必须连同连
接件一起更换 。这一点在气缸选用时要特别注意。
4.标准气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 气缸的 缸筒内径 D（简称缸径）和 活塞行程 L是选择气缸的重要参数。
? 1,缸径 D,气缸的缸筒内径尺寸见表 9-1(GB2348)
5.气缸的规格
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2,活塞行
程 L
气缸活塞行程
系列按照 优
先顺序 分成
三个等级选
用，见表 9-
2至表 9-4。
5.气缸的规格
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 3.常用中小型
气缸尺寸
? 见表 9-5。其中
标准行程是指
符合 行程系列
尺寸的，生产
厂商能正常供
货的规格 。
5,气缸的规格
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.气缸的 理论 输出力
普通双作用气缸的 理论推力 （ N）为：
式中,D一缸径 (m),p一气缸的工作压力 (Pa)。
理论拉力 (N)为：
式中,d一活塞杆直径 （ m） 时,估算时可令 d=0.3D。
6.普通气缸的设计计算
pDF 20 4??
pdDF )(4 221 ?? ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.气缸的 理论 输出力
普通单作用气缸 (预缩型 )理论推力 为：
理论拉力 为：
普通单作用气缸 (预伸型 )理论推力 为：
理论拉力,
式中,D — 缸径（ m）,d — 活塞杆直径（ m）,p — 工作压力
（ Pa）,Ft1— 复位弹簧预压量及行程所产生的弹簧力（ N）,Ft2— 复
位弹簧预紧力（ N）
6.普通气缸的设计计算
1
2
0 4 tFpDF ??
?
21 tFF ?
20 tFF ?
1
22
0 )(4 tFpdDF ???
?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2,气缸的负载率
? 气缸的负载率,是指气缸的实际负载力 F与理论输出力 F0之比。
? 负载力 是选择气缸的重要因素。负载情况不同，作用在活塞轴上的实际负载
力也不同。
6.普通气缸的设计计算
0
100%F
F
? ??
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2．气缸的负载率
? 表 9-6所示几个负载实例。
6.普通气缸的设计计算
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2,气缸的负载率
6.普通气缸的设计计算
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 举例 用气缸水平推动台车，负载质量 M=150kg，台车与床面间摩擦
系数 0.3，气缸行程 L=300，要求气缸的动作时间 t=0.8s，工作压力
P=0.5Mpa。试选定缸径。
6.普通气缸的设计计算
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 3.气缸的耗气量
耗气量 是指气缸住复运动时所消耗的压缩空气量，它的大小与气缸的性
能无关，但它是选择空压机排量的重要参数。 气缸的耗气量与气缸的
活塞直径 D、活塞杆直径 d、活塞的行程 L以及单位时间往返次数 N有关。
以 单出杆双作用气缸 为例，活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为
因此, 活塞 往复一次所耗压缩空气量 为
若活塞每分钟往返 N次, 则 每分钟活塞运动的耗气量 为
6.普通气缸的设计计算
2
1 4V D L
??
22
2
()
4
DdVL? ??
22
12 ( 2 )4V V V L D d
?? ? ? ?
V VN? ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 3.气缸的耗气量
上述计算的是 理论耗气量, 但由于泄漏等因素的影响, 实际耗气量要更
大些 。 因此 实际耗气量
Vs=（ 1.2～ 1.5） V’
计算的是压缩空气的耗气量, 这是选择 气源供气量 的重要依据 。 未经压
缩的自由空气的耗气量 要比该值大, 当实际消耗的压缩空气量为时,
其 自由空气的耗气量 为
式中 p为工作压力 （ Mpa） 。
6.普通气缸的设计计算
0.1013
0.1013s z s
pVV ??
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
无杆气杆没有普通气缸的 刚性活塞杆,它利用活塞直接或间接实现
往复运动。行程为 L的有活塞杆气缸，沿行程方向的实际占有安装空间
约为 2.2L。没有活塞杆，则占有安装空间仅为 1.2L，且行程缸径比可
达 50至 100。没有活塞杆，还能避免由于活塞杆及杆密封圈的损伤而带
来的故障。而且由于没有活塞杆，活塞两侧受压面积相等，双向行程
具有同样的推力，有利于提高定位精度。
这种气缸的最大优点是 节省了安装空间, 特别适用于小缸径, 长行程
的场合 。 无杆气缸现已广泛用于 数控机床, 注塑机 等的 开门装置 上及
多功能坐标机器手的 位移 和自动输送线上 工件的传送 等 。
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 无杆气缸
主要分为
机械接触
式和磁性
耦合式 两
种。通常
将磁性耦
合无杆气
缸称为 磁
性气缸 。
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
图 5.19 绳索气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 图 9-10（ b）所示为一种磁性耦合的无杆气缸。它是在活塞上安装了一
组 高磁性的永久磁环 4,磁力线通过薄壁缸筒 (不锈钢或铝合金非导磁材
料 )与套在外面的另一组磁环 2作用。由于两组磁环极性相反具有很强
的吸力。当活塞在一侧输入气压作用下移动时,则在磁耦合力作用下,
带动套筒与负载一起移动。在气缸行程两端设有空气缓冲装置。
? 它的特点,小型、重量轻、无外部空气泄漏、维修保养方便 。当速度
快、负载大时,内外磁环易脱开,即负载大小受速度影响,且磁性藕合
的无杆气缸中间不可能增加支承点,最大行程受到限制,图 9-10（ a）
为其外形图。
7.磁感应气缸 (Cylinder with magnetic )
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 磁性开关气缸 是指在气缸的活塞上装有一个永久磁环，而将磁性开关
装在气缸的缸筒外侧。其余和一般气缸并无两样。气缸可以是各种型
号的气缸，但缸筒必须是 导磁性弱、隔磁性强 的材料。如铝合金、不
锈钢、黄铜等。当随气缸移动的磁环靠近磁性开关时，舌簧开关的两
根簧片被磁化而触点闭合，产生电信号；当磁环离开磁性开关后，簧
片失磁，触点断开。这样可以检测到气缸的活塞位置而控制相应的电
磁阀动作。图 9-11为带磁性开关气缸的工作原理图。
? 以前，气缸行程位置的检测是 靠在活塞杆上设置行程挡块触动机械行
程阀来发信号的 。从而给设计、安装、制造带来不便。而用磁性开关
气缸则使用方便、结构紧凑、开关反应时间快，故得到广泛应用。
8.带磁性开关的气缸 (Cylinder with magnetic
limited switch)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
8.带磁性开关的气缸 (Cylinder with magnetic
limited switch)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 摆动气缸 是出力轴被限制在某个角度内做往复摆动的一种气缸，又称
为 旋转气缸 。摆动气缸目前在工业上应用广泛，多用于安装位置受到
限制，或转动角度小于 3600的回转工作部件，其动作原理也是将压缩
空气的压力能转变为机械能。常用的摆动气缸的最大摆动角度分为
900,1800,2700三种规格。图 9-12为其应用实例。
? 按照摆动气缸的结构特点可分为 齿轮齿条式和叶片式 两类。
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1．齿轮齿条式摆动气缸
齿轮齿条式摆动气缸有 单齿条和双齿条 两种。图 9-13（ b）为单齿条式摆
动气缸的结构原理图，压缩空气推动活塞 6带动齿条 3作直线运动，齿
条 3则推动齿轮 4作旋转运动，由输出轴 5（齿轮轴）输出力矩。输出轴
与外部机构的转轴相连，让外部机构作摆动。
摆动气缸的行程终点位置可调，且在终端可调缓冲装置，缓冲大小与气缸
摆动的角度无关，在活塞上装有一个永久磁环，行程开关可固定在缸
体的安装沟槽中 。图 9-13（ a）为其外形图。
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2、叶片式摆动气缸
叶片式摆动气缸可分为 单叶片式和双叶片式和多叶片式 。叶片越多,摆动
角度越小,但扭矩却要增大。单叶片型输出摆动角度小于 3600，双叶片
型输出摆动角度小于 1800,三叶片型则在 1200以内。
图 9-14（ b）、（ c）分别为单、双叶片式摆动气缸的结构原理图。在定子
上有两条气路，当左腔进气时，右腔排气，叶片在压缩空气作用下逆
时针转动，反之，作顺时针转动。旋转叶片将压力传递到驱动轴上作
摆动。可调止动装置与旋转叶片相互独立，从而使得挡块可以调节摆
动角度大小。在终端位置，弹性缓冲垫可对冲击进行缓冲。
图 9-14（ a）为叶片式摆动缸的外形图。
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。
图 9-15所示的 气爪的特点 是：
1) 所有的结构都是双作用的，能实现双向抓取，可自动对中，重复精度
高；
2) 抓取力矩恒定；
