气动元件符号气动元件符号.pdf

气压传动概论和气体力学基础1 气动元、辅件图形符号（见表 42.1-1）表 42.1-1 气动元、辅件图形符号类别名称符号类别名称符号连接管路交叉管路双向定量气马达软性管路连续放气单向变量气马达间断放气单向放气双向变量气马达不带连接措施摆动气马达排气口带连接措施不带单向阀单活塞杆气缸快换接头带单向阀单通路单作用气缸伸缩缸气路连接及接头旋转接头三通路单活塞杆气缸气压源气源、 电动机、 气马达及气缸电动机气源、电动机、气马达及气缸双作用气缸双活塞杆气缸原动机（电 动机除外）不可调单向缓冲缸单向定量气马达可调单向缓冲缸类别名称符号类别名称符号不可调双 向缓冲缸单作用 电磁铁可调双向 缓冲缸双作用 电磁铁双作用伸缩缸单作用可调电磁操纵 （比例电磁铁等）气-液转换器直线运动电气控制双作用可调电磁操纵 （力矩马达）气源、 电动机、 气马达及气缸增压器电气控制旋转运动电气控制电动机 操纵一般手控加压或泄压控制人力控制按钮式压力控制阀直接压力控制差动控制拉钮式内部压力控制按-拉式外部压力控制手柄式气压先导控制踏板式气压-液压先导控制双向踏板式顶杆式先导控制（间接压力控制）电磁气压先导控制可变行程控制式弹簧控制式直动型减压阀（不带溢流）滚轮式单向滚轮式减压阀溢流减 压阀类别名称符号类别名称符号内部压力控制压力控制阀顺序阀 外部压力控制方向控制阀换向阀二位三通换向阀内部压力控制二位四通换向阀溢流阀外部压力控制二位五通换向阀不可调节流阀三位三通换向阀可调节流阀三位四通换向阀可调单向节流阀三位五通换向阀减速阀三位六通换向阀详细符号简化 符号带消声器 的节流阀无弹簧流量控制阀截止阀单向阀非弹簧常闭式气控单向阀 （带弹簧）方向控制阀换向阀二位二通阀常开式单向型控制或门型梭阀类别名称符号类别名称符号与门型梭阀气罐方向控制阀单向型控制阀快速排气阀气源调节装置人工排出压力指示器压力计分水排水器自动排出压差计人工排出压力检测器脉冲计数器流量计空气过滤器自动排出流量检测器累计流量计转速仪人工排出转矩仪压力继电器除油器自动排出行程开关辅 件 及其 它 装置空气干燥器辅件及其它装置模拟传感器油雾器消声器辅助气瓶报警器气缸1 概述1.1 气缸的分类普通气缸的结构组成见图 42.2-1。

主要由前盖、后盖 9、活塞 6、活塞杆 4、缸筒 5 其他一些零件组成气缸的种类很多一般按压缩空气作用在活塞面上的方向、结构特征和安装方式来分类气缸的类型及安装形式见表 42.2-1、2图 42.2-1 普通气缸1—组合防尘圈；—前端盖；3—轴用 YX密封圈；4—活塞杆；5—缸筒；6—活塞；7—孔用 YX密封圈；8—缓冲调节阀；9—后端盖表 42.2-1 气缸的类型类别名称简图特点柱塞式气缸压缩空气只能使柱塞向一个方向运动；借助外力或重力复位压缩空气只能使活塞向一个方向运动；借助外力或重力复位活塞式气缸压缩空气只能使活塞向一个方向运动；借助弹簧力复位；用于行程较小场合单作用气缸薄膜式气缸以膜片代替活塞的气缸单向作用；借助弹簧力复位；行程短；结构简单，缸体内壁不须加工；须按行程比例增大直径若无弹簧，用压缩空气复位，即为双向作用薄膜式气缸行程较长的薄膜式气缸膜片受到滚压，常称滚压（风箱）式气缸普通气缸利用压缩空气使活塞向两个方向运动，活塞行程可根据实际需要选定，双向作用的力和速度不同双活塞杆气缸压缩空气可使活塞向两个方向运动，且其速度和行程都相等不可调缓冲气缸设有缓冲装置以使活塞临近行程终点时减速，防止冲击，缓冲效果不可调整双作用气缸可调缓冲气缸缓冲装置的减速和缓冲效果可根据需要调整差动气缸气缸活塞两端有效面积差较大，利用压力差原理使活塞往复运动，工作时活塞杆侧始终通以压缩空气双活塞气缸两个活塞同时向相反方向运动多位气缸活塞杆沿行程长度方向可在多个位置停留，图示结构有四个位置串联气缸在一根活塞杆上串联多个活塞，可获得和各活塞有效面积总和成正比的输出力冲击气缸利用突然大量供气和快速排气相结合的方法得到活塞杆的快速冲击运动，用于切断、冲孔、打入工件等数字气缸将若干个活塞沿轴向依次装在一起，每个活塞的行程由小到大，按几何级数增加回转气缸进排气导管和导气头固定而气缸本体可相对转动。

