氣缸的工作原理

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1、氣缸的工作原理第十三章氣動執(zhí)行元件和控制元件氣動執(zhí)行元件是一種能量轉換裝置，它是將壓縮空氣的壓力能轉化為機械能，驅動機構實現直線往復運動、擺動、旋轉運動或沖擊動作。氣動執(zhí)行元件分為氣缸和氣馬達兩大類。氣缸用于提供直線往復運動或擺動，輸出力和直線速度或擺動角位移。氣馬達用于提供連續(xù)回轉運動，輸出轉矩和轉速。氣動控制元件用來調節(jié)壓縮空氣的壓力流量和方向等，以保證執(zhí)行機構按規(guī)定的程序正常進行工作。氣動控制元件按功能可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。第一節(jié)氣缸一、氣缸的工作原理、分類及安裝形式1.氣缸的典型結構和工作原理圖131 普通雙作用氣缸1、3緩沖柱塞 2活塞 4缸筒 5導向套 6防塵圈

2、7前端蓋 8氣口 9傳感器 10活塞桿 11耐磨環(huán) 12密封圈 13后端蓋 14緩沖節(jié)流閥以氣動系統中最常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來說明，氣缸典型結構如圖131所示。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內部被活塞分成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。當從無桿腔輸入壓縮空氣時，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負載推動活塞運動，使活塞桿伸出；當有桿腔進氣，無桿腔排氣時，使活塞桿縮回。若有桿腔和無桿腔交替進氣和排氣，活塞實現往復直線運動。2.氣缸的分類氣缸的種類很多，一般按氣缸的結構特征、功能、驅動方式或安裝方法等進行分類。

3、分類的方法也不同。按結構特征，氣缸主要分為活塞式氣缸和膜片式氣缸兩種。按運動形式分為直線運動氣缸和擺動氣缸兩類。3.氣缸的安裝形式氣缸的安裝形式可分為1）固定式氣缸氣缸安裝在機體上固定不動，有腳座式和法蘭式。2）軸銷式氣缸缸體圍繞固定軸可作一定角度的擺動，有U形鉤式和耳軸式。3）回轉式氣缸缸體固定在機床主軸上，可隨機床主軸作高速旋轉運動。這種氣缸常用于機床上氣動卡盤中，以實現工件的自動裝卡。4）嵌入式氣缸氣缸缸筒直接制作在夾具體內。二、常用氣缸的結構原理1.普通氣缸包括單作用式和雙作用式氣缸。常用于無特殊要求的場合。圖132為最常用的單桿雙作用普通氣缸的基本結構，氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞

4、、活塞桿、密封件和緊固件等零件組成。缸筒7與前后缸蓋固定連接。有活塞桿側的缸蓋5為前缸蓋，缸底側的缸蓋14為后缸蓋。在缸蓋上開有進排氣通口，有的還設有氣緩沖機構。前缸蓋上，設有密封圈、防塵圈3，同時還設有導向套4，以提高氣缸的導向精度?；钊麠U6與活塞9緊固相連?；钊铣忻芊馊?0，11防止活塞左右兩腔相互漏氣外，還有耐磨環(huán)12以提高氣缸的導向性；帶磁性開關的氣缸，活塞上裝有磁環(huán)?；钊麅蓚瘸Ｑb有橡膠墊作為緩沖墊8。如果是氣緩沖，則活塞兩側沿軸線方向設有緩沖柱塞，同時缸蓋上有緩沖節(jié)流閥和緩沖套，當氣缸運動到端頭時，圖132 普通雙作用氣缸1，13彈簧擋圈 2防塵圈壓板 3防塵圈 4導向套 5桿側

5、端蓋 6活塞桿7缸筒8緩沖墊9活塞10活塞密封圈11密封圈12耐磨環(huán)14無桿側端蓋緩沖柱塞進入緩沖套，氣缸排氣需經緩沖節(jié)流閥，排氣阻力增加，產生排氣背壓，形成緩沖氣墊，起到緩沖作用。2.特殊氣缸圖133 薄膜氣缸1缸體 2膜片 3膜盤 4活塞桿為了滿足不同的工作需要，在普通氣缸的基礎上，通過改變或增加氣缸的部分結構，設計開發(fā)出多種特殊氣缸。（1）薄膜式氣缸圖133為膜片氣缸的工作原理圖。膜片有平膜片和盤形膜片兩種一般用夾織物橡膠、鋼片或磷青銅片制成，厚度為 56mm （有用12mm 厚膜片的）。圖133所示的膜片氣缸的功能類似于彈簧復位的活塞式單作用氣缸，工作時，膜片在壓縮空氣作用下推動活塞桿

6、運動。它的優(yōu)點是：結構簡單、緊湊、體積小、重量輕、密封性好、不易漏氣、加工簡單、成本低、無磨損件、維修方便等，適用于行程短的場合。缺點是行程短，一般不趁過50mm。平膜片的行程更短，約為其直徑的1/10。（2）磁性開關氣缸磁性開關氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環(huán)，在缸筒上直接安裝磁性開關，磁性開關用來檢測氣缸行程的位置，控制氣缸往復運動。因此，就不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開關來檢測氣缸活塞位置，也不需要在活塞桿上設置擋塊。其工作原理如圖134所示。它是在氣缸活塞上安裝永久磁環(huán)，在缸筒外殼上裝有舌簧開關。開關內裝有舌簧片、保護電路和動作指示燈等，均用樹脂塑封在一個盒子內。當裝有永久磁鐵的活塞

