一.了解气动知识

气动（PNEUMATIC）是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。

我们最熟悉空气压系统的基本构成有：

这样可能大家很难理解，我们直接上图！

(1)气缸：将气压的能量转换为有效的力和动能(推动或搬运物体)。

(2)速度控制阀：调整压缩空气的流量、调节气缸的速度。

(3)换向阀(电磁阀)：利用电气信号对压缩空气进行开、关处理，或改变其流动方向。

(4)消音器：安装于方向切换阀的排气口上，以减弱进行切换时的排气噪音。(5)油雾器：为了使元件平滑运行，改善元件的耐久性，利用流动的压缩空气，将润滑油变成雾状后送入末端的元件。

(6)减压阀：对空压机送来的压缩空气进行减压处理，将2次侧的空气压力设定、调整到规定的压力。

(7)空气过滤器：清除压缩空气中或配管内产生的灰尘、锈迹、冷凝水等，保护气动元件、防止故障的发生。

(8)冷冻式空气干燥器：对压缩空气进行强制性冷却处理，将压缩空气中的水蒸气转化为水滴后除去，使其干燥。

(9)主管路过滤器：为了去除空压机压缩过的空气中所含的灰尘、水和油等而在主管路的配管部位设置的过滤器。

(10)后冷却器：将空压机生成的高温多水分的压缩空气冷却后除去冷凝水。(11)空压机：利用旋转(螺杆式)或往复(往复式)等动作方式来生成压缩空气。

下面我们来看一些气缸的图片：

标准气缸

特点：一般缸径较大，可驱动较大负载，行程也较大。

薄型气缸

特点：驱动中负载，但行程较小

双轴气缸

特点：双轴气缸由两个气缸并联而成，故可驱动负载较大，行程较小。但其直线精度较高。

三轴气缸（带导气缸）

特点：上述气缸都不具备可承受弯矩的能力，但三轴气缸可以，其左右两边的导向杆可在其承受一点弯矩的时候直接受力，而气缸活塞杆不受力，从而保证了气缸活塞杆不憋死。

了解完上面空气压系统的基本元器件构造以及作用，接下来我们进行比较重要的部分——气缸的选型计算。

什么是双动，单动气缸？

答：双动/单动气缸也成为双作用/单作用气缸，双作用气缸其气缸有两个气口，通过电磁阀控制气体的进出从而使得气缸是推出还是拉回。而单作用气缸只有一个气口，进气时气缸推出，而拉回时依靠气缸内部的压缩弹簧回复力拉回。

气缸选型的关键参数有：气缸的缸径，气缸的行程等。气缸行程根据实际负载的移动行程进行选取，若无法找到与所需行程对应的气缸行程，则选取可调行程类型的气缸。气缸的缸径D影响了气缸驱动负载的能力，由公式F=PS可得。

气缸的理论输出力：

普通双作用气缸的理论推力（N）为：

式中,D一缸径(mm)，p一气缸的工作压力(MPa)。

理论拉力(N)为

式中,d——活塞杆直径（mm）时,估算时可令d=0.3D。

（由于活塞推杆的机械结构存在，使得气缸的拉回侧受力面积为气缸的面积减去活塞推杆的面积。）

气缸的负载率：气缸的实际驱动负载能力是由工况所决定的，若确定了负载率η也就能确定气缸的理论出力，负载率η的选取与气缸的负载性能及气缸的运动速度有关（见下表）：

下面，我们通过一个简单的例子来进行气缸的缸径计算：

举例用气缸水平推动台车，负载质量M=kg，台车与床面间摩擦系数0.3，气缸行程L=mm，要求气缸的动作时间t=0.8s，工作压力P=0.5Mpa。试选定缸径。

这里需要大家注意到一个点，上述式子看似解答正确，实际上其没有考虑到安全系数K的计算。在实际运用中，可能还有一些不可避免的误差存在，故我们必须引入安全系数K，安全系数K保证我们所选气缸的理论输出力是足够的。（K值一般我们取1.5-2。）

故上述公式理论输出力得变换为：F0=（F*K）/η=N

得出双作用气缸的缸径为D=58.6mm。故选取双作用气缸的缸径为63mm。

这里细心的同学应该可以观察到，查供应商提供的选型手册的时候，出现了压侧与拉侧两个不同参数，那么我们由上述公式得出F0=N，那么我们得根据推侧的力去选取还是根据拉侧的力去选取呢？

解答冲！：这里我们可以设想一个环境：同样的一桶水，让一个小孩去拉或一个大人去拉。那么我们想：如果小孩能够提起来这桶水，那么大人是不是一定能够提起这桶水呢？但是反过来，如果大人能够提起这桶水，小孩是不是也一定能够提起这桶水呢？我们前面提到气缸的拉侧由于气缸活塞杆的存在，其输出力小于气缸推侧的力。那么道理一样，对于同样的负载，如果拉侧能够拉的动负载，那么推侧是不是一样能够推得动负载？答案是肯定的，所以我们要根据拉侧力去选取。

那么这里一定有小伙伴想到：我以后一直用拉侧去计算不就行了！在这里我告诉大家，这个想法是错误的。刚刚这种情况是针对我们负载不变的情况，所以我们选取小的那个去校对，但是有一些环境：例如压装气缸，其推出力必须满足一定的要求，故我们这个时候是需要根据推侧力去校对的。所以说：我们要根据环境去进行选取，而不是一成不变，这样也就使得机械设计师失去了它存在的意义。

至此，气缸选型的基本一些知识点也解释完毕，其实气缸的类型和种类还有很多，还有许多气爪，旋转气缸等，且针对气缸还有电磁阀等的选型也是非常重要的。这些后期我会再不断更新，希望跟大家有个很好的交流区间。88！