用于机床夹具和线材卷曲装置上伺服气缸将输入的气压信号成比例地转换为活塞杆的机械位移用于自动调节系统中挠性气缸缸筒由挠性材料制成，由夹住缸筒的滚子代替活塞用于输出力小，占地空间小，行程较长的场合，缸筒可适当弯曲特殊气缸钢索式气缸以钢丝绳代替刚性活塞杆的一种气缸，用于小直径，特长行程的场合增压气缸活塞杆面积不相等，根据力平衡原理，可由小活塞端输出高压气体气-液增压缸液体是不可压缩的，根据力的平衡原理，利用两两相连活塞面积的不等，压缩空气驱动大活塞，小活塞便可输出相应比例的高压液体组合气缸气-液阻尼缸利用液体不可压缩的性能及液体流量易于控制的优点，获得活塞杆的稳速运动气缸的工作原理1.2.1 单作用气缸单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等其原理及结构见图 42.2-2图 42.2-2 单作用气缸1—缸体；2—活塞；3—弹簧；4—活塞杆；单作用气缸的特点是：1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。

4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合1.2.2 双作用气缸双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等此类气缸使用最为广泛1）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种其工作原理见图 42.2-3缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程 s 的 3 倍安装所占空间大，一般用于小型设备上活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程 s 的 2 倍适用于中、大型设备图 42.2-3双活塞杆双作用气缸a）缸体固定；b）活塞杆固定1—缸体；2—工作台；3—活塞；4—活塞杆；5—机架双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。

当输入压力、流量相同时，其往返运动输出力及速度均相等2）缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸缓冲气缸见图 42.2-4，主要由活塞杆 1、活塞 2、缓冲柱塞 3、单向阀 5、节流阀 6、端盖 7 等组成其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔 4 及缸盖上的气孔 8 排出在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞 3 将柱塞孔 4 堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀 6 及气孔 8 排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击调节节流阀 6 阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果若令活塞反向运动时，从气孔 8 输入压缩空气，可直接顶开单向阀 5，推动活塞向左运动如节流阀 6 阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸图 42.2-4缓冲气缸1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向阀6—节流阀；7—端盖；8—气孔气缸所设缓冲装置种类很多，上述只是其中之一，当然也可以在气动回路上采取措施，达到缓冲目的。

1.2.3 组合气缸组合气缸一般指气缸与液压缸相组合形成的气-液阻尼缸、气-液增压缸等众所周知，通常气缸采用的工作介质是压缩空气，其特点是动作快，但速度不易控制，当载荷变化较大时，容易产生“爬行”或“自走”现象；而液压缸采用的工作介质是通常认为不可压缩的液压油，其特点是动作不如气缸快，但速度易于控制，当载荷变化较大时，采用措施得当，一般不会产生“爬行”和“自走”现象把气缸与液压缸巧妙组合起来，取长补短，即成为气动系统中普遍采用的气-液阻尼缸气-液阻尼缸工作原理见图 42.2-5实际是气缸与液压缸串联而成，两活塞固定在同一活塞杆上液压缸不用泵供油，只要充满油即可，其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补油杯当气缸右端供气时，气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动（气缸左端排气），此时液压缸左端排油，单向阀关闭，油只能通过节流阀流入液压缸右腔及油杯内，这时若将节流阀阀口开大，则液压缸左腔排油通畅，两活塞运动速度就快，反之，若将节流阀阀口关小，液压缸左腔排油受阻，两活塞运动速度会减慢这样，调节节流阀开口大小，就能控制活塞的运动速度可以看出，气液阻尼缸的输出力应是气缸中压缩空气产生的力（推力或拉力）与液压缸中油的阻尼力之差。

图 42.2-5 气-液阻尼缸1—节流阀；2—油杯；3—单向阀；4—液压缸；5—气缸；6—外载荷气-液阻尼缸的类型有多种按气缸与液压缸的连接形式，可分为串联型与并联型两种前面所述为串联型，图 42.2-6 为并联型气-液阻尼缸串联型缸体较长；加工与安装时对同轴度要求较高；有时两缸间会产生窜气窜油现象并联型缸体较短、结构紧凑；气、液缸分置，不会产生窜气窜油现象；因液压缸工作压力可以相当高，液压缸可制成相当小的直径（不必与气缸等直径）；但因气、液两缸安装在不同轴线上，会产生附加力矩，会增加导轨装置磨损，也可能产生“爬行”现象串联型气-液阻尼缸还有液压缸在前或在后之分，液压缸在后参见图 42.2-5，液压缸活塞两端作用面积不等，工作过程中需要储油或补油，油杯较大如将液压缸放在前面（气缸在后面），则液压缸两端都有活塞杆，两端作用面积相等，除补充泄漏之外就不存在储油、补油问题，油杯可以很小图 42.2-6 并联型气-液阻尼缸1—液压缸；2—气缸按调速特性可分为：1）慢进慢退式；2）慢进快退式；3）快进慢进快退式其调速特性及应用见表 42.2-3就气-液阻尼缸的结构而言，尚可分为多种形式：节流阀、单向阀单独设置或装于缸盖上；单向阀装在活塞上（如挡板式单向阀）；缸壁上开孔、开沟槽、缸内滑柱式、机械浮动联结式、行程阀控制快速趋近式等。