7、運動到舌簧片附近，磁力線通過舌簧片使其磁化，兩個簧片被吸引接觸，則開關接通。當永久磁鐵返回離開時，磁場減弱，兩簧片彈開，則開關斷開。由于開關的接通或斷開，使電磁閥換向，從而實現氣缸的往復運動。圖134磁性開關氣缸1動作指示燈 2保護電路 3開關外殼4導線5活塞6磁環(huán)7缸筒8舌簧開關氣缸磁性開關與其它開關的比較見表3-1。表3-錯誤！未定義書簽。氣缸磁性開關與其它開關的比較帶閥氣缸是由氣缸、換向閥和速度控制閥等組成的一種組合式氣動執(zhí)行元件。它省去了連接管道和管接頭，減少了能量損耗，具有結構緊湊，安裝方便等優(yōu)點。帶閥氣缸的閥有電控、氣控、機控和手控等各種控制方式。閥的安裝形式有安裝在氣缸尾部、上部

8、等幾種。如圖135所示，電磁換向閥安裝在氣缸的上部，當有電信號時，則電磁閥被切換，輸出氣壓可直接控制氣缸動作。圖135 帶閥組合氣缸1管接頭2氣缸3氣管4電磁換向閥5換向閥底板6單向節(jié)流閥組合件7密封圈。（4）帶導桿氣缸圖136為帶導桿氣缸，在缸筒兩側配導向用的滑動軸承（軸瓦式或滾珠式），因此導向精度高，承受橫向載荷能力強。 136典型帶導桿氣缸的結構 （5）無桿氣缸 無桿氣缸是指利用活塞直接或間接方式連接外界執(zhí)行機構，并使其跟隨活塞實現往復運動的氣缸。這種氣缸的最大優(yōu)點是節(jié)省安裝空間。1）磁性無桿氣缸 活塞通過磁力帶動缸體外部的移動體做同步移動，其結構如圖137所示。它的工作原理是：在活塞上

9、安裝一組高強磁性的永久磁環(huán)，磁力線通過薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環(huán)作用，由于兩組磁環(huán)磁性相反，具有很強的吸力。當活塞在缸筒內被氣壓推動時，則在磁力作用下，帶動缸筒外的磁環(huán)套一起移動。氣缸活塞的推力必須與磁環(huán)的吸力相適應。 圖137磁性無桿氣缸1套筒 2外磁環(huán) 3外磁導板 4內磁環(huán) 5內磁導板 6壓蓋 7卡環(huán)8活塞 9活塞軸 10緩沖柱塞 11氣缸筒 12端蓋 13進、排氣口2）機械接觸式無桿氣缸 稱機械接觸式無桿氣缸，其結構如138所示。在氣缸缸管軸向開有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動。為了防止泄漏及防塵需要，在開口部采用聚氨脂密封帶和防塵不銹鋼帶固定在兩端缸蓋上，活塞架穿過槽，把活塞與滑塊

10、連成一體?；钊c滑塊連接在一起，帶動固定在滑塊上的執(zhí)行機構實現往復運動。這種氣缸的特點是：1) 與普通氣缸相比，在同樣行程下可縮小1/2安裝位置；2) 不需設置防轉機構；3) 適用于缸徑1080mm ，最大行程在缸徑40mm 時可達7m ；4) 速度高，標準型可達0.10.5m/s ；高速型可達到0.33.0m/s 。其缺點是：1) 密封性能差，容易產生外 泄漏。在使136 典型帶導桿氣缸的結構 用三位閥時必須選用中壓式；2) 受負載力小，為了增加負載能力，必須增加導向機構。圖138 機械接觸式無桿氣缸l節(jié)流閥2緩沖柱塞3密封帶4防塵不銹鋼帶 5活塞 6滑塊 7活塞架（6）鎖緊氣缸帶有鎖緊裝置

11、的氣缸稱為鎖緊氣缸按鎖緊位置分為行程末端鎖緊型和任意位置鎖緊型。1）行程末端鎖緊型氣缸如圖139所示，當活塞運動到行程末端，氣壓釋放后，鎖定活塞1在彈簧力的作用下插入活塞桿的卡槽中，活塞桿被鎖定。供氣加壓時，鎖定活塞1縮回退出卡槽而開鎖，活塞桿便可運動。圖139 帶端鎖氣缸的結構原理a）手動解除非鎖式b）手動解除鎖式。1鎖定活塞2橡膠帽3，12帽4緩沖墊圈5鎖用彈簧6密封件7導向套8螺釘9旋鈕10彈簧11限位環(huán)2）任意位置鎖緊型氣缸按鎖緊方式可分為卡套錐面式、彈簧式和偏心式等多種形式?？ㄌ族F面式鎖緊裝置由錐形制動活塞6、制動瓦1、制動臂4和制動彈簧7等構成，其結構原理如圖1310所示。作用在錐

12、狀鎖緊活塞上的彈簧力由于楔的作用而被放大，再由杠桿原理得到放大。這個放大的作用力作用在制動瓦1上，把活塞桿鎖緊。要釋放對活塞的鎖緊，向供氣口A供應壓縮空氣，把鎖緊彈簧力撤掉。圖1310 制動氣缸制動裝置工作原理a）自由狀態(tài)b）鎖緊狀態(tài)l制動瓦 2制動瓦座3轉軸 4制動臂 5壓輪 6錐形制動活塞7制動彈簧（7）氣動手爪氣動手爪這種執(zhí)行元件是一種變型氣缸。它可以用來抓取物體，實現機械手各種動作。在自動化系統中，氣動手爪常應用在搬運、傳送工件機構中抓取、拾放物體。圖1311 平行開合手指氣動手爪有平行開合手指（如圖1311所示）、肘節(jié)擺動開合手爪、有兩爪、三爪和四爪等類型，其中兩爪中有平開式和支點開

