1、第3篇 液压与气压传动技术 液压传动基础液压传动基础第第8章章液压泵 第第9章章液压缸和液压马达 第第10章章 液压控制阀液压控制阀第第11章章 液压系统辅助元件 第第12章章基本控制回路 第第13章章 汽车典型液压与液力系汽车典型液压与液力系统统第第14章章 气动技术第第15章章第15章 气动技术气源装置与辅助元件15.1气动执行元件15.2能力训练与拓展 思考题气动控制元件15.3汽车典型气动系统15.5气动压力控制回路15.415.1.1 15.1.1 气源装置气源装置气压动力元件是气动系统的动力源，即空气压缩机（简气压动力元件是气动系统的动力源，即空气压缩机（简称空压机）称空压机）。空
2、气压缩机将电动机输出的机械能转换成。空气压缩机将电动机输出的机械能转换成气体的压力能输送给气动系统，是气动系统的动力源。气体的压力能输送给气动系统，是气动系统的动力源。从从空气压缩机排出空气压缩机排出的的压缩空气压缩空气含有含有油分、水分以及灰尘油分、水分以及灰尘等等。因此，必须设置压缩空气净化装置和用于改善压缩因此，必须设置压缩空气净化装置和用于改善压缩空气性能的辅助元件。空气性能的辅助元件。1 1空气压缩机分类空气压缩机分类空气压缩机的种类很多，但空气压缩机的种类很多，但按工作原理主要可分为按工作原理主要可分为容积式和速度式（叶片式）两大类。容积式和速度式（叶片式）两大类。在气压传动中在气
3、压传动中，一般多采用容积式空气压缩机，一般多采用容积式空气压缩机，它是通过机件的它是通过机件的运动，使密封容积大小发生周期性的变化，从而完运动，使密封容积大小发生周期性的变化，从而完成对空气的吸入和压缩过程。对于速度式空气压缩成对空气的吸入和压缩过程。对于速度式空气压缩机，气体压力的提高是由于气体分子在高速流动时机，气体压力的提高是由于气体分子在高速流动时突然受阻而停滞下来，使动能转化为压力能而达到突然受阻而停滞下来，使动能转化为压力能而达到的。的。容积式空气压缩机按结构不同又可分为活塞式、膜容积式空气压缩机按结构不同又可分为活塞式、膜片式、螺杆式等。片式、螺杆式等。其中，其中，最常用的容积式
4、空气压缩最常用的容积式空气压缩机是活塞式空气压缩机。机是活塞式空气压缩机。2 2活塞式空气压缩机的工作原理活塞式空气压缩机的工作原理图15-1 活塞式空气压缩机的工作原理l缸体；2活塞；3活塞杆；4曲柄连杆机构；5吸气阀；6排气阀扫码认识活塞式空压机的工作原理扫码认识真空发生器的工作原理1 1气源净化元件气源净化元件（1 1）后冷却器。）后冷却器。后冷却器的作用是将空气压缩机排出的后冷却器的作用是将空气压缩机排出的压缩空气温度由压缩空气温度由 140 140170170降至降至 40 40左右，使压缩左右，使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和析出，凝结成水滴和空气中的油雾和水汽迅速达到饱和析出
5、，凝结成水滴和油滴，以便经除油器排出。油滴，以便经除油器排出。水冷却式后冷却器的结构形式有蛇管式、列管式、套管水冷却式后冷却器的结构形式有蛇管式、列管式、套管式等，如图式等，如图15-215-2所示。水冷式后冷却器的作用都是通过所示。水冷式后冷却器的作用都是通过强制循环水使压缩空气降温，生成的冷凝水经自动排水强制循环水使压缩空气降温，生成的冷凝水经自动排水器排出。器排出。图15-2 水冷式冷却器分水排水器的作用是分离压缩空气中凝聚的水分和分水排水器的作用是分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。图油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。图15-315-3所所示的分水排水器的工
6、作原理为：压缩空气自入口进示的分水排水器的工作原理为：压缩空气自入口进入分水排水器壳体内，气流先受隔板的阻挡被撞击入分水排水器壳体内，气流先受隔板的阻挡被撞击折向下方，然后产生环形回转而上升，油滴、水滴折向下方，然后产生环形回转而上升，油滴、水滴等杂质由于惯性力和离心力的作用析出并沉降于壳等杂质由于惯性力和离心力的作用析出并沉降于壳体的底部，由排污阀定期排出。为达到较好的效果体的底部，由排污阀定期排出。为达到较好的效果，气流回转后上升速度应缓慢。，气流回转后上升速度应缓慢。图15-3 分水排水器（3）储气罐。储气罐的作用是用来调节气流，减少输出气流的压力脉动，使输出气流流量连续、气压稳定。如图