活塞上有挡板式单向阀的气-液阻尼缸见图 42.2-7活塞上带有挡板式单向阀，活塞向右运动时，挡板离开活塞，单向阀打开，液压缸右腔的油通过活塞上的孔（即挡板单向阀孔）流至左腔，实现快退，用活塞上孔的多少和大小来控制快退时的速度活塞向左运动时，挡板挡住活塞上的孔，单向阀关闭，液压缸左腔的油经节流阀流至右腔（经缸外管路）调节节流阀的开度即可调节活塞慢进的速度其结构较为简单，制造加工较方便图 42.2-8 为采用机械浮动联接的快速趋近式气-液阻尼缸原理图靠液压缸活塞杆端部的 T 形顶块与气缸活塞杆端部的拉钩间有一空行程 s1，实现空程快速趋近，然后再带动液压缸活塞，通过节流阻尼，实现慢进返程时也是先走空行程 s1，再与液压活塞一起运动，通过单向阀，实现快退表 42.2-3气-液阻尼缸调速特性及应用调速方式结构示意图特性曲线作用原理应用双向节流调速在气-液阻尼缸的回油管路装设可调式节流阀，使活塞往复运动的速度可调并相同适用于空行程及工作行程都较短的场合（s＜20mm）单向节流调速将一单向阀和一节流阀并联在调速油路中活塞向右运动时， 单向阀关闭， 节流慢进；活塞向左运动时，单向阀打开，不经节流快退。

适用于空行程较短而工作行程较长的场合快速趋近单向节流调速将液压缸的 ƒ 点与 α 点用管路相通，活塞开始向右运动时，右腔油经由 fgea 回路直接流入 α 端实现快速趋近，当活塞移过 ƒ 点，油只能经节流阀流入 α 端，实现慢进，活塞向左运动时，单向阀打开，实现快退由于快速趋近， 节省了空程时间， 提高了劳动生产率 是各种机床、 设备最常用的方式图 42.2-7活塞上有挡板式单向阀的气-液阻尼缸图 42.2-8 浮动联接气-液阻尼缸原理图1—气缸；2—顶丝；3—T 形顶块；4—拉钩；5—液压缸图 42.2-9 是又一种浮动联接气-液阻尼缸与前者的区别在于：T 形顶块和拉钩装设位置不同，前者设置在缸外部后者设置在气缸活塞杆内，结构紧凑但不易调整空行程 s1（前者调节顶丝即可方便调节 s1的大小）1.2.4 特殊气缸（1）冲击气缸图 42.2-9 浮动联接气-液阻尼缸冲击气缸是把压缩空气的能量转化为活塞、活塞杆高速运动的能量，利用此动能去做功冲击气缸分普通型和快排型两种1）普通型冲击气缸普通型冲击气缸的结构见图 42.2-10与普通气缸相比，此种冲击气缸增设了蓄气缸 1 和带流线型喷气口 4 及具有排气孔 3 的中盖 2。

其工作原理及工作过程可简述为如下五个阶段（见图 42.2-11）：第一阶段：复位段见图 42.2-10 和图 42.2-11a，接通气源，换向阀处复位状态，孔 A 进气，孔 B 排气，活塞 5 在压差的作用下，克服密封阻力及运动部件重量而上移，借助活塞上的密封胶垫封住中盖上的喷气口 4中盖和活塞之间的环形空间 C 经过排气小孔 3 与大气相通最后，活塞有杆腔压力升高至气源压力，蓄气缸内压力降至大气压力第二阶段：储能段见图 42.2-10 和图 42.2-11b，换向阀换向，B 孔进气充入蓄气缸腔内，A 孔排气由于蓄气缸腔内压力作用在活塞上的面积只是喷气口 4 的面积，它比有杆腔压力作用在活塞上的面积要小得多，故只有待蓄气缸内压力上升，有杆腔压力下降，直到下列力平衡方程成立时，活塞才开始移动式中 d——中盖喷气口直径（m）；p30——活塞开始移动瞬时蓄气缸腔内压力（绝对压力）（Pa）；p20——活塞开始移动瞬时有杆腔内压力（绝对压力）（Pa）；G——运动部件（活塞、活塞杆及锤头号模具等）所受的重力（N）；D——活塞直径（m）；d1——活塞杆直径（m）；Fƒ0——活塞开始移动瞬时的密封摩擦力（N）。

若不计式（42.2-1）中 G 和 Fƒ0项，且令 d=d1，，则当时，活塞才开始移动这里的 p20、p30均为绝对压力可见活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔与有杆腔的压力差很大这一点很明显地与普通气缸不同图 42.2-10 普通型冲击气缸第三阶段：冲击段活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔内压力 p30可认为已达气源压力 ps，同时，容积很小的无杆腔 （包括环形空间 C） 通过排气孔 3与大气相通， 故无杆腔压力 p10等于大气压力 pa 由于 pa/ps大于临界压力比 0.528，所以活塞开始移动后，在最小流通截面处（喷气口与活塞之间的环形面）为声速流动，使无杆腔压力急剧增加，直至与蓄气缸腔内压力平衡该平衡压力略低于气源压力以上可以称为冲击段的第 I 区段第 I 区段的作用时间极短（只有几毫秒）在第 I 区段，有杆腔压力变化很小，故第 I 区段末，无杆腔压力 p1（作用在活塞全面积上）比有杆腔压力 p2（作用在活塞杆侧的环状面积上）大得多，活塞在这样大的压差力作用下，获得很高的运动加速度，使活塞高速运动，即进行冲击在此过程 B 口仍在进气，蓄气缸腔至无杆腔已连通且压力相等，可认为蓄气-无杆腔内为略带充气的绝热膨胀过程。