3) 在气缸两侧可安装非接触式检测开关；
4) 有多种安装、连接方式。
10.气爪（手指气缸）（ Gripper）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 图 9-15（ a）所示为 FESTO平行气爪，平行气爪通过两个活
塞工作，两个气爪对心移动。这种气爪可以输出很大的抓
取力，既可用内抓取，也可用于外抓取。
? 图 9-15（ b）所示为 FESTO摆动气爪，内外抓取 400摆角,
抓取力大，并确保抓取力矩始终恒定。
? 图 9-15（ c）所示为 FESTO旋转气爪，其动作和齿轮齿条的
啮合原理相似。两个气爪可同时移动并自动对中，其齿轮
齿条原理确保了抓取力矩始终桓定。
? 图 9-15（ d）所示为 FESTO三点气爪，三个气爪同时开闭，
适合夹持圆柱体工件及工件的压入工作。
10.气爪（手指气缸）（ Gripper）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 气液阻尼缸是 一种由气缸和液压缸构成的组合缸 。 由 气缸产生驱动力,
而用液压缸的阻尼调节作用获得平稳的运动 。 这种气缸常用于 机床和
切削加工的进给驱动 装置,克服了普通气缸在负载变化较大时容易 产生
的, 爬行, 或, 自移, 现象, 可以满足驱动刀具进行切削加工的要求 。
? 图 9-16所示为串联式气 — 液阻尼缸原理图 。 它的液压缸和气缸共用同一
缸体, 两活塞固联在同一活塞杆上 。 当气缸右腔供气, 左腔排气时活
塞杆伸出的同时带动液压缸活塞左移, 此时液压缸左腔排油经节流阀 5
流向右腔, 对活塞杆的运动起阻尼作用 。 调节节流阀便可控 制排油速
度, 由于两活塞固联在同一活塞杆上, 便也控制了气缸活塞的左行速
度 。 反向运动时因单向阀 3开启, 活塞杆可快速缩回, 液压缸无阻尼 。
油箱 4是为了克服液压缸两腔面积差和补充泄漏用的, 如将气缸, 液压
缸位置改为图 9-17的并联型气 — 液阻尼缸, 则油箱可省去, 改为油杯补
油即可 。
11.气 — 液阻尼缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
11.气 — 液阻尼缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
11.气 — 液阻尼缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
（ 一 ） 套筒气缸
套筒气缸又称 伸缩气缸,分为单作用和双作用两种，图 5.8所示为其结
构原理图。
其特点 是行程长，径向尺寸较大，轴向尺寸小，推力和速度随工作行程
的变化而变化。气缸的推力由最后一级即直径最小的一级来确定。
图 5.8 套筒气缸结构原理
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
(二 )多位气缸
采用数个气缸串联起来, 并通过设定各个气缸的行程 。 以
获得多个停止位置伪气缸, 称 多位气缸 。 其结构原理如图
5.9所示 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
图 5.9 多位气缸
a)三位气缸 b)四位气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
（ 三 ） 串联气缸
将两个缸径相同的普通双作用气缸串联在一起即为串联气缸, 如图
5.10所示 。
由于两个活塞串联在一根活塞杆上, 其 输出力比一个活塞的气缸增加一倍 。
这种气缸常用于要求 增加气缸输出力, 而不能增大气缸直径, 但允许
增长缸体的场合 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
(四 )制动气缸
带有制动装置的气缸称为制动气缸, 也称锁紧气缸 。 制动装置一般安装在普通
气缸的前端, 其结构有卡套锥面式, 弹簧式和偏心式等多种形式 。 图 5.12a所示
的制动气缸为卡套锥面式制动装置, 它由 制动闸瓦, 制动活塞和弹簧 等构成 。
图 5.12 制动气缸
a) 制动气缸 b) 放松状态 c）夹紧状态
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.气动马达（ Air motors）
? 气动马达 是一种作连续 旋转运动 的气动执行元件，是一种
把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置，
其作用相当于 电动机或液压马达,它输出转矩、驱动执行
机构作旋转运动。在气压传动中使用广泛的是 叶片式、活
塞式和齿轮式 气马达。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1,叶片式气动马达的工作原理
图 9-18所示是双向叶片式气动马达的工作原理图。压缩空气由
A孔输入，小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部 (图中未
表示 )，将叶片推出，使叶片贴紧在定于内壁上，大部分压缩空气
进入相应的密封空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度
不等，就产生了转矩差，使叶片与转子按逆时针方向旋转，作功
后的气体由定子上的孔 c和 B排出。若改变压缩空气的输入方向
（即压缩空气由 B孔进入,A孔和 C孔排出），则可改变转子的转
向。
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 1）气动马达的特点
1）工作安全，具有 防爆性能,适用于恶劣的环境，在易燃、易爆、高温、
振动、潮湿、粉尘等条件下均能正常工作。
2）有 过载保护 作用。过载时马达只是降低转速或停止，当过载解除后运
转，并不产生故障。
3）可以 无级调速 。只要控制进气流量，就能调节马达的功率和转速。
4）比同功率的电动机轻 1／ 3～ 1／ 10，输出 功率惯性比较小 。
5）可长期满载工作，而 温升较小 。
6)功率范围及转速范围均较宽，功率小至几百瓦，大至几万瓦，转速可
从每分钟几转到上万转。
7）具有较高的 启动转矩,可以直接带负载启动。启动、停止迅速。
8）结构简单，操纵方便，可正反转，维修容易，成本低。
9） 速度稳定性差 。输出功率小，效率低，耗气量大。噪声大，容易产生
振动。
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
齿轮式气马达
齿轮式气马达有双齿轮式和多齿轮式, 而以双齿轮式应用得最多 。 齿轮可采用直
齿, 斜齿和人字齿 。 图 5.43为齿轮式气马达结构原理 。 这种气马达的工作室
由一对齿轮构成, 压缩空气由对称中心处输入, 齿轮在压力的作用下回转 。
采用直齿轮的气马达可以正反转动, 采用人字齿轮或斜齿轮的气马达则不能
反转 。
如果采用直齿轮的气马达, 则供给的压缩空气通过齿轮时不膨胀, 因此效率
低 。 当采用人字齿轮或斜齿轮时, 压缩空气膨胀 60％ 一 70％, 提高了效率 。
齿轮式气马达与其它类型的气马达相比, 具有体积小, 重量轻, 结构简单,
对气源质量要求低, 耐冲击及惯性小等优点 。 但转矩脉动较大, 效率较低 。
小型气马达转速能高达 10000r／ min,大型的能达到 1000r／ min,功率可达
50kW。 主要应用于矿山工具 。
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.气动马达（ Air motors）
图 5.43 齿轮式气马达结构原理
第五单元 气源系统及净化装置和气动执行元件
2005－ 6－ 20
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
教学内容：
? 气源系统的组成
? 气源系统的净化装置 （难点）
? 气动执行元件 （重点）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动系统的基本组成部分包括哪些呢？请大家根据机器的组成部分先
思考一下？
机器是由三部分组成：
原动机 （能量的产生或转换）,传动机构 （能量的传递、分配和控制
）,工作机 （能量的消耗）。
气动系统的基本组成部分：
压缩空气的产生、压缩空气的传输、压缩空气的消耗（工作机） 。
气动系统的基本组成示意图如下图所示。
一, 气动系统的基本组成：
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
由 压缩空气的产生和输送系统及压缩空气消耗系统 三个主要
部分组成。
一, 气动系统的基本组成：
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
一、气动系统的基本组成示例
气压产生装置
分
水
滤
气
器
压
力
控
制
阀
油
雾
器
方
向
控
制
阀
消声器 流量控制阀
汽 缸
气压的传递、分配和控制 即输送系统
气压的消耗
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
二, 气动系统 各组件及主要功能
① 压缩机,把机械能转变为气压能。
② 电动机,给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。
③ 压力开关,被调节到一个最高压力：停止电动机，最低压力，重新
激活电动机。
④ 单向阀,阻止压缩空气反方向流动。
⑤ 储气罐,贮存压缩空气。
⑥ 压力表,显示储气罐内的压力。
⑦ 自动排水器,无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。
⑧ 安全阀,当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出。
⑨ 冷冻式空气干燥器,将压缩空气冷却到零上若干度，以减少系统中的
水份。
⑩ 主管道过滤器,它清除主要管道内灰尘、水份和油。主管道过滤器必
须具有最小的压力降和油雾分离能力。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
