第八章氣動執行元件

河南機電職業學院劉建明2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院知識目標掌握：1.氣缸、氣馬達的常用類型和結構

2.氣缸、氣馬達的應用及選擇

了解：

氣缸和氣馬達的分類

技能目標1.會按正確步驟拆裝氣缸。2.能正確選用和使用氣缸和氣馬達。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院

第一節氣缸

一、氣缸的分類氣缸的種類很多，分類的方法也不同，一般按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向、結構、功能和安裝形式來分類。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院1．按壓縮空氣在活塞端面作用力方向（1）單作用氣缸氣缸只有一個方向靠壓縮空氣推動，復位靠彈簧力、自重和其他外力。（2）雙作用氣缸

氣缸的往返運動全靠壓縮空氣推動。2．按氣缸的結構特點有活塞式、薄膜式、柱塞式、擺動式氣缸等。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院3．按氣缸的功能（1）普通氣缸

包括單作用式和雙作用式氣缸。（2）特殊氣缸

包括沖擊氣缸、緩沖氣缸、氣液阻尼缸、擺動氣缸、回轉氣缸、雙軸氣缸、帶磁性開關氣缸等。4．按氣缸的安裝方式分為耳座式、法蘭式、軸銷式和凸緣式。二、氣缸的工作原理1．普通氣缸

（1）單作用氣缸

下圖為彈簧復位式單作用氣缸，壓縮空氣由端蓋上的P孔進入無桿腔，推動活塞向右運動，活塞退回由復位彈簧實現。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（2）雙作用氣缸

單桿雙作用氣缸，當右端無桿腔進氣時，左端有桿腔排氣，活塞桿伸出；反之，活塞桿退回。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院雙作用氣缸2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院

2．特殊氣缸

（1）氣液阻尼缸氣液阻尼氣缸是由氣缸和液壓缸組合而成，它以壓縮空氣為能源，利用油液的不可壓縮性和控制流量來獲得活塞的平穩運動，調節活塞的運動速度。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院

氣液阻尼缸

2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院氣液阻尼缸工作原理下圖所示工作原理。它的液壓缸和氣缸共用同一缸體，兩活塞固定在同一活塞桿上。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（2）薄膜式氣缸薄膜式氣缸，它是一種利用膜片在壓縮空氣作用下產生變形來推動活塞桿做直線運動的氣缸。它主要由缸體1、膜片2、膜盤3及活塞桿4等組成，它有單作用式和雙作用式兩種。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院單作用式（圖a）雙作用式（圖b）2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（3）沖擊氣缸沖擊氣缸把壓縮空氣的能量轉化為活塞高速運動能量的一種氣缸?；钊畲笏俣瓤梢赃_到10m/s以上，利用此動能做功，可完成型材下料、打印、鉚接、彎曲、折邊、壓套、破碎、高速切割等多種作業。沖擊氣缸有普通型和快速型兩種，它們的工作原理相同。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院沖擊氣缸的工作過程沖擊氣缸在結構上分為活塞桿腔5、活塞腔4和蓄能腔1三個工作腔，以及帶有排氣小孔3的中蓋2，沖擊氣缸的工作過程一般分為三步。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院1）壓縮空氣進入沖擊氣缸活塞桿腔，蓄能腔與活塞腔通大氣，活塞上移至上限位置，封住中蓋上的噴嘴。2）蓄能腔進氣，其壓力逐漸上升，其承受的向下推力逐漸增大，活塞桿腔排氣，其壓力逐漸變小。3）當活塞上端推力大于下端的推力時，活塞立即離開噴嘴口向下運動，在噴嘴打開的瞬間，

活塞腔與蓄能腔立刻連通，活塞上端的承壓面突然增大為整個活塞面，加速向下運動，使活塞、活塞桿等運動部件在瞬間加速達到很高的速度，獲得最大沖擊速度和能量。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（4）擺動氣缸擺動氣缸也稱擺動氣馬達，是一種在小于360°角度范圍內做往復擺動的氣動執行元件，輸出力矩使機構實現往復擺動。擺動氣缸的最大擺動角度分別為90°、180°、270°三種規格。擺動氣缸按結構特點分為葉片式、齒輪齒條式等。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院葉片式擺動氣缸分為單葉片式和雙葉片式兩種。單葉片式輸出軸擺動角小于360°雙葉片式輸出軸擺動角小于180°2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院

a）單葉片式b）雙葉片式

2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（5）帶磁性開關氣缸

帶磁性開關氣缸是將磁性開關裝在氣缸的缸筒外側，缸筒必須是導磁性弱、隔磁性強的材料，如硬鋁、不銹鋼、黃銅等。在非磁性體的活塞上安裝一個永久磁環，隨活塞移動的磁環靠近開關時，舌簧開關的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合；當磁環移開開關后，簧片失磁，觸點斷開。觸點閉合或斷開時發出電信號，控制相應電磁閥完成切換動作。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院帶磁性開關氣缸2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（6）帶閥組合氣缸帶閥組合氣缸有多種不同有組合。帶有電磁閥和單向節流閥的帶閥缸，在前后缸蓋上的進排氣口上均有一個由單向節流閥和螺栓組成的組合件，通過它來調節進排氣的流量，以調節氣缸的運動速度。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（7）雙軸氣缸在雙活塞桿氣缸中，通過連接板將兩個并列的活塞桿連接起來，在定位和移動工具或零件時，這種結構可以抗扭轉。與相同缸徑的標準氣缸相比，雙活塞桿氣缸可以獲得兩倍的輸出力。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院（8）氣動手指氣缸氣動手指氣缸能實現各種抓取功能，是現代氣動機械手的關鍵部件。手指氣缸的特點有：所有的結構都是雙作用的，能實現雙向抓取，可自動對中，重復精度高；在氣缸兩側可安裝非接觸式行程檢測開關；有多種安裝，連接方式；抓取力矩恒定，耗氣量少。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院氣動手指氣缸2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院

第二節

氣動馬達

氣動馬達是將壓縮空氣的壓力能轉換成機械能的轉換裝置，工作時輸出轉速和轉矩，用于驅動機構作旋轉運動，相當于液壓馬達或電動機。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院

一、氣動馬達的分類及特點

常用氣動馬達有葉片式、活塞式、薄膜式等類型。氣動馬達和電動機相比，有如下特點。（1）工作安全。適用于惡劣的工作環境。（2）有過載保護作用，不會因過載而發生燒毀。（3）能夠順利實現正反轉。能快速啟動和停止。（4）滿載連續運轉，其溫升較小。（5）功率范圍及轉速范圍較寬。（6）單位功率尺寸小，重量輕，且操縱方便，維修簡單。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院二、

葉片式氣動馬達當壓縮空氣從進氣口A進入氣室后，通過葉片帶動轉子2作逆時針轉動，輸出轉矩和轉速，氣體從排氣口C排出，殘余氣體則經B排出；若進、排氣口互換，則轉子反轉，輸出相反方向的轉矩和轉速。2025/5/20石家莊鐵路職業技術學院

三、活塞式氣動馬達

圖為五缸徑向活塞式氣動馬達結構原理圖，五個氣缸均勻分布在氣動馬達殼體的圓周上，壓縮空氣