同时有杆腔排气孔 A 通流面积有限，活塞高速冲击势必造成有杆腔内气体迅速压缩（排气不畅），有杆腔压力会迅速升高（可能高于气源压力）这必将引起活塞减速，直至下降到速度为 0以上可称为冲击段的第Ⅱ区段可认为第Ⅱ区段的有杆腔内为边排气的绝热压缩过程整个冲击段时间很短，约几十毫秒见图 42.2-11c图 42.2-11 普通型冲击气缸的工作原理1—蓄气缸；2—中盖；3—排气孔；4—喷气口；5—活塞第四阶段：弹跳段在冲击段之后，从能量观点来说，蓄气缸腔内压力能转化成活塞动能，而活塞的部分动能又转化成有杆腔的压力能，结果造成有杆腔压力比蓄气-无杆腔压力还高，即形成“气垫”，使活塞产生反向运动，结果又会使蓄气-无杆腔压力增加，且又大于有杆腔压力如此便出现活塞在缸体内来回往复运动—即弹跳直至活塞两侧压力差克服不了活塞阻力不能再发生弹跳为止待有杆腔气体由 A 排空后，活塞便下行至终点第五阶段：耗能段活塞下行至终点后，如换向阀不及时复位，则蓄气-无杆腔内会继续充气直至达到气源压力再复位时，充入的这部分气体又需全部排掉可见这种充气不能作用有功，故称之为耗能段实际使用时应避免此段（令换向阀及时换向返回复位段）。

对内径 D=90mm 的气缸，在气源压力 0.65MPa 下进行实验，所得冲击气缸特性曲线见图 42.2-12上述分析基本与特性曲线相符对冲击段的分析可以看出，很大的运动加速使活塞产生很大的运动速度，但由于必须克服有杆腔不断增加的背压力及摩擦力，则活塞速度又要减慢，因此，在某个冲程处，运动速度必达最大值，此时的冲击能也达最大值各种冲击作业应在这个冲程附近进行（参见图 42.2-11c）冲击气缸在实际工作时，锤头模具撞击工件作完功，一般就借助行程开关发出信号使换向阀复位换向，缸即从冲击段直接转为复位段这种状态可认为不存在弹跳段和耗能段2）快排型冲击气缸由上述普通型冲击气缸原理可见，其一部分能量（有时是较大部分能量）被消耗于克服背压（即 p2）做功，因而冲击能没有充分利用假如冲击一开始，就让有杆腔气体全排空，即使有杆腔压力降至大气压力，则冲击过程中，可节省大量的能量，而使冲击气缸发挥更大的作用，输出更大的冲击能这种在冲击过程中，有杆腔压力接近于大气压力的冲击气缸，称为快排型冲击气缸其结构见图 42.2-13a快排型冲击气缸是在普通型冲击气缸的下部增加了“快排机构”构成快排机构是由快排导向盖 1、快排缸体4、快排活塞 3、密封胶垫 2 等零件组成。

快排型冲击气缸的气控回路见图 42.2-13b接通气源，通过阀 F1同时向 K1、K3充气，K2通大气阀 F1输出口A 用直管与 K1孔连通，而用弯管与 K3孔连通，弯管气阻大于直管气阻这样，压缩空气先经 K1使快排活塞 3 推到上边，由快排活塞 3 与密封胶垫 2 一起切断有杆腔与排气口 T 的通道然后经 K3孔向有杆腔进气，蓄气一无杆腔气体经 K4孔通过阀 F2排气，则活塞上移当活塞封住中盖喷气口时，装在锤头上的压块触动推杆 6，切换阀 F3，发出信号控制阀 F2使之切换，这样气源便经阀 F2和 K4孔向蓄气腔内充气，一直充至气源压力图 42.2-12冲击气缸特性曲线图 42.2-13 快排型冲击气缸结构及控制回路a）结构图；b）控制回路1—快排导向盖；2—密封胶垫；3—快排活塞；4—快排缸体；5—中盖T— 方孔；C—环形空间； 6—推杆；7—气阻；8—气容冲击工作开始时，使阀 F1切换，则 K2进气，K1和 K3排气，快排活塞下移，有杆腔的压缩空气便通过快排导向盖 1 上的多个圆孔（8 个），再经过快排缸体 4 上的多个方孔 T（10 余个）及 K3直接排至大气中因为上述多个圆孔和方孔的通流面积远远大于 K3的通流面积，所以有杆腔的压力可以在极短的时间内降低到接近于大气压力。

当降到一定压力时，活塞便开始下移锤头上压块便离开行程阀 F3的推杆 6，阀 3 在弹簧的作用下复位由于接有气阻 7 和气容 8，阀 3 虽然复位，但 F2却延时复位，这就保证了蓄气缸腔内的压缩空气用来完成使活塞迅速向下冲击的工作否则，若 F3复位，F2同时复位的话，蓄气缸腔内压缩空气就会在锤头没有运动到行程终点之前已经通过K4孔和阀 F2排气了，所以当锤头开始冲击后，F2的复位动作需延时几十毫秒因所需延时时间不长，冲击缸冲击时间又很短，往往不用气阻、气容也可以，只要阀 F2的换向时间比冲击时间长就可以了在活塞向下冲击的过程中，由于有杆腔气体能充分地被排空，故不存在普通型冲击气缸有杆腔出现的较大背压，因而快排型冲击气缸的冲击能是同尺寸的普通型冲击气缸冲击能的 3～4 倍2）数字气缸如图 42.2-14 所示，它由活塞 1、缸体 2、活塞杆 3 等件组成活塞的右端有 T 字头，活塞的左端有凹形孔，后面活塞的 T 字头装入前面活塞的凹形孔内，由于缸体的限制，T 字头只能在凹形孔内沿缸轴向运动，而两者不能脱开，若干活塞如此顺序串联置于缸体内，T 字头在凹形孔中左右可移动的范围就是此活塞的行程量。