二, 气动系统 各组件及主要功能
① 压缩空气的分支输出管路,压缩空气要从主管道顶部输出到分支
管路，以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里，当压缩空气达到
低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。
② 自动排水器,每一根下接管的末端都应有一个排水器，最有效的
方法是用一个自动排水器，将留在管道里的水自动排掉。
③ 空气处理组件,使压缩空气保持清洁和合适压力，以及加润滑油
到需要润滑的另件中以延长这些气动组件的寿命．
④ 方向控制阀,通过对气缸两个接口交替地加压和排气，来控制运
动的方向。
⑤ 执行组件,把压缩空气的压力能转变为机械能，图标是一个直线
气缸，它也可以是回转执行组件或气动马达等。
⑥ 速度控制阀,能简便实现执行组件的无级调速。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
二, 气动系统 各组件及主要功能
请大家思考一下：
在气动系统中,压缩空气为什么能推动气缸往复运动,即为
什么能实现气压传动？
是不是因为压缩空气有压力？压力是如何产生的呢？
压力是由于气体分子热运动而互相碰撞，在容器的单位面积上产
生的力的统计平均值。
那我们该如何来度量压缩空气呢？
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
三, 气动技术中的压力概念
在 ISO标准中压力的单位为帕斯卡（ 1Pa=1N/m2），由于这个单
位非常小，为了阅读和表达方便，常用 0.1MPa(1bar)为压力单位，这
个单位适合在工业中应用：
1Mpa＝ 103Kpa＝ 106Pa
0.1MPa=100Kpa=1bar（巴）
在工程上有时也使用老的公制单位 kgf／ cm2 （千克力每平方厘米）, atm
（ atmosphere大气压）, lbf/in2(psi，磅力每平方英寸 )等以满足实际
需要。
绝对压力,相对于真空的压力
表压力（ GA）,高于大气压的那部分压力
真空度（ Torr）,低于大气压的压力
标准大气压,1013mbar＝ 760Torr（托为 1mm汞柱产生的压力）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
四, 气动技术中的压力表示
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
五, 气源系统
1
2 3
4 5 6
普通气源
净化气源
气源系统 是为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。气源系
统一般由 气压发生装置,压缩空气的净化处理装置和传输管路系统组
成。典型的气源及空气净化处理系统如图所示。
1-空压机 2-储气罐 3-阀门 4-主管过滤器 5-干燥机 6-主管过滤器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
六, 空气压缩机 ( Air compressor)
1.空压机是气压发生装置 。空压机将电机或内燃机的机械能转化为压缩空
气的压力能。
2,按工作原理分类,可分为 容积式 空压机和 速度式 空压机。容积式空压机
的工作原理是 压缩空压机中气体的体积,使单位体积内空气分子的密
度增加以提高压缩空气的压力。速度式空压机的工作原理是 提高气体
分子的运动速度以此增加气体的动能,然后将气体分子的动能转化为
压力能以提高压缩空气的压力。
3.空气压缩机分为 往复式与回转式 两大类。往复式可细分为 活塞式与膜片
式,回转式可 细分为叶片式与螺杆式 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
六, 空气压缩机 ( Air compressor)
4.按空压机输出压力大小分类
低压空压机 0,2 ～ 1,0MPa
中压空压机 1,0 ～ 10MPa
高压空压机 10 ～ 100MPa
超高压空压机 ＞ 100MPa
5.按空压机输出流量 (排量 )分类
微型 ＜ 1m3／ Min
小型 1 ～ 10 m3／ Min
中型 10 ～ 100 m3／ Min
大型 ＞ 100m3／ Min
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气压传动
? 气压发生装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
1.常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机三
种,下图为 单级活塞式空压机工作原理 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
1.单级活塞式空压机通常用于需要（ 0.3-0.7） Mpa压力范围的系统。
在单级压缩机中,若空气压力超过 0.6Mpa，产生的过热将大大
地降低压缩机的效率。故当输出压力较高时，应采取多级压缩。
2.多级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压
缩气体排气量。下面介绍多级空压机工作原理
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
2.二级活塞式空压机工作原理。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
2.由两级三个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。
如果最终压力为 0.7Mpa，第一级通常将它压缩到 0.3Mpa，然后
经过中间冷却器被冷却，压缩空气通过中间冷却器后温度大大
下降，再输送到第二级气缸中压缩到 0.7Mpa。因此，相对于单
级压缩机提高了效率。 最后输出温度可控制在 120度左右。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
3.叶片式空压机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
3.在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排
气阀。在转子的每 — 次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸
气、压缩和排气，所以输出压力的脉动较小。
通常情况下，叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和
机体内部进行润滑、冷却和密封，所以 排出的压缩空气中含有
大量的油份 。因此在排气口需要安装 油气分离器和冷却器,以
便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
4.膜片式压缩机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
4.膜片式压缩能提供 5巴的压缩空气。由于它完全没有油，
因此广泛用于食品、医药和相类似的工业中。膜片使气室容积
发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
5.螺杆式空压机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
5.螺杆式空压机
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
七,空压机的工作原理
5.螺杆式压缩机,由电动机带动两个啮合的螺旋转子以相反方向
运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空
气。利用喷油来润滑密封的两旋转螺杆，油分离器将油与输出空气分
开。
此类压缩机可连续输出流量可超过 400m3／ min，压力高达 10巴。
和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出 连续的无脉动的压缩
空气 。 虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受青睐，但过去工业上最普
遍使用的仍然是往复式压缩机。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
八,空压机的特性参数
1.压缩机的标准流量,用标准容积流量来表示，在大气压下
有压流量,在有压工作状态下的流量 ;p标＝ 1.013bar
2.输出流量的确定,k1漏损 1.15～ 1.5,k2备用 1.3～ 1.6,k3利用，查
表
3.热效率及总效率,单级压缩机的最终压力较低，其纯容积效率较高。
然而，随着最终压力的逐渐增加，热量损失变得愈来愈重要，具有较
高热效率的二级压缩机的优越性就体现出来了。
,单位能量消耗, 是衡量总效率的指针，并且能用于估计制造压缩空气
所需的费用。平均估算,1kw电能产生 120～ 150L／ min(=0.12—
0.15m3／ min／ kw)工作压力为 7巴的压缩空气 。
压
压标
标压
标 ＝ QTp
TpQ QQ 321c kkk＝
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
八,空压机的特性参数
单级 /多级压缩机总效率图
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
九,空压机的选用
1.根据气动系统所需要的 工作压力和流量 确定空压机的输出压力 Pc
和供气量 Qc.
P为气动系统的工作压力（ Mpa）,为系统中各个气动执行元件工作
的最高工作压力。
为气动系统总的压力损失,除了考虑管路的沿程阻力损
失和局部阻力损失外，还应考虑为了保证减压阀的稳压性能所
必需的最低输入压力，以及气动元件工作时的压降损失。
cp p p? ? ??
p??