13、閉式驅動方式有直線式和旋轉式。氣動手爪的開閉一般是通過由氣缸活塞產生的往復直線運動帶動與手爪相連的曲柄連桿、滾輪或齒輪等機構，驅動各個手爪同步做開、閉運動。（8）氣液阻尼缸氣缸以可壓縮空氣為工作介質，動作快，但速度穩(wěn)定性差，當負載變化較大時，容易產生“爬行”或“自走”現象。另外，壓縮空氣的壓力較低，因而氣缸的輸出力較小。為此，經常采用氣缸和油缸相結合的方式，組成各種氣液組合式執(zhí)行元件，以達到控制速度或增大輸出力的目的。氣液阻尼缸是利用氣缸驅動油缸，油缸除起阻尼作用外，還能增加氣缸的剛性（因為油是不可壓縮的），發(fā)揮了液壓傳動穩(wěn)定、傳動速度較均勻的優(yōu)點。常用于機床和切削圖131裝置的進給驅動裝置。

14、串聯式氣液阻尼缸的結構如圖1312所示。它采用一根活塞桿將兩活塞串在一起，油缸和氣缸之間用隔板隔開，防止氣體串入油缸中。當氣缸左端進氣時，氣缸將克服負載阻力，帶動油缸向右運動，調節(jié)節(jié)流閥開度就能改變阻尼缸活塞的運動速度 。 圖1312氣液阻尼缸 （10）擺動氣缸 擺動氣缸是一種在小于360角度范圍內做往復擺動的氣缸，它是將壓縮空氣的壓力能轉換成機械能，輸出力矩使機構實現往復擺動。擺動氣缸按結構特點可分為葉片式和活塞式兩種。1）葉片式擺動氣缸 單葉片式擺動氣缸的結構原理如圖1313所示。它是由葉片軸轉子（即輸出軸）、定子、缸體和前后端蓋等部分組成。定子和缸體固定在一起，葉片和轉子聯在一起。在定子

15、上有兩條氣路，當左路進氣時，右路排氣，壓縮空氣推動葉片帶動轉子順時針擺動。反之，作逆時針擺動。葉片式擺動氣缸體積小，重量最輕，但制造精度要求高，密封困難，泄漏是較大，而且動密封接觸面積大，密封件的摩擦阻力損失較大，輸出效率較低，小于80%。因此，在應用上受到限制，一般只用在安裝位置受到限制的場合，如夾具的回轉，閥門開閉及工作臺轉位等。 圖1313 單葉片式擺動氣缸工作原理圖1葉片2轉子3定子4缸體2）活塞式擺動氣缸活塞式擺動氣缸是將活塞的往復運動通過機構轉變?yōu)檩敵鲚S的擺動運動。按結構不同可分為齒輪齒條式、螺桿式和曲柄式等幾種。圖1314 齒輪齒條式擺動氣缸結構原理1齒條組件2彈簧柱銷3滑塊4端

16、蓋5缸體6軸承7軸8活塞9齒輪齒輪齒條式擺動氣缸是通過連接在活塞上的齒條使齒輪回轉的一種擺動氣缸，其結構原理如圖1314所示?；钊麅H作往復直線運動，摩擦損失少，齒輪傳動的效率較高，此擺動氣缸效率可達到95%左右。三、氣缸的技術參數1）氣缸的輸出力氣缸理論輸出力的設計計算與液壓缸類似，可參見液壓缸的設計計算。如雙作用單活塞桿氣缸推力計算如下：理論推力（活塞桿伸出）F t1A1p（13-1）理論拉力（活塞桿縮回）F t2A2p（13-2）式中F t1、F t2氣缸理論輸出力（N）；A1、A2無桿腔、有桿腔活塞面積（m2）；p氣缸工作壓力（Pa）。實際中，由于活塞等運動部件的慣性力以及密封等部分的摩

17、擦力，活塞桿的實際輸出力小于理論推力，稱這個推力為氣缸的實際輸出力。氣缸的效率 是氣缸的實際推力和理論推力的比值，即t F F = （13-3）所以 ()p A F 1= （13-4） 氣缸的效率取決于密封的種類，氣缸內表面和活塞桿加工的狀態(tài)及潤滑狀態(tài)。此外，氣缸的運動速度、排氣腔壓力、外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會對效率產生一定的影響。2）負載率 從對氣缸運行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的。于是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時，常用到負載率的概念。氣缸的負載率定義為%100t F F 氣缸的理論輸出力氣缸的實際負載 （l35） 氣缸的實際負載是由實際工況所決定的，若確定了氣缸

18、負載率，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力，從而可以計算氣缸的缸徑。對于阻性負載，如氣缸用作氣動夾具，負載不產生慣性力，一般選取負載率為0.8；對于慣性負載，如氣缸用來推送工件，負載將產生慣性力，負載率的取值如下 0.65 當氣缸低速運動，v 100 mm/s 時；0.5 當氣缸中速運動，v 100500 mm/s 時；0.35 當氣缸高速運動，v 500 mm/s 時。3）氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動的容積，稱這個容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量。4）氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關的最低工

19、作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數。氣缸的動態(tài)特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數隨時間的變化情況。它能真實地反映氣缸的工作性能。四、氣缸的選型及計算1.氣缸的選型步驟氣缸的選型應根據工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。（1）氣缸缸徑。根據氣缸負載力的大小來確定氣缸的輸出力，由此計算出氣缸的缸徑。（2）氣缸的行程。氣缸的行程與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選用滿行程。（3）氣缸的強度和穩(wěn)定性計算（4）氣缸的安裝形式。氣缸的安裝形式根據安裝位置和使用目的等因素決定。一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構