不同的进气孔 A1～Ai（可能是 A1， 或是 A1和 A2， 或 A1、 A2和 A3， 还可能是 A1和 A3， 或 A2和 A3等等） 输入压缩空气 （0.4～0.8MPa）时，相应的活塞就会向右移动，每个活塞的向右移动都可推动活塞杆 3 向右移动，因此，活塞杆 3 每次向右移动的总距离等于各个活塞行程量的总和这里 B 孔始终与低压气源相通（0.05～0.1MPa），当 A1～Ai孔排气时，在低压气的作用下，活塞会自动退回原位各活塞的行程大小，可根据需要的总行程 s 按几何级数由小到大排列选取设 s=35mm，采用 3 个活塞，则各活塞的行程分别取 α1=5mm；α2=10mm；α3=20mm如 s=31.5mm，可用 6 个活塞，则 α1、α2、α3……α6分别设计为 0.5、1、2、4、8、16mm，由这些数值组合起来，就可在 0.5～31.5mm 范围内得到 0.5mm 整数倍的任意输出位移量而这里的 α1、α2、α3……αi可以根据需要设计成各种不同数列，就可以得到各种所需数值的行程量3）回转气缸如图 42.2-15a 所示，主要由导气头、缸体、活塞、活塞杆组成这种气缸的缸体 3 连同缸盖 6 及导气头芯 10被其他动力（如车床主轴）携带回转，活塞 4 及活塞杆 1 只能作往复直线运动，导气头体 9 外接管路，固定不动。

固转气缸的结构如图 42.2-15b 所示为增大其输出力采用两个活塞串联在一根活塞杆上，这样其输出力比单活塞也增大约一倍，且可减小气缸尺寸，导气头体与导气头芯因需相对转动，装有滚动轴承，并以研配间隙密封，应设油杯润滑以减少摩擦，避免烧损或卡死回转气缸主要用于机床夹具和线材卷曲等装置上4）挠性气缸挠性气缸是以挠性软管作为缸筒的气缸常用挠性气缸有两种一种是普通挠性气缸见图 42.2-16，由活塞、活塞杆及挠性软管缸筒组成一般都是单作用活塞气缸，活塞的回程靠其他外力其特点是安装空间小，行程可较长图 42.2-14数字气缸1—活塞；2—缸体；3—活塞杆图 42.2-15 回转气缸a）原理图；b）结构图1—活塞杆；2、5—密封圈；3—缸体；4—活塞；6—缸盖；7、8—轴承9—导气头体；10—导气头芯；11—中盖；12—螺栓图 42.2-16普通挠性气缸第二种挠性气缸是滚子挠性气缸见图 42.2-17 由夹持滚子代替活塞及活塞杆， 夹持滚子设在挠性缸筒外表面，A 端进气时，左端挠性筒膨胀，B 端排气，缸左端收缩，夹持在缸筒外部的滚子在膨胀端的作用下，向右移动，滚子夹带动载荷运动可称为挠性筒滚子气缸。

这种气缸的特点是所占空间小，输出力较小，载荷率较低，可实现双作用图 42.2-17滚子挠性气缸（5）钢索式气缸钢索式气缸见图 42.2-18，是以柔软的、弯曲性大的钢丝绳代替刚性活塞杆的一种气缸活塞与钢丝绳连在一起，活塞在压缩空气推动下往复运动，钢丝绳带动载荷运动，安装两个滑轮，可使活塞与载荷的运动方向相反这种气缸的特点是可制成行程很长的气缸，如制成直径为 25mm ，行程为 6m 左右的气缸也不困难钢索与导向套间易产生泄漏图 42.2-18钢索式气缸气缸的安装形式表 42.2-2气缸的安装形式分类简图说明轴向支座 MS1 式支座式切向支座式轴向支座，支座上承受力矩，气缸直径越大，力矩越大前法兰 MF1 式前法兰紧固， 安装螺钉受拉力较大后法兰 MF2 式后法兰紧固， 安装螺钉受拉力较小固定式气缸法兰式自配法兰式法兰由使用单位视安装条件现配单耳轴销 MP4 式尾部轴销式双耳轴销 MP2 式气缸可绕尾轴摆动头部轴销式气缸可绕头部轴摆动轴销式气缸中间轴销 MT4 式气缸可绕中间轴摆动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说明1.压力控制回路一次压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回路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 以实现定压控制高低压控制回路气源供给某一压力，经二个调压阀（减压阀）分别调到要求的压力图 a 利用换向阀进行高、低压切换图 b 同时分别输出高低压的情况差压回路此回路适用于双作用缸单向受载荷的情况，可节省耗气量图 a 为一般差压回路图 b 在活塞杆回程时，排气通过溢流阀 1，它与定压减压阀 2 相配合，控制气缸保持一定推力2.力控制回路串联气缸增力回路三段活塞缸串联。