7、15-4 图15-4 立式储气罐从空压机产生的压缩空气，经后冷却器、分水排水器及从空压机产生的压缩空气，经后冷却器、分水排水器及储气罐的冷却和初步净化后，已可满足一般气压传动系储气罐的冷却和初步净化后，已可满足一般气压传动系统的要求，但对某些要求高的精密气动装置和仪表，压统的要求，但对某些要求高的精密气动装置和仪表，压缩空气还必须经过干燥、过滤等进一步净化处理后才能缩空气还必须经过干燥、过滤等进一步净化处理后才能使用。目前工业上常用的使用。目前工业上常用的干燥方法主要是吸附法和冷冻干燥方法主要是吸附法和冷冻法，吸附法是干燥处理中应用最普遍的一种方法。法，吸附法是干燥处理中应用最普遍的一种方法。
8、扫码认识吸附式空气干燥器的工作原理扫码认识冷冻式空气干燥器的工作原理图15-5 吸附式干燥器1湿空气进气管；2顶盖；3、5、10法兰；4、6再生空气排气管；7再生空气进气管；8干燥空气输出管；9排水管；10密封垫；11、22密封垫；12、15、20铜丝过滤网；13毛毡层；14下栅板；16、21吸附剂层；17支撑板；18壳体；19上栅板空气过滤器的作用是进一步滤除压缩空气的水分、油空气过滤器的作用是进一步滤除压缩空气的水分、油滴及杂质，以达到气压系统所要求的净化程度。滴及杂质，以达到气压系统所要求的净化程度。图15-6 空气过滤器1旋风叶子；2滤芯；3存水杯；4挡水板；5手动放水阀空气过滤器不能
9、分离悬浮油雾粒子，这是由于处于干空气过滤器不能分离悬浮油雾粒子，这是由于处于干燥状态的微小（燥状态的微小（2 23m3m）油粒很难附着于固体表面。）油粒很难附着于固体表面。要分离这种油雾，需要使用带凝聚式滤芯的油雾过滤要分离这种油雾，需要使用带凝聚式滤芯的油雾过滤器器图15-7 油雾分离器 图15-8凝聚式滤芯结构原理（1 1）油雾器。油雾器是一种特殊的注油装置。它的作）油雾器。油雾器是一种特殊的注油装置。它的作用是使润滑油雾化后注入空气中，随空气进入需要润用是使润滑油雾化后注入空气中，随空气进入需要润滑的部件中，达到润滑的目的。滑的部件中，达到润滑的目的。图15-9所示油雾器的工作原理为：压
10、缩空气1进入后，从4流出，有一小部分压缩空气由小孔2进入10，进入5的上腔A，使油面受压缩空气的压力作用，从而油液经吸11、6和7进入透明的视油帽8内，然后再滴入喷嘴小孔3，最后被引射出来。图15-9 吸收型消声器。吸收型消声器。图图15-1015-10所示为吸收型消声器结构所示为吸收型消声器结构图，当气流通过由聚苯乙烯颗粒或铜珠烧结而成的消图，当气流通过由聚苯乙烯颗粒或铜珠烧结而成的消声罩时，气流受到阻碍，并与消声材料的细孔相摩擦声罩时，气流受到阻碍，并与消声材料的细孔相摩擦，声能被部分吸收转化为热能，从而降低了噪声强度，声能被部分吸收转化为热能，从而降低了噪声强度 膨胀干涉型消声器。膨胀干
11、涉型消声器。膨胀干涉吸收型消声器。膨胀干涉吸收型消声器。图15-10 吸收型消声器1消声罩；2连接螺栓在气动控制系统中，也与其他自动控制装置一样，有在气动控制系统中，也与其他自动控制装置一样，有发信、控制和执行部分，其控制部分工作介质为气体发信、控制和执行部分，其控制部分工作介质为气体，而信号传感部分和执行部分可能用电或液体传输，而信号传感部分和执行部分可能用电或液体传输，这就要通过转换器来转换。常用的转换器有气这就要通过转换器来转换。常用的转换器有气电、电、电电气、气气、气液等，如图液等，如图15-1115-11和图和图15-1215-12所示。所示。图15-11 高压型气电转换器 图15-