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十,空压机的选用
2.空压机供气量的大小应包括,目前气动系统中各设备所需的耗气
量、考虑未来扩充设备所需耗气量及修正系数（如避免空压机
在全负荷下不停地运转、气动元件和管接头的漏损及各种气动
设备是否同时连续使用等）
Q为气动系统的最大耗气量（ m3／ Min）；
K为修正系数。一般可取 =1.3～ 1.5。
有了供气压力与供气量，按空压机的特性要求，选择空压
机的类型和型号。
cQ kQ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十一,空压机的使用注意事项
1,空压机的安装位置。 空压机的安装地点必须清洁，无粉尘、通风
好、湿度小、温度低且要留有维护保养空间，所以一般要安装在
专用机房内。
2,噪音。 空压机一运转即产生噪音。必须考虑噪音的防治，如设置
隔声罩、设置消声器、选择噪音较低的空压机等。一般而言，螺
杆式空压机的噪音较小。
3,使用专用润滑油并定期更换,启动前应检查润滑油位，并用手拉动
传动带使机轴转动几圈，以保证启动时的润滑。启动前和停车后，都应及
时排除空压机气罐中水分。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十二, 储气罐 (Reservoir)
1,储气罐的作用：
1）使压缩空气供气平稳，减少压力脉动。
2）作为压缩空气瞬间消耗需要的储存补充之用。
3）储存一定量的压缩空气，停电时可使系统继续维持一定时间。
4）可降低空压机的启动 -停止频率，其功能相当于增大了空压机的功
率。
5）利用储气罐的大表面积散热使压缩空气中的一部分水蒸气凝结为
水。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十二, 储气罐 (Reservoir)
2.储气罐的形状,储气罐的
容积愈大，压缩机运行
时间间隔就愈长。储气
罐一般采用圆筒状焊接
结构，有立式和卧式两
种，一般以立式居多。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十二, 储气罐 (Reservoir)
3.储气罐的使用注意事项：
1） 储气罐属于压力容器,应遵守压力容器的有关规定，必须有产品耐
压合格证书。
2） 储气罐上必须安装有安全阀 （当储气罐内的压力超过允许限度，可
将压缩空气排出）,压力表 （显示储气罐内的压力）,压力开关
（用储气罐内的压力来控制电动机，它被调节到一个最高压力，达
到这个压力就停止电动机，也被调节另一个最低压力，储气罐内压
力跌到这个压力就重新启动电动机）,单向阀 （让压缩空气从压缩
机进入气罐，当压缩机关闭时，阻止压缩空气反方向流动）、最低
处应设有 排水阀 （排掉凝结在储气罐内所有的水）。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置 (Air cleaning equipment)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须将压缩
空气中含有的 大量水分、油分及粉尘杂质 等除去，以得到适当的
压缩空气质量，避免它们对气动系统的正常工作造成危害，并且
用减压阀调节系统所需压力以得到适当出力。在必要的情况下，
使用油雾器使润滑油雾化并混入压缩空气中润滑气动元件，降低
磨损，提高元件寿命。
? 除水过程；
? 过虑过程；
? 调压过程；
? 润滑过程。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
1.压缩空气的除水装置（干燥器） (Air dryers)
（ 1） 后冷却器
空压机输出的压缩空气温度高达 120～ 1800C,在此温度下，空气
中的水分完全呈气态。 后冷却器的作用 就是将空压机出口的高温压
缩空气冷却到 400C，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，
以便对将其清除。后冷却器有 风冷式和水冷式 两大类。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
（ 1） 风冷式和水冷式后冷却器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
1.压缩空气的除水装置（干燥器） (Air dryers)
（ 2） 冷冻式空气干燥器
冷冻式空气干燥器的工作原理是，使湿空气 冷却到 其露点温度以下，使空气
中水蒸气 凝结成水滴并清除 出去，然后再将压缩空气加热至环境温度输送出去。
冷冻式干燥器具有结构紧凑，使用维护方便，维护费用较低等优点，适用于
空气处理量较大，压力露点温度不是太低（ 2～ 50C）的场合。
冷冻式干燥器在使用时，应考虑进气温度、压力及环境温度和空气处理量。
进气温度应控制在 400C以下，超出此温度时，可在干燥器前设置后冷却器。进入
干燥器的压缩空气压力不应低于干燥器的额定工作压力。环境温度宜低于 400C，
若环境温度过低，可加装暖气装置，防止冷凝水结冰。干燥器实际空气处理量，
在考虑了进气压力、温度和环境温度等因素后，应不大于干燥器的额定空气处理
量。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
十三, 压缩空气净化处理装置
（ 2） 冷
冻式
空气
干燥
器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 3）吸收式干燥器
? 吸收干燥法是一个 纯化学过程 。在干燥罐中，压缩空气中 水分与干燥剂发
生反应，使干燥剂溶解,液态干燥剂可从干燥罐底部排出。根据压缩空气
温度、含湿量和流速，必须及时填满干燥剂。
? 干燥剂的化学物质通常用 氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化锂 等。因为化学
物质是会慢慢用尽的。因此,干燥剂必须在一定的时间内 进行补充。
? 这种方法的 主要优点 是它的基本建设和操作费用都较低。但进口温度不得
超过 300C，其中干燥剂的化学物质具有较 强烈腐蚀性,必须仔细检查滤清，
防止腐蚀性的雾气进入气动系统中。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 3）吸收式干燥器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 1） 主管道过滤器,安装在主要管路中。主管道过滤器必
须具有 最小的压力降和油雾分离能力,它能清除管道内
的灰尘、水份和油。这种过滤器的滤芯一般是 快速更换
型滤芯，过滤精度一般为 3～ 5um，滤芯是由合成纤维制
成，由于纤维以矩阵形式排列。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 1） 主管道过滤器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 2）标准过滤器
? 标准过滤器主要是 指安装在气动回路上,压缩空气从入口进入过滤器内部后，
因导流板 1（旋风叶片）的导向，产生了强烈的旋转，在离心力作用下，压缩
空气中混有的大颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯 4的内表面上，在重力
作用下沿壁面沉降至底部，然后，经过这样预净化的压缩空气通过滤芯流出，
进一步清除其中颗粒较小的固态粒子，清洁的空气便从出口输出。 挡水板的
作用 是防止已积存在滤杯中的冷凝水再混入气流中。定期打开排水阀 6，放掉
积存的油、水和杂质。
? 标准过滤器的过滤精度为 5um。为防止造成二次污染，滤杯中的水每天都应
该是排空的。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 2）标准过滤器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
（ 3） 自动排水器 (Water separator)
? 自动排水器用来自动排出管道、气罐、过滤器
滤杯等最下端的积水。由于气动技术的广泛应
用、靠人工的方法进行定期排污已变得不可靠，
而且有些场合也不便于人工操作，因此自动排
污装置得到广泛应用。自动排水器可作为单独
的元件安装在净化设备的排污口处，也可内置
安装在过滤器等元件的壳体内（底部）。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置
浮子式自动排水器（ 3）自动排水器 (Water separator)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的过虑装置； 电机驱动自动排水器
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置
所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，而在各种气动系
统中，皆可出现或多或少的压力波动。气动与液压传动不同，一
个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。气源系
统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。
如果压力过高，将造成能量的损失并增加损耗；过低的压力则出
力不足，造成不良效率。 例如空压机的开启与关闭所产生的压力
波动对系统的功能会产生不良影响。 因此每台气动装置的供气压
力都需要用减压阀减压，并保持稳定。 对于低压控制系统 (如气动
测量 )，除用减压阀减压外，还需用精密减压阀以获得更稳定的供
气压力。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置
（ 1）减压阀
? 减压阀的作用 是将较高的输入压力调到规定的输出压力，并能保持
输出压力稳定，不受空气流量变化及气源压力波动的影响。
? 减压阀的调压方式 有 直动式和先导式 两种。直动式是借助弹簧力直
接操纵的调压方式；先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调
压弹簧进行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。
? 直动式减压阀通径小于 20～ 25mm，输出压力在 0～ 1.0MPa范围内
最为适当，超出这个范围应选用先导式。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置,直动式减压阀
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
压缩空气的调压装置
（ 2）先导式减压阀,先导式减压阀 是使用预先调整好压力的
空气来代替调压弹簧进行调压的，其调节原理和主阀部