工作行程（杆推出）时，操纵电磁换向阀使活塞杆增力推出复位时，右端的两位四通阀进气，把杆拉回增力倍数与串联的缸段数成正比气液增压缸增力回路利用气液压缸 1，把压力较低的气压变为压力较高的液压，以提高气液缸 2 的输出力应注意活塞与缸筒间的密封，以防空气混入油中1.1.1 压力与力控制回路（见表 42.6-1）1.1.2 换向回路（见表 42.6-2）表 42.6-2 气动换向回路及特点说明简图说明1.单作用气缸换向回路二位三通电磁阀控制回路图 a 为常断二位三通电磁阀控制回路 通电时活塞杆上升，断电时靠外力（如弹簧力等）返回图 b 为常通二位三通电磁阀控制回路 断电时常通气流使活塞杆伸出，通电时靠外力返回三位三通电磁阀控制回路控制气缸的换向阀带有全封闭形中间位置， 理论上可使气缸活塞在任意位置停止； 但实际上由于漏损（即使微量）而降低了定位精度此三位三通阀可用三位五通阀代替二位三通阀代用回路用两个二位二通电磁阀代替二位三通阀以控制单作用缸工作图示位置为活塞杆缩回位置；需要活塞杆伸出时， 必须两个二位二通阀同时通电换向2.双作用气缸换向回路二位五通单电 （气）控阀控制回路图 a 为单电磁控制阀控制回路。

电磁阀通电时换向，使活塞杆伸出断电时，阀芯靠弹簧复位，使活塞杆收回图 b 为单气控换向阀控制回路 切换二位三通阀时相应切换主气控阀，使活塞杆伸出二位三通阀复位后主气控阀也复位，活塞杆缩回二位五通阀代用回路用两个二位三通电磁阀代替上述二位五通阀的控制回路中，两个阀一为常通，另一为常断，且两阀应同时动作，才能使活塞杆换向二位五通双电 （气）控阀控制回路图 a 为双电控双作用缸换向回路图 b 为双气控双作用缸换向回路 主控阀两则的两个二位三通阀可作远距离控制用， 但两阀必须协调动作，不能同时接通气源三位五通双电控阀控制回路此回路除可控制双作用缸换向外， 气缸可以在中间位置停留1.1.3 速度控制回路（见表 42.6-3）表 42.6-3 气动速度控制回路及特点说明简图说明1.单作用缸速度控制回路调速回路图 a 为采用节流阀的回路图 b 为采用单向节流阀的回路两单向节流阀分别控制活塞杆进退速度快速返回回路活塞返回时，气缸无活塞杆腔由于经快速排气阀直接排气，就使活塞杆快速返回2.双作用气缸速度控制回路调速回路图 a 为采用单向节流阀的调速回路图 b 为采用节流阀的调速回路图 a、b 都是排气节流调速回路。

对于气动，采用排气节流较进气节流效果好因为，前者可使进气阻力小；且活塞在有背压情况下向前运动，运动较平稳，受外载变化的影响较小缓冲回路缓冲回路即为行程末端变速回路图 a 当活塞返回到行程末端时，其左腔压力已下降到打不开溢流阀 2，因此残气只能通过节流阀 1 缓冲排出，节流阀 3 开度较大，不影响末端行程前的正常排气它常用于行程长、速度快的场合图 b 当活塞杆伸出至撞块切换二通阀时开始缓冲根据缓冲要求，可改变二通阀的安装位置，达到良好的缓冲效果此回路适用于气缸惯性力大的场合3.气液联动速度控制回路调速回路此回路通过改变油路中节流开度来达到两个运动方向的无级调速它要求气液传送器 T 的油量大于液压缸的容积，并有一定余量，同时须注意气、油间的密封、以防气体混入油中气液传送器变速回路（快进-慢进-快退）当活塞杆伸出至撞块切换二通行程阀后，活塞运动开始从快进变为慢进 改变单向节流阀节流开度，可获任意低速气液传动缸调速回路该回路通过调节两只速度控制阀 2 的节流开度来分别获得二个运动方向的无级调速油杯 3 起补充漏油的作用图中 1 为气液传动缸变速回路之一（快进-慢进-快退）图 a 回路为液压缸结构变速回路：当活塞右行至封住 s 孔开始，液压缸右腔油液只能被迫从 t 孔经节流阀至其左腔，这时快进变为慢进。

此回路变速位置不能改变图 b 回路为用行程阀变速的回路：当活塞右行至撞块 1 碰到行程阀后开始作慢速进给此回路只要改变撞块安装位置即可改变开始变速的位置变速回路之二（快进-慢进-慢退-快退）图 a 回路为液压缸结构变速回路：当活塞右行至超过 s 孔时，开始从快进变为慢进而当活塞左行时，由于其左腔油液只能被迫从 s′孔经节流阀至其右腔，故为慢退，直至活塞左行到超过 s 孔时，才开始从慢退变为快退图 b 回路为采用行程阀的回路慢退的实现是由于它比采用行程阀的快进→慢进→快退回路少了一只单向阀，活塞开始左行时其左腔的油液只能经节流阀流至其右腔变速回路之三（中间位置停止）回路中，阻尼缸与气缸并联，液压缸流量由单向节流阀来控制，可得平稳而一定的速度弹簧式蓄能器 2 能调节阻尼缸中油量变化，且有补偿少量漏油作用借助阻尼缸活塞杆上的调节螺母 1，可使气缸开始时快速动作，当碰到螺母后，就由阻尼缸来控制，变为慢速前进同时，由于主控阀采用了中间泄压式三位五通阀，所以当主控阀在中间位置时，油阻尼缸回路被二位二通阀 3 切断，活塞就停止在该位置上；当主阀被切换到任何一侧，压缩空气就输入气缸，同时经梭阀使阀 3 换向，使液压回路接通阻尼缸起调速作用。