20、連續(xù)回轉時（如車床、磨床等），應選用回轉氣缸。在活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選用相應的特種氣缸。（5）氣缸的緩沖裝置。根據活塞的速度決定是否應采用緩沖裝置。（6）磁性開關。當氣動系統采用電氣控制方式時，可選用帶磁性開關的氣缸。（7）其它要求。如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需在活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需選用無給油或無油潤滑氣缸。2.氣缸直徑計算氣缸直徑的設計計算需根據其負載大小、運行速度和系統工作壓力來決定。首先，根據氣缸安裝及驅動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向實際負載F ，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率，初步選定氣缸工作壓力

21、（一般為0.4 MPa 0.6 MPa ），再由 F ，計算出氣缸理論出力F t ，最后計算出缸徑及桿徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和桿徑。例題 氣缸推動工件在水平導軌上運動。已知工件等運動件質量為 m 250 kg ，工件與導軌間的摩擦系數 0.25，氣缸行程 s 為 400 mm ，經1.5 s 時間工件運動到位，系統工作壓力p = 0.4 MPa ，試選定氣缸直徑。解：氣缸實際軸向負載F mg 0.25 250 9.81613.13 N氣缸平均速度mm/s 2675.1400=t s v 選定負載率 0.5 則氣缸理論輸出力N 6.12265.013.6131=F F 雙作用氣缸理論

22、推力p D F =2141氣缸直徑 mm 48.624.014.33.122644=p F D t 按標準選定氣缸缸徑為63 mm 。 氣缸的工作原理1.2.1單作用氣缸單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。其原理及結構見圖42.2-2。圖42.2-2單作用氣缸1缸體；2活塞；3彈簧；4活塞桿；單作用氣缸的特點是：1）僅一端進（排）氣，結構簡單，耗氣量小。2）用彈簧力或膜片力等復位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。3）缸內安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸

23、相比，有效行程小一些。4）氣缸復位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進過程中是變化的。由于以上特點，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。1.2.2雙作用氣缸雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實現雙向運動的氣缸。其結構可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛。1）雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。其工作原理見圖42.2-3。缸體固定時，其所帶載荷（如工作臺）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮空氣依次進入氣缸兩腔（一

24、腔進氣另一腔排氣），活塞桿帶動工作臺左右運動，工作臺運動范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設備上?；钊麠U固定時，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺）連成一體，壓縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進入氣缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運動，工作臺的運動范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設備。圖42.2-3雙活塞桿雙作用氣缸a）缸體固定；b）活塞桿固定1缸體；2工作臺；3活塞；4活塞桿；5機架雙活塞桿氣缸因兩端活塞桿直徑相等，故活塞兩側受力面積相等。當輸入壓力、流量相同時，其往返運動輸出力及速度均相等。2）緩沖氣缸對于接近行程末端時速度較高的氣缸，不采取必

25、要措施，活塞就會以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動和損壞機件。為了使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產生沖擊現象。在氣缸兩端加設緩沖裝置，一般稱為緩沖氣缸。緩沖氣缸見圖42.2-4，主要由活塞桿1、活塞2、緩沖柱塞3、單向閥5、節(jié)流閥6、端蓋7等組成。其工作原理是：當活塞在壓縮空氣推動下向右運動時，缸右腔的氣體經柱塞孔4及缸蓋上的氣孔8排出。在活塞運動接近行程末端時，活塞右側的緩沖柱塞3將柱塞孔4堵死、活塞繼續(xù)向右運動時，封在氣缸右腔內的剩余氣體被壓縮，緩慢地通過節(jié)流閥6及氣孔8排出，被壓縮的氣體所產生的壓力能如果與活塞運動所具有的全部能量相平衡，即會取得緩沖效果，使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產生

26、沖擊。調節(jié)節(jié)流閥6閥口開度的大小，即可控制排氣量的多少，從而決定了被壓縮容積（稱緩沖室）內壓力的大小，以調節(jié)緩沖效果。若令活塞反向運動時，從氣孔8輸入壓縮空氣，可直接頂開單向閥5，推動活塞向左運動。如節(jié)流閥6閥口開度固定，不可調節(jié)，即稱為不可調緩沖氣缸。圖42.2-4緩沖氣缸1活塞桿；2活塞；3緩沖柱塞；4柱塞孔；5單向閥6節(jié)流閥；7端蓋；8氣孔氣缸所設緩沖裝置種類很多，上述只是其中之一，當然也可以在氣動回路上采取措施，達到緩沖目的。1.2.3、組合氣缸組合氣缸一般指氣缸與液壓缸相組合形成的氣-液阻尼缸、氣-液增壓缸等。眾所周知，通常氣缸采用的工作介質是壓縮空氣，其特點是動作快，但速度不易控制

27、，當載荷變化較大時，容易產生“爬行”或“自走”現象；而液壓缸采用的工作介質是通常認為不可壓縮的液壓油，其特點是動作不如氣缸快，但速度易于控制，當載荷變化較大時，采用措施得當，一般不會產生“爬行”和“自走”現象。把氣缸與液壓缸巧妙組合起來，取長補短，即成為氣動系統中普遍采用的氣-液阻尼缸。氣-液阻尼缸工作原理見圖42.2-5。實際是氣缸與液壓缸串聯而成，兩活塞固定在同一活塞桿上。液壓缸不用泵供油，只要充滿油即可，其進出口間裝有液壓單向閥、節(jié)流閥及補油杯。當氣缸右端供氣時，氣缸克服載荷帶動液壓缸活塞向左運動（氣缸左端排氣），此時液壓缸左端排油，單向閥關閉，油只能通過節(jié)流閥流入液壓缸右腔及油杯內，這