分的结构与直动式减压阀相同。先导式减压阀的调压空
气一般是由小型的直动式减压阀供给的。若将这个小型
直动式减压阀与主阀合成一体，则称为 内部先导式减压
阀 。若将它与主阀分离，则称为 外部先导式减压阀,它
可以实现远距离控制。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 2）先导式减压阀
压缩空气的调压装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成。油雾器是 以压缩
空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，
使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。 目前，气动控制
系统中的控制阀、气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩
空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。
2.普通型油雾器也称为全量式油雾器，把雾化后的油雾全部随
压缩空气输出，油雾粒径约为 20um。普通型油雾器又分
为 固定节流式和自动节流式 两种，前者输出的油雾浓度随
空气的流量变化而变化，后者输出的油雾浓度基本保持恒
定。不随空气流量的变化而变化。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
固定节流式普通型油雾器
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
截止阀
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
对于现代气动组件，润滑不一定是必需的。它们可不需供油润
滑而长期工作。这些组件的寿命和特性完全是满足现代机
械制造高频率的需要。, 不需供油润滑, 系统的优点包括：
a)、节省润滑设备，润滑油和维护时加油等成本。
b)、是最清洁卫生的系统；如在粮食和药品工业中特别重要。
c)、油不混入到大气中，得到健康和安全的工作环境。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
但在要求机件作极高速运动的地方或在气缸口径较大
(大约 25mm以上 )时应采用油雾润滑并尽可能将油雾器直
接安装于气缸供气管道上。
当然，加油量不能过大，否则将发生下列问题：
a,零部件由于加油过多产生故障
b,对周围环境产生油雾污染
c,设备长期停用后发生零部件结胶
d,给正确调整油雾器造成困难
那些由压缩机在产生压缩空气时带入的杂质油则是不
能用作为控制系统组件的润滑油的。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
油雾器在使用中 一定要垂直安装,它可以单独使用，
也可以和 空气过滤器、减压阀、油雾器三件联合使用，组
成气源调节装置（通常称之为气动三联件）,使之具有过
滤、减压和油雾润滑的功能。联合使用时，其连接顺序应
为空气过滤器一减压阀一油雾器,不能颠倒,安装时气源
调节装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于 5m。
气动三联件（ Air service unit）的工作原理图如图、外形
图及图形符号如图所示。
压缩空气的润滑装置
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动三联件 FRL
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动三联件（ FRL,Filter Regulator Lubricator）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
从空压机输出的压缩空气要通过管路系统被输送到各气动设备
上，管路系统如同人体的血管。输送空气的管路配置如设
计不合理，将产生下列问题：
①压降大，空气流量不足；
②冷凝水无法排放；
③气动设备动作不良，可靠性降低；
④维修保养困难。
压缩空气的输送 (Air distribution)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气动系统的管路按其功能分为：
1．吸气管路,从吸入口过滤器到空压机吸入口之间的管路,此段管路管径易
大 以降低压力损失。
2．排出管路,从空压机排气口到后冷却器或储气罐之间的管路，此段管路应
能耐高温高压与振动 。
3.气管路,从储气罐到气动设备间的管路。送气管路又分成主管路和从主管路
连接分配到气动设备之间的分支管路。主管道是一个固定安装的用于把空
气输送到各处的耗气系统。主管路中必须安装 断路阀,它能在维修和保养
期间把空气主管道分离成几部分。
4．控制管路,连接气动执行件和各种控制阀间的管路。此种管路大多数采用
软管 。
5．排水管道,收集气动系统中的冷凝水并将水分排出管路。
管路的分类
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
按照供气可靠性和经济性考虑，一般有两种主要的配置,终端
管道和环状管道 。
普通气动设备大多采用不高于 8巴的压缩空气源，故一般按照
只有一种压力要求来处理，采用同一压力管道，用减压阀
来满足用气设备的压力要求。
1.终端管道
这种系统简单，经济性好。多用于间断供气，一条支路上可
安装一个截止阀，用于关闭系统。管道应在流动方向上有
1,100的斜度以利于排水,并在最低位置 设置排水器。
主管路配管方式 (Piping layout)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
主管路配管方式 (Piping layout)
1.终端管道
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
按照供气可靠性和经济性考虑，一般有两种主要的配
置,终端管道和环状管道 。
2．环状管道
这种系统供气 可靠性高，压力损失小，压力稳定，但
投资较高 。在环状主管道系统中空气从两边输入到达高的
消耗点，这可将减压力降至最低。这种系统中 冷凝水会流
向各个方向,因此必须设置足够的自动排水装置。另外，
每条支路上及支路间都要设置截止阀。这样，当关闭支路
时，整个系统仍能供气。
主管路配管方式 (Piping layout)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
主管路配管方式 (Piping layout)
2．环状管道
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
当压缩空气有多种压力要求时：
1）气动设备有多种压力要求且用气量都比较大时，采用多种
压力管道空气系统，设置多种压力管网，分区供气；
2）管路中多数设备为低压装置但有少数高压装置时，该怎么
办呢？
可采用管道空气与瓶装供气相结合的供气系统，管道供大量低
压气，瓶装供少量高压气。
主管路配管方式 (Piping layout)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
主要内容
? 气缸的分类；
? 典型气缸的结构特点及工作原理；
? 气缸的设计计算；
? 气动马达；
? 气缸的选择和使用。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 在气动系统中，将压缩空气的压力能转换成机械能的元件
被称为 气动执行元件 。
? 可以实现往复直线运动和往复摆动运动的气动执行元件称
为 气缸 ；
? 可以实现连续旋转运动的气动执行元件称为 气马达 。
0.绪论
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
在气动自动化系统中,气缸由于其相对 较低的成本、容
易安装、结构简单、耐用、各种缸径尺寸及行程可选,因而
是应用最广泛的一种执行元件。
根据使用条件不同，气缸的结构、形状和功能也不一样。
要完全确切地对气缸进行分类较困难,气缸主要的分类方式
如下,
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.气缸的分类 (Cylinder types)
1、按结构分类，其分类如图。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2、按尺寸分类
? 通常将缸径为 2.5～ 6mm的称为 微型气缸
? 8～ 25mm为 小型气缸
? 32～ 320mm为 中型气缸
? 大于 320mm为 大型气缸 。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3、按安装方式分类
? 固定式气缸 气缸安装在机体上固定不动，如图 9-2（ a）、
（ b）、（ c）、（ d）所示。
? 摆动式气缸 缸体围绕一个固定轴可作一定角度的摆动。
如图 9-2（ e）、（ f）、（ g）所示。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3、按安装方式分类
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
4、按缓冲方式分类
? 活塞运动到行程终端的速度较大，为防止活塞在行程终端撞击端盖造
成气缸损伤和降低撞击噪音，在气缸行程终端，一般都设有缓冲装置。
缓冲可分为 单侧缓冲和双侧缓冲, 固定缓冲和可调缓冲 。
? 设有缓冲装置的气缸，称 缓冲气缸 ；否则，就是无缓冲气缸。无缓冲
气缸适用于 微型气缸、小型单作用气缸和短行程气缸 。
? 气缸的缓冲可分为 弹性垫缓冲 (一般为固定的 )和气垫缓冲 (一般为可调
的 )。弹性垫缓冲是在 活塞两侧 设置 橡胶垫,或者在 两端缸盖 上设置橡
胶垫,吸收动能,常用于缸 径小于 25mm的气缸 。气垫缓冲是利用活塞在
行程终端前封闭的 缓冲腔室 所形成的气垫作用来吸收动能的,适用于 大
多数气缸的缓冲 。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
5、按润滑方式分类
? 可分为 给油气缸和不给油气缸 两种。给油气缸使用的工
作介质是 含油雾的压缩空气,对气缸内活塞、缸筒等相
对运动部件进行润滑。不给油气缸所使用的压缩空气中
不含油雾，是靠装配前预先添加在密封圈内的 润滑脂 使
气缸运动部件润滑的。
? 使用时应注意，不给油气缸也可以给油使用,但一旦给
油使用后,则必须一直给油使用,否则将引起密封件过快
磨损。 这是因为压缩空气中的 油雾已将润滑脂洗去,而使
气缸内部处于无油润滑状态 了。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
6、按驱动方式分类