并联活塞杆工作时由于产生附加弯矩，故应考虑设导向装置1.1.4 位置控制回路（见表 42.6-4）表 42.6-4 气动位置控制回路及特点说明简图说明1.有限（选定）位置控制回路缓冲挡块定位控制当执行元件 （如气缸活塞杆） 把工件推到缓冲器 1 上时，使活塞杆缓冲行进一小段后， 小车碰到定位块上， 使小车强迫停止气控机械定位机构水平缸活塞杆前端联接齿轮齿条机构 当活塞杆及其上齿条 1 往复动作时， 推动齿轮 3 往复摆动以带动齿轮上棘爪摆动， 推动棘轮作单向间歇转动， 从而带动与棘轮同轴的工作转台作间歇转动 工作台下带有凹槽缸口， 当水平缸活塞杆回程时， 即齿条脱开行程开关 2 时， 使垂直缸电磁阀 4 切换，垂直缸活塞杆伸出，进入该凹槽缺口，使工作转台正确定位多位缸位置控制回路的特点是控制多位缸的活塞杆按设计要求，部分或全部伸出或缩回，以获得多个位置图 a 利用三位六通阀的回路： 当阀处于位置 I 时， 气缸处于图示位置（两端活塞杆处于收缩状态）；阀处于位置Ⅱ时，孔 2、3 进气，右活塞杆伸出；阀处于位置Ⅲ时，两端活塞杆全部伸出图 b 由二位三通阀 1、2、3 控制两个换向阀 4、5，使气缸两活塞杆处于所要求位置： 阀 1 动作时， 两活塞杆均收进；阀 2 动作时，两杆一伸一缩；阀 3 动作时，两杆全部伸出图 c 四位置定位控制回路。

图示位置为按动手控阀 1时，压缩空气通过手控阀 1，分两路分别由梭阀 1′、4′控制两个二位五通阀使主气源进入多位缸而得到位置 I当推动手控阀 2、3 或 4 时，可相应得到位置Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ多位缸位置控制图 d 为 A、B 两缸串列实现三位定位控制的回路图示位置为 A、B 两缸的活塞杆均处于收进状态当左阀 2 如图示状态而右阀 1 通电换向时，由于 A 缸活塞面积较 B缸为大， 故 A 缸活塞杆向左推动 B 缸活塞杆， 其行程长为Ⅰ-Ⅱ反之，当阀 1 如图示状态而阀 2 通电切换时，缸B 活塞杆杆端由位置Ⅱ继续前进到Ⅲ（因缸 B 行程长为Ⅰ-Ⅲ）此外，可在两缸端盖上 ƒ 处与活塞杆平行安装调节螺钉，可微调行程位置1.有限选定控制回路多位缸位置控制图 e 不三柱塞数字缸位置控制回路A、B、C、D 为气缸的四个通口：A、B、C 供正常工作压力 p1，通口 D 供低压，以控制各柱塞复位或停于某个需要位置1、2、3 为三个柱塞 当控制不同换向阀工作时， 可得到包括原始位置在内的活塞杆的八个位置：1、2、3 三个柱塞各自分别伸出时可相应得到三个不同位置；1、2 同时伸出，2、3同时伸出或 1、3 同时伸出时又可得三个不同位置；1、2、3 全部伸出为此数字缸最大行程位置；1、2、3 均收进为图示原始位置2.任意位置停止控制回路三位阀位置控制回路用三位三通阀或三位、五通阀控制普通气缸位置 （参阅表 42.6-2 中的有关回路）三位三通阀控制普通单作用气缸， 三位五通阀控制普通双作用气缸这类位置控制回路由于要求气动系统， 主要是缸与阀元件的密封性很严， 否则不易正确控制位置， 对于要求保持一定时间的中停位置更为困难。

所以这类回路可用于不严格要求位置精度的场合气液联动控制位置回路图 a 由于采用了气液传送器 2、3，所以与上述普通气缸的位置控制回路的精度要高得多 缸的活塞杆伸出端装有单向节流阀 4 以控制回程速度； 缸的另一端装有两位两通换向阀 6，需要在中间位置停止时，将液压回路切断，迅速地使活塞停留在所要求的位置上图 b 为采用气液阻尼缸的气液联动位置控制回路 换向阀 1 为中泄式三位五通阀 图示位置时， 气液缸的气缸部分排空；而液压缸部分由于两位两通阀 3 处于封闭位置，回路断开，故可保持活塞杆停在该位置当阀 1 切换时，由于压缩空气除进入气缸外，还可经梭阀 2 而切换阀 3，使气液阻尼缸的阻尼油路通， 即可由气缸推动液压缸工作1.1.5 基本逻辑回路（见表 42.6-5）表 42.6-5 气动基本逻辑回路及特点说明说明简图逻辑符号及表示式真值表、其他信号动作关系是回路as0011非回路as0110或回路abs000011101111与回路abs000010100111或非回路abs001010100110与非回路禁回路abs000011100110独或回路abs000011101110同或回路abs001010100111记忆回路abs1s21010001001010001延时回路当有控制信号 a 时，需经一定时间延迟后才有输出 s延时 τ 的长短可由节流元件调节。