28、時若將節(jié)流閥閥口開大，則液壓缸左腔排油通暢，兩活塞運動速度就快，反之，若將節(jié)流閥閥口關小，液壓缸左腔排油受阻，兩活塞運動速度會減慢。這樣，調節(jié)節(jié)流閥開口大小，就能控制活塞的運動速度?？梢钥闯?，氣液阻尼缸的輸出力應是氣缸中壓縮空氣產生的力（推力或拉力）與液壓缸中油的阻尼力之差。圖42.2-5 氣-液阻尼缸1節(jié)流閥；2油杯；3單向閥；4液壓缸；5氣缸；6外載荷氣-液阻尼缸的類型有多種。按氣缸與液壓缸的連接形式，可分為串聯型與并聯型兩種。前面所述為串聯型，圖42.2-6為并聯型氣-液阻尼缸。串聯型缸體較長；加工與安裝時對同軸度要求較高；有時兩缸間會產生竄氣竄油現象。并聯型缸體較短、結構緊湊；氣、液缸

29、分置，不會產生竄氣竄油現象；因液壓缸工作壓力可以相當高，液壓缸可制成相當小的直徑（不必與氣缸等直徑）；但因氣、液兩缸安裝在不同軸線上，會產生附加力矩，會增加導軌裝置磨損，也可能產生“爬行”現象。串聯型氣-液阻尼缸還有液壓缸在前或在后之分，液壓缸在后參見圖42.2-5，液壓缸活塞兩端作用面積不等，工作過程中需要儲油或補油，油杯較大。如將液壓缸放在前面（氣缸在后面），則液壓缸兩端都有活塞桿，兩端作用面積相等，除補充泄漏之外就不存在儲油、補油問題，油杯可以很小。圖42.2-6 并聯型氣-液阻尼缸1液壓缸；2氣缸按調速特性可分為：1）慢進慢退式；2）慢進快退式；3）快進慢進快退式。其調速特性及應用見表

30、42.2-3。就氣-液阻尼缸的結構而言，尚可分為多種形式：節(jié)流閥、單向閥單獨設置或裝于缸蓋上；單向閥裝在活塞上（如擋板式單向閥）；缸壁上開孔、開溝槽、缸內滑柱式、機械浮動聯結式、行程閥控制快速趨近式等?；钊嫌袚醢迨絾蜗蜷y的氣-液阻尼缸見圖42.2-7?；钊蠋в袚醢迨絾蜗蜷y，活塞向右運動時，擋板離開活塞，單向閥打開，液壓缸右腔的油通過活塞上的孔（即擋板單向閥孔）流至左腔，實現快退，用活塞上孔的多少和大小來控制快退時的速度?；钊蜃筮\動時，擋板擋住活塞上的孔，單向閥關閉，液壓缸左腔的油經節(jié)流閥流至右腔（經缸外管路）。調節(jié)節(jié)流閥的開度即可調節(jié)活塞慢進的速度。其結構較為簡單，制造加工較方便。圖42

31、.2-8為采用機械浮動聯接的快速趨近式氣-液阻尼缸原理圖?？恳簤焊谆钊麠U端部的T形頂塊與氣缸活塞桿端部的拉鉤間有一空行程s1，實現空程快速趨近，然后再帶動液壓缸活塞，通過節(jié)流阻尼，實現慢進。返程時也是先走空行程s1，再與液壓活塞一起運動，通過單向閥，實現快退。表42.2-3氣-液阻尼缸調速特性及應用調速方式結構示意圖特性曲線作用原理應用雙向節(jié)流調速在氣-液阻尼缸的回油管路裝設可調式節(jié)流閥，使活塞往復運動的速度可調并相同適用于空行程及工作行程都較短的場合（s20mm）單向節(jié)流調速將一單向閥和一節(jié)流閥并聯在調速油路中?；钊蛴疫\動時，單向閥關閉，節(jié)流慢進；活塞向左運動時，單向閥打開，不經節(jié)流快退。

32、適用于空行程較短而工作行程較長的場合快速趨近單向節(jié)流調速將液壓缸的點與點用管路相通，活塞開始向右運動時，右腔油經由fgea回路直接流入端實現快速趨近，當活塞移過點，油只能經節(jié)流閥流入端，實現慢進，活塞向左運動時，單向閥打開，實現快退。由于快速趨近，節(jié)省了空程時間，提高了勞動生產率。是各種機床、設備最常用的方式圖42.2-7活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸圖42.2-8浮動聯接氣-液阻尼缸原理圖1-氣缸；2頂絲；3T形頂塊；4拉鉤；5液壓缸1圖42.2-9是又一種浮動聯接氣-液阻尼缸。與前者的區(qū)別在于：T形頂塊和拉鉤裝設位置不同，前者設置在缸外部。后者設置在氣缸活塞桿內，結構緊湊但不易調整空行

33、程s1（前者調節(jié)頂絲即可方便調節(jié)s1的大小）。1.2.4 特殊氣缸（1）沖擊氣缸圖42.2-9 浮動聯接氣-液阻尼缸沖擊氣缸是把壓縮空氣的能量轉化為活塞、活塞桿高速運動的能量，利用此動能去做功。沖擊氣缸分普通型和快排型兩種。1）普通型沖擊氣缸普通型沖擊氣缸的結構見圖42.2-10。與普通氣缸相比，此種沖擊氣缸增設了蓄氣缸1和帶流線型噴氣口4及具有排氣孔3的中蓋2。其工作原理及工作過程可簡述為如下五個階段（見圖42.2-11）：第一階段：復位段。見圖42.2-10和圖42.2-11a，接通氣源，換向閥處復位狀態(tài)，孔A進氣，孔B排氣，活塞5在壓差的作用下，克服密封阻力及運動部件重量而上移，借助活塞