? 按驱动气缸时压缩空气 作用在活塞端面 上的方向分
? 有 单作用气缸和双作用气缸 两种。
1.气缸的分类 (Cylinder types)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 普通气缸是指缸筒内只有 一个活塞和一个活塞杆 的气缸。
? 有 单作用和双作用 气缸两种。
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 双作用气缸动作原理（ Double-acting cylinders）
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 单作用气缸动作原理（ Single-acting cylinders）
单作用气缸在缸盖 一端气口输入压缩空气 使活塞杆伸出（或缩回）,而另一
端靠弹簧、自重或其它外力等使活塞杆恢复到初始位置。
单作用气缸只在动作方向需要压缩空气，故可 节约一半压缩空气 。主要用
在 夹紧、退料、阻挡、压入、举起和进给 等操作上。
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 单作用气缸动作原理（ Single-acting cylinders）
跟据复位弹簧位置，单作用气缸分为预缩型气缸和预伸型气缸。
当弹簧装在有杆腔内，由于弹簧的作用力使气缸活塞杆初始位置处于缩回的位
置，这种气缸称为 预缩型单作用气缸 ；
当弹簧装在无杆腔内，气缸活塞杆初始位置为伸出位置的，称为 预伸型气缸 。
如图 9-4（ b）所示为预缩型单作用气缸结构原理图，这种气缸在活塞杆侧装有
复位弹簧,在前缸盖上开有呼吸用的气口 。除此之外，其结构基本上和双作
用气缸相同。图示单作用气缸的缸筒和前后缸盖之间 采用滚压铆接方式固定 。
单作用缸行程受内装回程弹簧自由长度的影响,其行程长度一般在 100mm以
内 。图 9-4（ a）所示是几种型号单作用缸的外形图。
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 单作用气缸动作原理（ Single-
acting cylinders）
2.典型 气缸的介绍 —— 普通气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 活塞式气缸主要由 缸筒、活塞杆、活塞、导向套、前后缸盖及密封等元
件 组成。
（ 1） 缸筒
一般采用圆筒形结构,但随着气缸品种发展、加工工艺技术的提高，已广泛
采用 方形、矩形的异形 管材及用于防转气缸的 矩形或椭圆孔 的异形管材。
缸筒材料一般采用 冷拔钢管、铝合金管、不锈钢管、铜管和工程塑料管,
中小型气缸 大多用铝合金管和不锈钢管,对于广泛使用的 开关气缸 的缸
筒要求用非导磁材料，用于 冶金、汽车 等行业的重型气缸一般采用 冷拔
精拉钢管,也有用铸铁管 的。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 1） 缸筒
缸筒材料表面要求有一定的硬度,以抗活塞运动时的磨损。钢管内表面需 镀铬珩磨,镀层厚度
0.02mm，铝合金管需 硬质阳极氧化处理,硬氧膜层厚度 30～ 50μ m。缸筒与活塞间隙配合
精度 H9级，圆柱度误差 0.002～ 0.003，表面粗糙度为 Ra0.2～ 0.4，缸筒两端面对内孔轴
线的垂直度允差 0.05～ 0.1，气缸筒应能承受 1.5倍最高工作压力 条件下的耐压试验，不
得有泄漏
缸筒壁厚可根据薄壁筒的计算公式进行计算：
式中,b — 缸筒壁厚 (cm)；
D— 缸筒内径 (cm)；
p— 缸筒承受的最大气压力 (Mpa)；
[σ ] — 缸筒材料的许用应力 (MPa)。
? 实际缸筒壁厚,对于一般用途的气缸约取 计算值的 7倍,重型气缸约取 计算值的 20倍,再圆
整到标准管材尺寸。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
][2 ?
pDb ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 2）活塞杆
活塞杆是用来 传递力 的重要零件,要求能承受 拉伸、压缩、振动 等
负载,表面耐磨,不生锈。活塞杆材质一般选用 35,45碳钢,特殊场合
用精轧不锈钢等材料，钢材表面需镀铬及调质热处理。
气缸使用时必须注意活塞杆强度问题。由于 活塞杆头部的螺纹受
冲击而遭受破坏 ；多数场合活塞杆承受的是 推力负载,必须考虑细长
杆的 压杆稳定性 。气缸水平安装时，应考虑活塞杆伸出 因自重而引起
活塞杆头部下垂 的问题。活塞杆头部连接处，在大惯性负载运动停止
时，往往伴随着冲击，由于 冲击作用 而容易引起活塞杆头部遭受破坏。
因此,在使用时应检查负载的惯性力,设置负载停止的阻挡装置和缓冲
吸收装置,以及消除活塞杆上承受的不合理的作用力。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 3）活塞
气缸活塞受气压作用产生推力并在缸筒内做摩擦滑动，且必须承受冲击。
在高速运动场合,活塞有可能撞击缸盖。因此,要求 活塞具有足够的强
度和良好的滑动特性 。对气缸用的活塞应充分重视其滑动性能,特别
是 耐磨性和不发生, 咬缸, 现象。
活塞的宽度与采用密封圈的数量、导向环的形式等因素有关。一般活塞
宽度越小,气缸的总长就越短。 活塞的滑动面小容易引起 早期磨损和
卡死，如, 咬缸, 现象。
一般对标准气缸而言,活塞宽度约为缸径的 20～ 25%，该值需综合考虑使
用条件，由活塞与缸筒、活塞杆与导向套的间隙尺寸等因素来决定。
活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型气缸的活塞有用黄铜制造的 。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 4）导向套
导向套用作活塞杆往复运动时的导向 。因此，同对活塞的要
求一样,要求导向套具有良好的滑动性能，能承受由于活塞
杆受重载时引起的 弯曲、振动及冲击 。在粉尘等杂物进入
活塞杆和导向套之间的间隙时，要求活塞杆表面不被划伤。
导向套一般采用聚四氟乙烯和其它的合成树脂材料,也可用
铜颗粒烧结的含油轴承材料。
导向套内径尺寸容许公差一般取 H8，表面粗糙度 Ra0.4。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）密封, 动密封和静密封 。
缸筒和缸盖等固定部分的密封称为 静密封 ；
活塞在缸筒里作回转或往复运动处的部件密封称为 动密封。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）气缸的密封
①缸盖和缸筒连接的密封
一般采用Ｏ形密封圈安装在缸盖与缸筒配合的沟槽内，构成静密封。有时
也采用橡胶等平垫圈安装在连接止口上，构成平面密封。
②活塞的密封
活塞有两处地方需密封,一处是 活塞与缸筒间的动密封,除了用Ｏ形圈和
唇形圈外,也有用 W形密封，它是把活塞与橡胶硫化成一体的一种密封
结构,W形密封是双向密封,轴向尺寸小。另一处是 活塞与活塞杆连接
处的静密封,一般用Ｏ形密封圈。图 9-5为常用活塞式密封结构。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）气缸的密封
③活塞杆的密封
一般在缸盖的沟槽里放置唇形圈和防尘圈,或防尘组合圈,保证活塞杆往复
运动的密封和防尘。
④缓冲密封
有两种方法,一种是 采用孔用唇形圈安装在缓冲柱塞上 ；另一种是 采用气
缸缓冲专用密封圈,它是用橡胶和一个圆形钢圈硫化成一体构成,压配
在缸盖上作缓冲密封，这种缓冲专用密封圈的性能比前者好。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）密封原理
气缸密封性能好坏, 是影响气缸性能的重要因素 。 按密封原理,
可将密封圈分成 压缩密封圈和气压密封圈 两大类 。
如图 9-6所示 。 压缩密封 是依靠安装时的预压缩力使密封圈产
生弹性变形达到密封作用的, 如Ｏ型和方型密封圈等,
如图 9-6（ a） 所示 。 气压密封 是靠工作气压使密封圈的唇部变
形来达到密封作用的, 如唇型密封圈, 如图 9-6（ b） 所示 。
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 5）密封原理
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3.气缸的基本结构 (Cylinder construction)
（ 5）密封原理
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
标准气缸 是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、普通
厂商通常作为通用产品供应市场的气缸。如符合国际标准 ISO6430、
ISO6431或 ISO6432的普通气缸。符合我国标准 GB8103-87（即
ISO6431）、德国标准 DIN ISO6431等气缸都是标准气缸。
在国际上，几乎所有的气动专业厂商目前都已生产符合 ISO6431，
ISO6432标准的气缸 。对于 ISO6431标准而言,标准主要内容是对气缸
的缸径系列、活塞杆伸出部分的螺纹尺寸 作了规定，对同一缸径的气
缸的外形尺寸（ 其长度、宽度、高度 ）作了限制，并对 气缸的连接尺
寸作了统一 的规定。这一规定仅 针对连接对外部连接尺寸的统一,而
连接件与气缸的连接尺寸未作规定。
因此，对于两家都符合 ISO6431标准的气缸 不能直接互换，而必须连同连
接件一起更换 。这一点在气缸选用时要特别注意。
4.标准气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 气缸的 缸筒内径 D（简称缸径）和 活塞行程 L是选择气缸的重要参数。
? 1,缸径 D,气缸的缸筒内径尺寸见表 9-1(GB2348)
5.气缸的规格
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2,活塞行
程 L
气缸活塞行程
系列按照 优
先顺序 分成
三个等级选
用，见表 9-
2至表 9-4。
5.气缸的规格
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 3.常用中小型
气缸尺寸
? 见表 9-5。其中
标准行程是指
符合 行程系列
尺寸的，生产
厂商能正常供
货的规格 。
5,气缸的规格
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.气缸的 理论 输出力
普通双作用气缸的 理论推力 （ N）为：
式中,D一缸径 (m),p一气缸的工作压力 (Pa)。
理论拉力 (N)为：
式中,d一活塞杆直径 （ m） 时,估算时可令 d=0.3D。
6.普通气缸的设计计算
pDF 20 4??
