《液压与气压传动技术》气缸（一）（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《液压与气压传动技术》气缸（一）-讲义 1.了解气动多执行件控制回路的工作原理。 2.能够识读气动控制元件原理图。 知识点一 单作用气缸 一、气动执行元件概述： 1.功能：在气动系统中，将压缩空气的压力能转换为机械能，实现直线、摆动或回转运动。 2.分类： （1）气缸：实现直线往复运动。 （2）摆动气马达（摆动气缸）：在一定角度范围内摆动。 （3）气动马达：产生连续转动。 二、气缸的分类 ： 1.按作用形式： （1）单作用气缸：一侧气口进气驱动活塞，依靠弹簧力、外力或自重复位。 （2）双作用气缸：双向气口进气，活塞往复运动均由气压驱动。 2.按活塞杆数量： （1）单活塞杆气缸：仅一端有活塞杆，活塞两侧受力面积不等，伸出推力 ＞ 退回拉力，应用最广。 （2）双活塞杆气缸：两侧有活塞杆，受力面积相等，伸出推力 = 退回拉力。 （3）无杆气缸：无外露活塞杆，节省空间，密封要求高。 图1 单作用气缸结构图 三、单作用气缸： 1.结构组成：如图1所示，为单作用气缸的结构图。 2.工作类型： （1）预缩型：压缩空气推动活塞，活塞杆伸出，靠复位力（如弹簧力）退回。 （2）预伸型：压缩空气推动活塞，活塞杆退回，靠复位力伸出。 如图2所示，为单作用气缸的工作原理图。 图2 单作用气缸工作原理图 3.特点： （1）单边进气，结构简单，耗气量少。 （2）内置弹簧增加气缸长度，缩短有效行程，且行程受弹簧长度限制。 （3）输出力需克服弹簧力，实际输出力减小，且输出力、运动速度随弹簧变形动态变化。 4.适用场景：仅适用于行程较短，且对活塞杆输出力、运动速度要求不高的场合（如简单夹紧、定位）。 补充：图3所示为单作用气缸图形符号。 图3 单作用气缸图形符号图 单作用气缸与双作用气缸的核心区别在于（ ） A. 活塞杆运动方向不同 B. 进气驱动方式差异 C. 密封结构复杂度 D. 输出力大小范围 【答案】B 【解析】单作用气缸仅单侧进气驱动活塞（另一侧靠弹簧/外力复位），双作用气缸双侧进气驱动活塞双向运动。活塞杆数量属于分类维度，密封结构和输出力范围均非本质区别。 1.以下哪种气动执行元件可实现直线往复运动（ ） A. 摆动气马达 B. 气动马达 C. 气缸 D. 液压缸 【答案】C 【解析】气缸是气动系统中实现直线往复运动的执行元件，摆动气马达实现摆动，气动马达实现连续转动。 2.单作用气缸与双作用气缸的主要区别是（ ） A. 活塞杆数量 B. 进气方式 C. 密封形式 D. 安装方式 【答案】B 【解析】进气方式不同，单作用气缸单边进气，双作用气缸双向进气。 3. 单作用气缸的复位力通常来自（ ） A. 弹簧力 B. 气压 C. 液压油 D. 电机驱动 【答案】A 【解析】单作用气缸依靠弹簧力、外力或自重复位，最常见的是弹簧力。 1.单作用气缸的有效行程受以下哪项限制（ ） A. 气源压力 B. 弹簧长度 C. 活塞杆直径 D. 缸筒材料 【答案】A 【解析】内置弹簧缩短了有效行程，行程受弹簧长度限制。 2.无杆气缸的主要优点是（ ） A. 输出力大 B. 节省空间 C. 结构简单 D. 维护方便 【答案】B 【解析】无杆气缸无外露活塞杆，适合紧凑安装场景，节省安装空间。 3.单作用气缸的图形符号中，弹簧通常标注在（ ） A. 进气口侧 B. 非进气口侧 C. 活塞杆端 D. 缸筒中部 【答案】B 【解析】图形符号中，弹簧位于复位侧（非进气口侧）。 · 驱动特性：单侧气压驱动+单侧复位（弹簧/重力/机械力）。 · 弹簧占用空间导致有效行程缩短，输出力受弹簧力抵消。 · 输出力/速度随弹簧变形动态变化，回程速度依赖复位力。 