34、上的密封膠墊封住中蓋上的噴氣口4。中蓋和活塞之間的環(huán)形空間C經過排氣小孔3與大氣相通。最后，活塞有桿腔壓力升高至氣源壓力，蓄氣缸內壓力降至大氣壓力。第二階段：儲能段。見圖42.2-10和圖42.2-11b，換向閥換向，B孔進氣充入蓄氣缸腔內，A孔排氣。由于蓄氣缸腔內壓力作用在活塞上的面積只是噴氣口4的面積，它比有桿腔壓力作用在活塞上的面積要小得多，故只有待蓄氣缸內壓力上升，有桿腔壓力下降，直到下列力平衡方程成立時，活塞才開始移動。式中 d中蓋噴氣口直徑（m）；p30活塞開始移動瞬時蓄氣缸腔內壓力（絕對壓力）（Pa）；p20活塞開始移動瞬時有桿腔內壓力（絕對壓力）（Pa）；G運動部件（活塞、活塞

35、桿及錘頭號模具等）所受的重力（N）；D活塞直徑（m）；d1活塞桿直徑（m）；F0活塞開始移動瞬時的密封摩擦力（N）。若不計式（42.2-1）中G和F0項，且令d=d1，則當時，活塞才開始移動。這里的p20、p30均為絕對壓力?？梢娀钊_始移動瞬時，蓄氣缸腔與有桿腔的壓力差很大。這一點很明顯地與普通氣缸不同。圖42.2-10 普通型沖擊氣缸第三階段：沖擊段?；钊_始移動瞬時，蓄氣缸腔內壓力p30可認為已達氣源壓力ps，同時，容積很小的無桿腔（包括環(huán)形空間C）通過排氣孔3與大氣相通，故無桿腔壓力p10等于大氣壓力pa。由于pa/ps大于臨界壓力比0.528，所以活塞開始移動后，在最小流通截面處（噴

36、氣口與活塞之間的環(huán)形面）為聲速流動，使無桿腔壓力急劇增加，直至與蓄氣缸腔內壓力平衡。該平衡壓力略低于氣源壓力。以上可以稱為沖擊段的第I區(qū)段。第I區(qū)段的作用時間極短（只有幾毫秒）。在第I區(qū)段，有桿腔壓力變化很小，故第I區(qū)段末，無桿腔壓力p1（作用在活塞全面積上）比有桿腔壓力p2（作用在活塞桿側的環(huán)狀面積上）大得多，活塞在這樣大的壓差力作用下，獲得很高的運動加速度，使活塞高速運動，即進行沖擊。在此過程B口仍在進氣，蓄氣缸腔至無桿腔已連通且壓力相等，可認為蓄氣-無桿腔內為略帶充氣的絕熱膨脹過程。同時有桿腔排氣孔A通流面積有限，活塞高速沖擊勢必造成有桿腔內氣體迅速壓縮（排氣不暢），有桿腔壓力會迅速升高

37、（可能高于氣源壓力）這必將引起活塞減速，直至下降到速度為0。以上可稱為沖擊段的第區(qū)段?？烧J為第區(qū)段的有桿腔內為邊排氣的絕熱壓縮過程。整個沖擊段時間很短，約幾十毫秒。見圖42.2-11c。圖42.2-11 普通型沖擊氣缸的工作原理1蓄氣缸；2中蓋；3排氣孔；4噴氣口；5活塞第四階段：彈跳段。在沖擊段之后，從能量觀點來說，蓄氣缸腔內壓力能轉化成活塞動能，而活塞的部分動能又轉化成有桿腔的壓力能，結果造成有桿腔壓力比蓄氣-無桿腔壓力還高，即形成“氣墊”，使活塞產生反向運動，結果又會使蓄氣-無桿腔壓力增加，且又大于有桿腔壓力。如此便出現活塞在缸體內來回往復運動即彈跳。直至活塞兩側壓力差克服不了活塞阻力不

38、能再發(fā)生彈跳為止。待有桿腔氣體由A排空后，活塞便下行至終點。第五階段：耗能段?；钊滦兄两K點后，如換向閥不及時復位，則蓄氣-無桿腔內會繼續(xù)充氣直至達到氣源壓力。再復位時，充入的這部分氣體又需全部排掉?？梢娺@種充氣不能作用有功，故稱之為耗能段。實際使用時應避免此段（令換向閥及時換向返回復位段）。對內徑D=90mm的氣缸，在氣源壓力0.65MPa下進行實驗，所得沖擊氣缸特性曲線見圖42.2-12。上述分析基本與特性曲線相符。對沖擊段的分析可以看出，很大的運動加速使活塞產生很大的運動速度，但由于必須克服有桿腔不斷增加的背壓力及摩擦力，則活塞速度又要減慢，因此，在某個沖程處，運動速度必達最大值，此時的

39、沖擊能也達最大值。各種沖擊作業(yè)應在這個沖程附近進行。沖擊氣缸在實際工作時，錘頭模具撞擊工件作完功，一般就借助行程開關發(fā)出信號使換向閥復位換向，缸即從沖擊段直接轉為復位段。這種狀態(tài)可認為不存在彈跳段和耗能段。2）快排型沖擊氣缸由上述普通型沖擊氣缸原理可見，其一部分能量（有時是較大部分能量）被消耗于克服背壓（即p2）做功，因而沖擊能沒有充分利用。假如沖擊一開始，就讓有桿腔氣體全排空，即使有桿腔壓力降至大氣壓力，則沖擊過程中，可節(jié)省大量的能量，而使沖擊氣缸發(fā)揮更大的作用，輸出更大的沖擊能。這種在沖擊過程中，有桿腔壓力接近于大氣壓力的沖擊氣缸，稱為快排型沖擊氣缸。其結構見圖42.2-13a?？炫判蜎_擊