pdDF )(4 221 ?? ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1.气缸的 理论 输出力
普通单作用气缸 (预缩型 )理论推力 为：
理论拉力 为：
普通单作用气缸 (预伸型 )理论推力 为：
理论拉力,
式中,D — 缸径（ m）,d — 活塞杆直径（ m）,p — 工作压力
（ Pa）,Ft1— 复位弹簧预压量及行程所产生的弹簧力（ N）,Ft2— 复
位弹簧预紧力（ N）
6.普通气缸的设计计算
1
2
0 4 tFpDF ??
?
21 tFF ?
20 tFF ?
1
22
0 )(4 tFpdDF ???
?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2,气缸的负载率
? 气缸的负载率,是指气缸的实际负载力 F与理论输出力 F0之比。
? 负载力 是选择气缸的重要因素。负载情况不同，作用在活塞轴上的实际负载
力也不同。
6.普通气缸的设计计算
0
100%F
F
? ??
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2．气缸的负载率
? 表 9-6所示几个负载实例。
6.普通气缸的设计计算
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 2,气缸的负载率
6.普通气缸的设计计算
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 举例 用气缸水平推动台车，负载质量 M=150kg，台车与床面间摩擦
系数 0.3，气缸行程 L=300，要求气缸的动作时间 t=0.8s，工作压力
P=0.5Mpa。试选定缸径。
6.普通气缸的设计计算
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 3.气缸的耗气量
耗气量 是指气缸住复运动时所消耗的压缩空气量，它的大小与气缸的性
能无关，但它是选择空压机排量的重要参数。 气缸的耗气量与气缸的
活塞直径 D、活塞杆直径 d、活塞的行程 L以及单位时间往返次数 N有关。
以 单出杆双作用气缸 为例，活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为
因此, 活塞 往复一次所耗压缩空气量 为
若活塞每分钟往返 N次, 则 每分钟活塞运动的耗气量 为
6.普通气缸的设计计算
2
1 4V D L
??
22
2
()
4
DdVL? ??
22
12 ( 2 )4V V V L D d
?? ? ? ?
V VN? ?
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 3.气缸的耗气量
上述计算的是 理论耗气量, 但由于泄漏等因素的影响, 实际耗气量要更
大些 。 因此 实际耗气量
Vs=（ 1.2～ 1.5） V’
计算的是压缩空气的耗气量, 这是选择 气源供气量 的重要依据 。 未经压
缩的自由空气的耗气量 要比该值大, 当实际消耗的压缩空气量为时,
其 自由空气的耗气量 为
式中 p为工作压力 （ Mpa） 。
6.普通气缸的设计计算
0.1013
0.1013s z s
pVV ??
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
无杆气杆没有普通气缸的 刚性活塞杆,它利用活塞直接或间接实现
往复运动。行程为 L的有活塞杆气缸，沿行程方向的实际占有安装空间
约为 2.2L。没有活塞杆，则占有安装空间仅为 1.2L，且行程缸径比可
达 50至 100。没有活塞杆，还能避免由于活塞杆及杆密封圈的损伤而带
来的故障。而且由于没有活塞杆，活塞两侧受压面积相等，双向行程
具有同样的推力，有利于提高定位精度。
这种气缸的最大优点是 节省了安装空间, 特别适用于小缸径, 长行程
的场合 。 无杆气缸现已广泛用于 数控机床, 注塑机 等的 开门装置 上及
多功能坐标机器手的 位移 和自动输送线上 工件的传送 等 。
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 无杆气缸
主要分为
机械接触
式和磁性
耦合式 两
种。通常
将磁性耦
合无杆气
缸称为 磁
性气缸 。
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
图 5.19 绳索气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
7.无杆气缸 ( Rodless cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 图 9-10（ b）所示为一种磁性耦合的无杆气缸。它是在活塞上安装了一
组 高磁性的永久磁环 4,磁力线通过薄壁缸筒 (不锈钢或铝合金非导磁材
料 )与套在外面的另一组磁环 2作用。由于两组磁环极性相反具有很强
的吸力。当活塞在一侧输入气压作用下移动时,则在磁耦合力作用下,
带动套筒与负载一起移动。在气缸行程两端设有空气缓冲装置。
? 它的特点,小型、重量轻、无外部空气泄漏、维修保养方便 。当速度
快、负载大时,内外磁环易脱开,即负载大小受速度影响,且磁性藕合
的无杆气缸中间不可能增加支承点,最大行程受到限制,图 9-10（ a）
为其外形图。
7.磁感应气缸 (Cylinder with magnetic )
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 磁性开关气缸 是指在气缸的活塞上装有一个永久磁环，而将磁性开关
装在气缸的缸筒外侧。其余和一般气缸并无两样。气缸可以是各种型
号的气缸，但缸筒必须是 导磁性弱、隔磁性强 的材料。如铝合金、不
锈钢、黄铜等。当随气缸移动的磁环靠近磁性开关时，舌簧开关的两
根簧片被磁化而触点闭合，产生电信号；当磁环离开磁性开关后，簧
片失磁，触点断开。这样可以检测到气缸的活塞位置而控制相应的电
磁阀动作。图 9-11为带磁性开关气缸的工作原理图。
? 以前，气缸行程位置的检测是 靠在活塞杆上设置行程挡块触动机械行
程阀来发信号的 。从而给设计、安装、制造带来不便。而用磁性开关
气缸则使用方便、结构紧凑、开关反应时间快，故得到广泛应用。
8.带磁性开关的气缸 (Cylinder with magnetic
limited switch)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
8.带磁性开关的气缸 (Cylinder with magnetic
limited switch)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 摆动气缸 是出力轴被限制在某个角度内做往复摆动的一种气缸，又称
为 旋转气缸 。摆动气缸目前在工业上应用广泛，多用于安装位置受到
限制，或转动角度小于 3600的回转工作部件，其动作原理也是将压缩
空气的压力能转变为机械能。常用的摆动气缸的最大摆动角度分为
900,1800,2700三种规格。图 9-12为其应用实例。
? 按照摆动气缸的结构特点可分为 齿轮齿条式和叶片式 两类。
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1．齿轮齿条式摆动气缸
齿轮齿条式摆动气缸有 单齿条和双齿条 两种。图 9-13（ b）为单齿条式摆
动气缸的结构原理图，压缩空气推动活塞 6带动齿条 3作直线运动，齿
条 3则推动齿轮 4作旋转运动，由输出轴 5（齿轮轴）输出力矩。输出轴
与外部机构的转轴相连，让外部机构作摆动。
摆动气缸的行程终点位置可调，且在终端可调缓冲装置，缓冲大小与气缸
摆动的角度无关，在活塞上装有一个永久磁环，行程开关可固定在缸
体的安装沟槽中 。图 9-13（ a）为其外形图。
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
2、叶片式摆动气缸
叶片式摆动气缸可分为 单叶片式和双叶片式和多叶片式 。叶片越多,摆动
角度越小,但扭矩却要增大。单叶片型输出摆动角度小于 3600，双叶片
型输出摆动角度小于 1800,三叶片型则在 1200以内。
图 9-14（ b）、（ c）分别为单、双叶片式摆动气缸的结构原理图。在定子
上有两条气路，当左腔进气时，右腔排气，叶片在压缩空气作用下逆