知识点二 双作用气缸与膜片式气缸 一、双作用气缸： 如图4所示为双作用气缸。 1.定义：通过两侧供气口交替供气驱动活塞往复运动的气缸。 2.结构特点： （1）无复位弹簧，由两个气口交替输入压缩空气。 （2）活塞直接与气缸内壁接触，结构简单。 3. 优势： （1）有效行程长（无弹簧占用空间）； （2）输出力稳定（全程由气压驱动）； （3）可双向做功（推拉均可输出动力）。 4. 应用场景： （1）工业自动化（如物料推送、机械臂夹持）。 （2）需长行程、稳定推力的场合。 图4 双作用气缸 二、膜片式气缸： 如图5所示为单作用膜片式气缸。 1. 定义：以弹性膜片代替活塞，通过膜片变形驱动活塞杆运动的气缸。 2. 结构特点： （1）单作用型（典型结构）：仅一个气口，弹簧复位。 （2）核心组件：膜片（橡胶或金属材质）、膜盘、活塞杆、弹簧。 3. 工作原理： （1）动作阶段：气口输入压缩空气→膜片受压变形→推动膜盘和活塞杆向下运动。 （2）复位阶段：气压释放→弹簧力驱动活塞杆回位。 4. 优势： （1）结构紧凑，密封性好（泄漏少）； （2）制造成本低，维护方便，寿命长。 5. 局限性： （1）行程短（受膜片变形量限制）； （2）输出力随行程增大而衰减（膜片形变阻力增加）。 6. 应用场景： （1）短行程、轻负载场合（如气动夹具、阀门控制）； （2）需快速响应、低摩擦的场景（如精密调节）。 图5 单作用膜片式气缸 某自动化生产线需要长行程、稳定推力的气缸来推送物料，应选择（ ） A. 单作用膜片式气缸 B. 双作用气缸 C. 摆动气缸 D. 无杆气缸 【答案】B 【解析】双作用气缸通过双向供气实现长行程运动，输出力稳定，符合生产线长行程、稳定推力的需求； 膜片式气缸行程短且输出力衰减，摆动气缸用于角度运动，无杆气缸虽节省空间但推力可能不足。 1.双作用气缸的活塞运动依靠（ ） A. 弹簧力 B. 单向气压 C. 双向气压 D. 外力 【答案】C 【解析】双作用气缸通过交替向两侧气口供气驱动活塞往返运动，无需弹簧或外力辅助。 2.膜片式气缸的核心部件是（ ） A. 活塞 B. 膜片 C. 活塞杆 D. 弹簧 【答案】B 【解析】膜片式气缸以弹性膜片（橡胶或金属材质）替代传统活塞，通过膜片变形传递动力。膜片是驱动活塞杆运动的核心元件，其变形能力直接影响气缸的行程和输出力。 3.以下哪种气缸适合长行程应用（ ） A. 单作用膜片式 B. 双作用 C. 摆动气缸 D. 微型气缸 【答案】B 【解析】双作用气缸无内置弹簧，有效行程仅受缸体长度限制，可实现长距离运动。膜片式气缸因膜片变形量限制，行程通常小于50mm，无法满足长行程需求。 1.膜片式气缸的输出力特点是（ ） A. 稳定不变 B. 随行程增大而增大 C. 随行程增大而减小 D. 仅与气压有关 【答案】C 【解析】膜片在变形过程中阻力逐渐增加，导致输出力随行程增大而衰减。 2.作用气缸的图形符号中，箭头方向表示（ ） A. 进气方向 B. 弹簧位置 C. 活塞杆运动方向 D. 排气方向 【答案】A 【解析】图形符号中，箭头指向气口表示该气口正在进气，与活塞杆运动方向无直接关联。 3.膜片式气缸的优点不包括（ ） A. 结构紧凑 B. 密封性好 C. 制造成本低 D. 行程长 【答案】D 【解析】膜片式气缸的行程受膜片变形量限制，通常不超过50mm，行程长是双作用气缸的优势。 · 双作用气缸：双向供气驱动，行程长、输出力稳定，适用于工业自动化长行程场景。 · 膜片式气缸：单作用弹簧复位，结构紧凑、密封性好，但行程短输出力随行程衰减，适合轻载短行程。 · 双作用气缸用于机械臂、物料推送；膜片式气缸用于气动夹具、阀门控制。 知识点三 气液阻尼缸 一、气液阻尼缸的基本概念： 1.