40、氣缸是在普通型沖擊氣缸的下部增加了“快排機構”構成?？炫艡C構是由快排導向蓋1、快排缸體4、快排活塞3、密封膠墊2等零件組成?？炫判蜎_擊氣缸的氣控回路見圖42.2-13b。接通氣源，通過閥F1同時向K1、K3充氣，K2通大氣。閥F1輸出口A用直管與K1孔連通，而用彎管與K3孔連通，彎管氣阻大于直管氣阻。這樣，壓縮空氣先經K1使快排活塞3推到上邊，由快排活塞3與密封膠墊2一起切斷有桿腔與排氣口T的通道。然后經K3孔向有桿腔進氣，蓄氣一無桿腔氣體經K4孔通過閥F2排氣，則活塞上移。當活塞封住中蓋噴氣口時，裝在錘頭上的壓塊觸動推桿6，切換閥F3，發(fā)出信號控制閥F2使之切換，這樣氣源便經閥F2和K4孔向

41、蓄氣腔內充氣，一直充至氣源壓力。沖擊工作開始時，使閥F1切換，則K2進氣，K1和K3排氣，快排活塞下移，有桿腔的壓縮空氣便通過快排導向蓋1上的多個圓孔（8個），再經過快排缸體4上的多個方孔T（10余個）及K3直接排至大氣中。因為上述多個圓孔和方孔的通流面積遠遠大于K3的通流面積，所以有桿腔的壓力可以在極短的時間內降低到接近于大氣壓力。當降到一定壓力時，活塞便開始下移。錘頭上壓塊便離開行程閥F3的推桿6，閥3在彈簧的作用下復位。由于接有氣阻7和氣容8，閥3雖然復位，但F2卻延時復位，這就保證了蓄氣缸腔內的壓縮空氣用來完成使活塞迅速向下沖擊的工作。否則，若F3復位，F2同時復位的話，蓄氣缸腔內壓縮

42、空氣就會在錘頭沒有運動到行程終點之前已經通過K4孔和閥F2排氣了，所以當錘頭開始沖擊后，F2的復位動作需延時幾十毫秒。因所需延時時間不長，沖擊缸沖擊時間又很短，往往不用氣阻、氣容也可以，只要閥F2的換向時間比沖擊時間長就可以了。在活塞向下沖擊的過程中，由于有桿腔氣體能充分地被排空，故不存在普通型沖擊氣缸有桿腔出現的較大背壓，因而快排型沖擊氣缸的沖擊能是同尺寸的普通型沖擊氣缸沖擊能的34倍。（2）數字氣缸它由活塞1、缸體2、活塞桿3等件組成?；钊挠叶擞蠺字頭，活塞的左端有凹形孔，后面活塞的T字頭裝入前面活塞的凹形孔內，由于缸體的限制，T字頭只能在凹形孔內沿缸軸向運動，而兩者不能脫開，若干活塞如

43、此順序串聯置于缸體內，T字頭在凹形孔中左右可移動的范圍就是此活塞的行程量。不同的進氣孔A1Ai（可能是A1，或是A1和A2，或A1、A2和A3，還可能是A1和A3，或A2和A3等等）輸入壓縮空氣（0.40.8MPa）時，相應的活塞就會向右移動，每個活塞的向右移動都可推動活塞桿3向右移動，因此，活塞桿3每次向右移動的總距離等于各個活塞行程量的總和。這里B孔始終與低壓氣源相通（0.050.1MPa），當A1Ai孔排氣時，在低壓氣的作用下，活塞會自動退回原位。各活塞的行程大小，可根據需要的總行程s按幾何級數由小到大排列選取。設s=35mm，采用3個活塞，則各活塞的行程分別取1=5mm；2=10mm；

44、3=20mm。如s=31.5mm，可用6個活塞，則1、2、36分別設計為0.5、1、2、4、8、16mm，由這些數值組合起來，就可在0.531.5mm范圍內得到0.5mm整數倍的任意輸出位移量。而這里的1、2、3i可以根據需要設計成各種不同數列，就可以得到各種所需數值的行程量。（3）回轉氣缸主要由導氣頭、缸體、活塞、活塞桿組成。這種氣缸的缸體3連同缸蓋6及導氣頭芯10被其他動力（如車床主軸）攜帶回轉，活塞4及活塞桿1只能作往復直線運動，導氣頭體9外接管路，固定不動。固轉氣缸的結構如圖42.2-15b所示。為增大其輸出力采用兩個活塞串聯在一根活塞桿上，這樣其輸出力比單活塞也增大約一倍，且可減小氣

45、缸尺寸，導氣頭體與導氣頭芯因需相對轉動，裝有滾動軸承，并以研配間隙密封，應設油杯潤滑以減少摩擦，避免燒損或卡死?；剞D氣缸主要用于機床夾具和線材卷曲等裝置上。（4）撓性氣缸撓性氣缸是以撓性軟管作為缸筒的氣缸。常用撓性氣缸有兩種。一種是普通撓性氣缸見圖42.2-16，由活塞、活塞桿及撓性軟管缸筒組成。一般都是單作用活塞氣缸，活塞的回程靠其他外力。其特點是安裝空間小，行程可較長。第二種撓性氣缸是滾子撓性氣缸見圖42.2-17。由夾持滾子代替活塞及活塞桿，夾持滾子設在撓性缸筒外表面，A端進氣時，左端撓性筒膨脹，B端排氣，缸左端收縮，夾持在缸筒外部的滾子在膨脹端的作用下，向右移動，滾子夾帶動載荷運動?？?/p>