回路要求信号 a的持续时间大于 τ脉冲信号形成回路回路可把一长信号 a 变为一定宽度的脉冲信号 s，脉冲宽度可由回路中节流元件进行调节回路要求输入信号 a 的持续时间大于脉冲宽度1.2 常用回路实际应用中经常遇到的典型回路简称常用回路1.2.1 安全保护回路（见表 42.6-6）1.2.2 往复动作回路（见表 42.6-7、8）表 42.6-6 气动安全保护回路及特点说明简图说明1.过载保护回路气缸活塞在右行途中， 若遇障碍或其它原因而使气缸过载时， 气缸左腔压力急剧升高， 当超过预定值时，顺序阀 1 打开，二通阀 2 打开，主控阀控制气由阀 2排空而复位，从而使气缸左腔排气，活塞杆收回因此本回路实质为限压回路2.互锁及供气选择回路互锁回路互锁回路可保证同时只有一个缸动作 回路主要利用梭阀 1、2、3 及换向阀 4、5、6 进行互锁如气控阀 7 动作，换向阀 4 换向使 A 缸动作；但同时缸 A进气腔管路使梭阀 1、2 动作，把换向阀 5、6 锁住；这样，此时即使有气控阀 8、9 的动作信号，B、C 缸也不会动作 如需换缸动作， 必须把前面动作缸的气控阀复位才行供气选择回路此回路为四个空气供应站 A、B、C、D 的选择回路：同时只允许有一个站供气（输出）。

其动作原理与上述互锁回路相似3.双手“同时”操作回路此回路为需双手“同时”操作才能使活塞运动的回路 若双手不是“同时”按下， 则气容 3 都将首先与阀 1 的排气口接通而排空，使无 K 信号若阀 1或 2 未能复位， 则气容 3 都将得不到充气， 亦就不可能有 K 气信号故此回路能确保手的安全表 42.6-7 气动往复动作回路及特点说明简图说明1.单往复动作回路行程阀控制回路这是利用右端行程阀控制的单 （一次） 往复动作回路其结构较简单、操作方便（按一下左端按钮阀，气缸活塞进行一次往复动作）延时返回回路此回路与上述回路比较多了一个气容 c 活塞右行达到所定行程， 压下行程阀后， 气源对 c 充气后主控阀才换向，使活塞返回2.连续往复动作回路图 a 为较简单的利用行程阀实现连续自动往复的回路， 其可靠性常取决于行程阀的密封性与弹簧的质量图 b 为时间控制式回路 利用气容元件 c 充气达一定值时切换主控阀，从而实现活塞行程连续自动往复回路较 a 复杂，但是可不用行程阀，且外接管路也较少图 c 为压力控制式回路 它适用于行程短、 不便安装行程阀的场合 当载荷变化较大时， 为使缸正常工作， 应使缸径选择有较大余量。

当要求行程位置较准确时，主控阀应选为差压阀（如图 c 中之 1），两侧两个阀 2、3 也要选择合适表 42.6-8 气动程序动作控制回路举例及特点说明简图说明A1－B1－B0－A0双缸程序动作回路两缸 A、B 按 A1－B1－B0－A0程序进行工作回路中行程阀 b1为气控复位式的， 它与 a1、 b0采用可通过式行程阀的回路比较， 能在速度较快的情况下正常工作图中 Q 为起动阀 当按下 Q 阀时， 缸 A 的主控阀将气源与缸 A 左侧联通，使缸 A 处于 A1状态，以下即按程序 A1－B1－B0－A0工作1.2.3 程序动作控制回路程序动作控制回路（表 42.6-8）在实际中应用广、类型多下面仅举一个双缸程序动作（A1－B1－B0－A0）为例（表42.6-8）说明而不同执行缸以及各种不同程序动作的回路，将在本章第 2 节中介绍其基本设计方法1.2.4 同步动作控制回路（见表 42.6-9）表 42.6-9 气动同步动作控制回路及特点说明简图说明1）为较简单的同步回路使 A、B 两缸同步的主要措施是采用刚性零件 G 连接两缸的活塞杆2）是通过把油封入回路中来达到两缸正确地同步的 由于两缸为单活塞杆缸故要求气液缸 B 的内径大于缸 A 的内径， 以使气液缸 B 上腔的有效截面积与缸A 的下腔截面积完全相等。

若两缸为双活塞杆缸，则要求两缸内径与活塞杆直径均相等3）是使加有不等载荷 F1、F2的工作台作水平上下运动的同步动作回路当三位主控阀处于中间位置时， 蓄能器自动地通过补给回路对缸补充漏油 若主控阀处于另两位置， 则蓄能器的补给回路被切断， 回路中还安装了空气塞 1、2，可将混入油中的空气放掉并由蓄能器补油。