时针转动，反之，作顺时针转动。旋转叶片将压力传递到驱动轴上作
摆动。可调止动装置与旋转叶片相互独立，从而使得挡块可以调节摆
动角度大小。在终端位置，弹性缓冲垫可对冲击进行缓冲。
图 9-14（ a）为叶片式摆动缸的外形图。
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
9.摆动气缸 (Rotary cylinder)
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。
图 9-15所示的 气爪的特点 是：
1) 所有的结构都是双作用的，能实现双向抓取，可自动对中，重复精度
高；
2) 抓取力矩恒定；
3) 在气缸两侧可安装非接触式检测开关；
4) 有多种安装、连接方式。
10.气爪（手指气缸）（ Gripper）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 图 9-15（ a）所示为 FESTO平行气爪，平行气爪通过两个活
塞工作，两个气爪对心移动。这种气爪可以输出很大的抓
取力，既可用内抓取，也可用于外抓取。
? 图 9-15（ b）所示为 FESTO摆动气爪，内外抓取 400摆角,
抓取力大，并确保抓取力矩始终恒定。
? 图 9-15（ c）所示为 FESTO旋转气爪，其动作和齿轮齿条的
啮合原理相似。两个气爪可同时移动并自动对中，其齿轮
齿条原理确保了抓取力矩始终桓定。
? 图 9-15（ d）所示为 FESTO三点气爪，三个气爪同时开闭，
适合夹持圆柱体工件及工件的压入工作。
10.气爪（手指气缸）（ Gripper）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 气液阻尼缸是 一种由气缸和液压缸构成的组合缸 。 由 气缸产生驱动力,
而用液压缸的阻尼调节作用获得平稳的运动 。 这种气缸常用于 机床和
切削加工的进给驱动 装置,克服了普通气缸在负载变化较大时容易 产生
的, 爬行, 或, 自移, 现象, 可以满足驱动刀具进行切削加工的要求 。
? 图 9-16所示为串联式气 — 液阻尼缸原理图 。 它的液压缸和气缸共用同一
缸体, 两活塞固联在同一活塞杆上 。 当气缸右腔供气, 左腔排气时活
塞杆伸出的同时带动液压缸活塞左移, 此时液压缸左腔排油经节流阀 5
流向右腔, 对活塞杆的运动起阻尼作用 。 调节节流阀便可控 制排油速
度, 由于两活塞固联在同一活塞杆上, 便也控制了气缸活塞的左行速
度 。 反向运动时因单向阀 3开启, 活塞杆可快速缩回, 液压缸无阻尼 。
油箱 4是为了克服液压缸两腔面积差和补充泄漏用的, 如将气缸, 液压
缸位置改为图 9-17的并联型气 — 液阻尼缸, 则油箱可省去, 改为油杯补
油即可 。
11.气 — 液阻尼缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
11.气 — 液阻尼缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
11.气 — 液阻尼缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
（ 一 ） 套筒气缸
套筒气缸又称 伸缩气缸,分为单作用和双作用两种，图 5.8所示为其结
构原理图。
其特点 是行程长，径向尺寸较大，轴向尺寸小，推力和速度随工作行程
的变化而变化。气缸的推力由最后一级即直径最小的一级来确定。
图 5.8 套筒气缸结构原理
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
(二 )多位气缸
采用数个气缸串联起来, 并通过设定各个气缸的行程 。 以
获得多个停止位置伪气缸, 称 多位气缸 。 其结构原理如图
5.9所示 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
图 5.9 多位气缸
a)三位气缸 b)四位气缸
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
（ 三 ） 串联气缸
将两个缸径相同的普通双作用气缸串联在一起即为串联气缸, 如图
5.10所示 。
由于两个活塞串联在一根活塞杆上, 其 输出力比一个活塞的气缸增加一倍 。
这种气缸常用于要求 增加气缸输出力, 而不能增大气缸直径, 但允许
增长缸体的场合 。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.特殊气缸
(四 )制动气缸
带有制动装置的气缸称为制动气缸, 也称锁紧气缸 。 制动装置一般安装在普通
气缸的前端, 其结构有卡套锥面式, 弹簧式和偏心式等多种形式 。 图 5.12a所示
的制动气缸为卡套锥面式制动装置, 它由 制动闸瓦, 制动活塞和弹簧 等构成 。
图 5.12 制动气缸
a) 制动气缸 b) 放松状态 c）夹紧状态
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.气动马达（ Air motors）
? 气动马达 是一种作连续 旋转运动 的气动执行元件，是一种
把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置，
其作用相当于 电动机或液压马达,它输出转矩、驱动执行
机构作旋转运动。在气压传动中使用广泛的是 叶片式、活
塞式和齿轮式 气马达。
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1,叶片式气动马达的工作原理
图 9-18所示是双向叶片式气动马达的工作原理图。压缩空气由
A孔输入，小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部 (图中未
表示 )，将叶片推出，使叶片贴紧在定于内壁上，大部分压缩空气
进入相应的密封空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度
不等，就产生了转矩差，使叶片与转子按逆时针方向旋转，作功
后的气体由定子上的孔 c和 B排出。若改变压缩空气的输入方向
（即压缩空气由 B孔进入,A孔和 C孔排出），则可改变转子的转
向。
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
（ 1）气动马达的特点
1）工作安全，具有 防爆性能,适用于恶劣的环境，在易燃、易爆、高温、
振动、潮湿、粉尘等条件下均能正常工作。
2）有 过载保护 作用。过载时马达只是降低转速或停止，当过载解除后运
转，并不产生故障。
3）可以 无级调速 。只要控制进气流量，就能调节马达的功率和转速。
4）比同功率的电动机轻 1／ 3～ 1／ 10，输出 功率惯性比较小 。
5）可长期满载工作，而 温升较小 。
6)功率范围及转速范围均较宽，功率小至几百瓦，大至几万瓦，转速可
从每分钟几转到上万转。
7）具有较高的 启动转矩,可以直接带负载启动。启动、停止迅速。
8）结构简单，操纵方便，可正反转，维修容易，成本低。
9） 速度稳定性差 。输出功率小，效率低，耗气量大。噪声大，容易产生
振动。
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
齿轮式气马达
齿轮式气马达有双齿轮式和多齿轮式, 而以双齿轮式应用得最多 。 齿轮可采用直
齿, 斜齿和人字齿 。 图 5.43为齿轮式气马达结构原理 。 这种气马达的工作室
由一对齿轮构成, 压缩空气由对称中心处输入, 齿轮在压力的作用下回转 。
采用直齿轮的气马达可以正反转动, 采用人字齿轮或斜齿轮的气马达则不能
反转 。
如果采用直齿轮的气马达, 则供给的压缩空气通过齿轮时不膨胀, 因此效率
低 。 当采用人字齿轮或斜齿轮时, 压缩空气膨胀 60％ 一 70％, 提高了效率 。
齿轮式气马达与其它类型的气马达相比, 具有体积小, 重量轻, 结构简单,
对气源质量要求低, 耐冲击及惯性小等优点 。 但转矩脉动较大, 效率较低 。
小型气马达转速能高达 10000r／ min,大型的能达到 1000r／ min,功率可达
50kW。 主要应用于矿山工具 。
12.气动马达（ Air motors）
2009年 11月 12日星期四深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
12.气动马达（ Air motors）
图 5.43 齿轮式气马达结构原理