46、稱為撓性筒滾子氣缸。這種氣缸的特點是所占空間小，輸出力較小，載荷率較低，可實現雙作用。（5）鋼索式氣缸鋼索式氣缸見圖42.2-18，是以柔軟的、彎曲性大的鋼絲繩代替剛性活塞桿的一種氣缸?；钊c鋼絲繩連在一起，活塞在壓縮空氣推動下往復運動，鋼絲繩帶動載荷運動，安裝兩個滑輪，可使活塞與載荷的運動方向相反。這種氣缸的特點是可制成行程很長的氣缸，如制成直徑為25mm ，行程為6m左右的氣缸也不困難。鋼索與導向套間易產生泄漏。懶蟲回答采納率:24.5% 2021-03-14 20:56一、四行程汽油發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作須經過進氣，把可燃混合氣(或新鮮空氣)引入氣缸；然后將進入氣缸的可燃混合氣壓縮，壓

47、縮接近終點時點燃可燃混合氣；可燃混合氣著火燃燒，膨脹推動活塞下行實現對外作功；最后排出燃燒后的廢氣。進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。把這四個過程叫做發(fā)動機的一個工作循環(huán)，工作循環(huán)不斷地重復，就實現了能量轉換，使發(fā)動機能夠連續(xù)運轉。1、進氣行程活塞在曲軸帶動下從上止點向下止點運動，這時排氣門關閉，進氣門打開。隨著活塞下移，氣缸內容積增大，壓力減小，在氣缸內形成一定的真空度，空氣和汽油混合物通過進氣門被吸入氣缸，并在氣缸內進一步形成可燃混合氣。2、壓縮行程：進氣結束終了，曲軸繼續(xù)旋轉，帶動活塞從下止點向上止點運動，這時進、排氣門均關閉，氣缸內成為封閉容積，隨著活塞移動，氣缸容積不斷減小，可燃混合氣

48、受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當活塞到達上止點時壓縮行程結束。3、做功行程;做功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關閉。當活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，安裝在氣缸蓋上的火花塞產生電火花，點燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，同時放出大量的熱能。燃燒氣體的體積急劇膨脹，溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達3.06.5MPa，最高溫度可達22002800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點移動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械能，除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉外，其余用于對外做功。隨著活塞向下運動，氣缸內容積增加，氣體壓力和溫度逐漸降低，當活塞

49、運動到下止點時，做功行程結束，氣體壓力降低到0.350.5MPa，氣體溫度降低到12001500K。4、排氣行程：可燃混合氣在氣缸內燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進行下一個進氣行程。排氣行程開始時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，曲軸通過連桿帶動活塞由下止點向上止點運動時，此時廢氣在自身生剩余壓力和在活塞的推動下，經排氣門排出氣缸之外?；钊竭^上止點后，排氣門關閉，排氣行程結束。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.12MPa，溫度約為9001100K。曲軸繼續(xù)旋轉，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C經過進氣、壓縮、作功

50、、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復運動了四個行程，相應地曲軸旋轉了兩圈。實際汽油機的進氣過程中，進氣門打開。在排氣行程中，是排氣門早于下止點開啟，遲于上止點關閉。進氣門早開晚關的目的是為了增加進入氣缸的混合氣量，排氣門早開晚關的目的是為了減少氣缸內的殘余廢氣量。減少殘余廢氣量，會相應增加進氣量。二、四行程柴油機的工作原理四行程柴油機和四行程汽油機的工作過程一樣，每一個工作循環(huán)同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣四個行程，但由于柴油機使用的燃料是柴油，柴油與汽油有較大的差別，柴油粘度大，不易蒸發(fā)，自燃溫度低，故可燃混合氣的形成，著火方式，燃燒過程以及氣體溫度壓力的變化都和汽油機

51、不同.四沖程柴油機工作原理如下：1、進氣沖程與汽油機相比，進入柴油機汽缸的不是可燃混合氣而是純空氣。進氣行程結束時，氣體壓力為80 -90kpa，溫度為310-350K。2、壓縮沖程壓縮的是純空氣，由于柴油機壓縮比大，壓縮終了時氣體的溫度和壓力比汽油機高。壓力約為3000-5000kpa,溫度約為800-1000k。3、做工沖程壓縮行程結束，高壓柴油經噴油器呈霧狀噴入汽缸，迅速汽化并與空氣形成混合氣。由于壓縮終了汽缸內溫度遠高于柴油的自然溫度(500K左右)柴油立即自行著火燃燒。因此，柴油機沒有點火系統。燃燒最高壓力為5000-10000kpa，最高溫度約為1800-2200K。匿名回答采納率

52、:6.5% 2021-03-14 20:57第一步叫做【進氣沖程】，其過程是將進氣閥打開，活塞下降，汽缸吸入汽油和空氣的混合物。第二步叫做【壓縮沖程】，這一步的過程是將進氣閥關閉，活塞上升，混合物被壓縮在活塞上的小空間里?！緞恿_程】是第三步，此時汽缸上的火花塞的火花會令混合物燃燒，產生的熱氣體膨脹，迫使活塞下降?！九艢鉀_程】是四沖程引擎的最后一步，這時排氣閥會打開，活塞上升，燃燒過的氣體（廢氣）被排出汽缸。相較于二沖程引擎，四沖程的結構較為復雜。它擁有活瓣及凸輪軸，至少要有進氣活瓣、排氣活瓣及凸輪軸各一。因為它的容積效率較低，所以兩種引擎在相同掃氣容積下，它會有較少之輸出功率。但它有穩(wěn)定的扭力及馬力輸出，所以它適用于道路的車輛和船只。雖然它提升轉數較慢，它不能算是真的問題。其實，轉數提升緩慢可以以減輕飛輪的重量、活塞的重量及曲軸的重量來解決汽油機的