定义：气液阻尼缸是由气缸和液压缸组合而成的装置，利用压缩空气作为动力源，以液压油为介质调节运动速度，通过液体的不可压缩性实现平稳运动和精准控制。 2.产生背景： （1）普通气缸因气体可压缩性大，在负载变化时易出现“爬行”或“自走”现象，运动平稳性差，难以精确控制停止位置。 （2）气液阻尼缸通过引入液压油的阻尼作用，解决了气缸的平稳性和速度控制问题。 如图6所示为气液阻尼缸实物图。 图6 气液阻尼缸实物图 二、串联式气液阻尼缸： 1.结构特点： （1）气缸与液压缸串联，两活塞固定在同一活塞杆上（如图7所示）。 （2）液压缸的进/出油口间安装单向节流阀，控制油液流量。 2. 工作过程： （1）前进（工作行程）： 气缸右腔进气 → 活塞向左运动 → 液压缸左腔排油 → 油液只能通过节流阀缓慢流入右腔 → 产生阻尼，速度由节流阀调节。 （2）返回（复位行程）： 气缸左腔进气 → 活塞向右运动 → 液压缸右腔排油 → 油液经单向阀快速回流 → 实现快速复位。 3. 优点：结构简单，运动平稳性高，速度调节方便。 图7 串联式气液阻尼缸 三、并联式气液阻尼缸： 1. 结构特点： （1）气缸与液压缸通过刚性连接板并联（如图8所示）； （2）液压缸活塞杆可在连接板内浮动一段行程。 : 2. 优点：缸体长度短，占用空间小，结构紧凑，适合空间受限的场合（如机床）。 图8 并联式气液阻尼缸 在空间受限的机床设备中，需实现气缸平稳运动和快速复位，应选择哪种气液阻尼缸（ ） A. 串联式气液阻尼缸 B. 并联式气液阻尼缸 C. 普通气缸 D. 液压缸 【答案】B 【解析】并联式气液阻尼缸结构紧凑，缸体长度短，适合空间受限的场合（如机床）；串联式虽能调节速度，但占用空间较大；普通气缸无法解决平稳性问题；液压缸需独立液压系统，不符合气动场景。 1.气液阻尼缸的核心功能是（ ） A. 提高气缸输出力 B. 调节运动速度并实现平稳控制 C. 替代液压系统 D. 减少耗气量 【答案】B 【解析】气液阻尼缸通过液压缸的油液阻尼解决气缸运动不平稳问题，与输出力、耗气量无关。 2.气液阻尼缸的液压缸主要作用是（ ） A. 提供动力 B. 储存压缩空气 C. 产生阻尼并调节速度 D. 密封气缸 【答案】C 【解析】液压缸通过油液流动阻力（节流阀控制）实现阻尼，气缸提供动力。 3.串联式气液阻尼缸的节流阀安装位置是（ ） A. 气缸进气口 B. 液压缸进/出油口之间 C. 液压缸与气缸连接处 D. 气源管道 【答案】B 【解析】节流阀控制油液流量，从而调节气缸运动速度。 1.并联式气液阻尼缸的主要优点是（ ） A. 速度调节精度高 B. 维护方便 C. 制造成本低 D. 结构紧凑，占用空间小 【答案】D 【解析】并联式通过刚性连接板缩短整体长度，适合空间受限场景。 2.气液阻尼缸的复位行程为何无阻尼 ( ) A. 油液经单向阀快速回流 B. 节流阀关闭 C. 气缸反向进气 D. 液压缸活塞停止运动 【答案】A 【解析】复位时油液绕过节流阀，通过单向阀直接回流，无阻尼作用。 3.以下哪种场景不适合使用气液阻尼缸（ ） A. 精密装配线的定位气缸 B. 需频繁启停的机械臂 C. 普通气缸已满足需求的简单夹紧装置 D. 机床进给系统 【答案】C 【解析】气液阻尼缸适用于对平稳性和精度要求高的场景，简单夹紧装置无需复杂控制。 · 气液阻尼缸结合气缸（动力源）和液压缸（阻尼调节），利用液压油的不可压缩性实现平稳运动和精准控制。 · 串联式：气缸与液压缸同轴串联，节流阀控制油液流量，速度调节方便。 · 并联式：气缸与液压缸通过连接板并联，结构紧凑，适合空间受限场景。 · 前进时油液经节流阀缓慢流动（阻尼作用），返回时油液经单向阀快速回流（快速复位）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$