气动执行元件一

8.1 气缸
8.1.1 气缸的分类
气缸的种类很多，分类的方法也不同，一般按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构、功能和安装形式来分类。
1．按压缩空气在活塞端面作用力方向
（1）单作用气缸 气缸只有一个方向靠压缩空气推动，复位靠弹簧力、自重和其他外力。
（2）双作用气缸 气缸的往返运动全靠压缩空气推动。
2．按气缸的结构特点
有活塞式、薄膜式、柱塞式、摆动式气缸等。
3．按气缸的功能
（1）普通气缸 包括单作用式和双作用式气缸。
（2）特殊气缸 包括冲击气缸、缓冲气缸、气液阻尼缸、步进气缸、摆动气缸、回转气缸和伸缩气缸等。
4．按气缸的安装方式
分为耳座式、法兰式、轴销式和凸缘式。
8.1.2气缸的工作原理
1．普通气缸
（1）单作用气缸 如图8-1所示为弹簧复位式单作用气缸，这种气缸在夹紧装置中应用较多。

（2）双作用气缸 图8-2所示为单杆双作用气缸结构图。

2．特殊气缸
（1）气液阻尼缸 气液阻尼气缸是由气缸和液压缸组合而成，它以压缩空气为能源，利用油液的不可压缩性和控制流量来获得活塞的平稳运动，调节活塞的运动速度。
图8-3所示的工作原理。它的液压缸和气缸共用同一缸体，两活塞固定在同一活塞杆上。

要点：气液阻尼缸运动平稳，停位精确，噪声小，与液压缸相比，它不需要液压源，经济性好。同时具有气缸和液压缸的优点。
（2）薄膜式气缸 如图8-4所示为薄膜式气缸，它是一种利用膜片在压缩空气作用下产生变形来推动活塞杆做直线运动的气缸。它有单作用式（图8-4 a）所示和双作用式（图8-4 b）所示两种。薄膜式气缸中的膜片有平膜片和盘形膜片两种，因受膜片变形量限制，活塞位移较小，一般都不超过50mm。

（3）冲击气缸 冲击气缸把压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量的一种气缸。活塞最大速度可以达到10m/s以上，利用此动能做功，与同尺寸的普通气缸相比，其冲击能要大上百倍。
冲击气缸有普通型和快速型两种，它们的工作原理相同，图8-5所示为普通冲击气缸的结构原理图。

冲击气缸在结构上分为活塞杆腔5、活塞腔4和蓄能腔1三个工作腔，以及带有排气小孔3的中盖2，冲击气缸的工作过程一般分为如下三步。
1）压缩空气进入冲击气缸活塞杆腔，蓄能腔与活塞腔通大气，活塞上移至上限位置，封住中盖上的喷嘴，中盖与活塞间的环型空间经排气小孔与大气相通。
2）蓄能腔进气，其压力逐渐上升，在与中盖喷嘴口相密封接触的活塞面上，其承受的向下推力逐渐增大，与此同时，活塞杆腔排气，其压力逐渐变小，活塞杆腔活塞下端面上的受力逐渐减小。
3）当活塞上端推力大于下端的推力时，活塞立即离开喷嘴口向下运动，在喷嘴打开的瞬间，
活塞腔与蓄能腔立刻连通，活塞上端的承压面突然增大为整个活塞面，于是活塞在巨大的压力差作用下，加速向下运动，使活塞、活塞杆等运动部件在瞬间加速达到很高的速度，获得最大冲击速度和能量。
要点：为什么冲击气缸会产生高速运动的能量，以上三步就是理解冲击气缸原理的一个完整的工作过程。
（4）摆动气缸 摆动气缸也称摆动气马达，是一种在小于360°角度范围内做往复摆动的气动执行元件，输出力矩使机构实现往复摆动。摆动气缸的最大摆动角度分别为90°、180°、270°三种规格。摆动气缸按结构特点分为叶片式、齿轮齿条式等。
叶片式摆动气缸分为单叶片式和双叶片式两种。单叶片式输出轴摆动角度小于360°，双叶片式输出轴摆动角小于180°。它是由叶片轴转子（输出轴）、定子、缸体和前后端盖等组成的。图8-6所示为叶片式摆动气缸的结构原理，
在输出转矩相同的摆动气缸中，叶片式体积最小，质量最轻。

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