12、12 气液转换器 1螺母；2弹簧；3微动开关；4爪枢；5圆盘；6膜片；7顶杆气动执行元件能将压缩空气的压力能转化为机械能气动执行元件能将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动等，驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动等，输出力或转矩。气动执行元件可以分为气缸和气，输出力或转矩。气动执行元件可以分为气缸和气马达两大类。马达两大类。气缸的分类方法也很多，常用的有以下几种。气缸的分类方法也很多，常用的有以下几种。（1 1）按压缩空气作用在活塞端面上的方向数可分为）按压缩空气作用在活塞端面上的方向数可分为单作用气缸和双作用气缸。单作用气缸和双作用气缸。（2 2）按结构
13、特点可分为活塞式气缸、叶片式（摆动）按结构特点可分为活塞式气缸、叶片式（摆动式）气缸、薄膜式气缸、伸缩式气缸、气液阻尼缸等式）气缸、薄膜式气缸、伸缩式气缸、气液阻尼缸等（3 3）按安装方式可分为固定式气缸、轴销式气缸、）按安装方式可分为固定式气缸、轴销式气缸、回转式气缸、嵌入式气缸等。回转式气缸、嵌入式气缸等。（4 4）按气缸的功能可分为普通气缸和特殊气缸。）按气缸的功能可分为普通气缸和特殊气缸。普通气缸用于无特殊要求的场合。单作用气缸。单作用气缸的特点是压缩空气只能使活塞向一个方向运动，另一个方向的运动则需要借助外力，如重力、弹簧力等。单作用气缸的结构如图15-13所示。通气孔5的作用是使气
14、缸右腔始终与大气相通。图15-13 单作用气缸 1-后缸盖；2-活塞；3-前缸盖；4-活塞杆 5-通气孔；6-弹簧；7-进排气 双作用气缸。双作用气缸的特点是压缩空气可使活塞向两个方向运动。双作用气缸的结构如图15-14所示图15-14 双作用气缸 1有杆腔；2无杆腔；3后缸盖；4活塞；5密封圈；6缸筒；7前缸盖；8活塞杆气马达的作用是将压缩空气的的压力能转换成回转形气马达的作用是将压缩空气的的压力能转换成回转形式或摆动形式的机械能。式或摆动形式的机械能。1 1气马达的分类和工作原理气马达的分类和工作原理气动系统最常用的是容积式气马达。容积式气马达按气动系统最常用的是容积式气马达。容积式气马达
15、按其结构可分为叶片式、活塞式、齿轮式以及摆动式。其结构可分为叶片式、活塞式、齿轮式以及摆动式。现以最常用的叶片式气马达为例简要介绍气马达的工现以最常用的叶片式气马达为例简要介绍气马达的工作原理。如图作原理。如图15-1515-15所示所示图15-15 叶片式气马达1定子；2转子；3、4叶片扫码认识叶片式气马达的工作原理（1 1）气马达的特点。）气马达的特点。工作安全具有防爆炸性能。工作安全具有防爆炸性能。能长期满载工作，温升较小，具有过载保护功能，能长期满载工作，温升较小，具有过载保护功能，过载时能自动停车，故过载时能自动停车，故适用于载荷变化较大或经常超适用于载荷变化较大或经常超载的场合。载
16、的场合。气马达的转数，可以从每分钟几十转到上万转，利气马达的转数，可以从每分钟几十转到上万转，利用简单的节流装置，即可实现无级调速。可瞬时反转用简单的节流装置，即可实现无级调速。可瞬时反转、获得高速度并易于实现调速。、获得高速度并易于实现调速。气动控制元件在气动系统中是控制和调节压缩空气的压气动控制元件在气动系统中是控制和调节压缩空气的压力、流量、方向等的气动控制元件，力、流量、方向等的气动控制元件，按照其作用和功能按照其作用和功能分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。15.3.1 15.3.1 方向控制阀方向控制阀气动回路方向控制阀作用气动回路方向控
17、制阀作用：控制气流通道的通、断和改控制气流通道的通、断和改向。向。它它主要有单向型和换向型两类。主要有单向型和换向型两类。1 1单向型方向控制阀单向型方向控制阀（1 1）单向阀。）单向阀。单向阀的功能、工作原理及图形符号与单向阀的功能、工作原理及图形符号与液压单向阀相同。如图液压单向阀相同。如图15-1615-16所示，正向进气时，进、所示，正向进气时，进、排气口排气口P P、A A接通；反向进气时，接通；反向进气时，P P、A A截止，弹簧的作用截止，弹簧的作用是复位并增加阀的密封性能，防止低压的泄漏。是复位并增加阀的密封性能，防止低压的泄漏。单向阀的功能、工作原理及图形符号与液压单向单向阀
18、的功能、工作原理及图形符号与液压单向阀相同。如图阀相同。如图15-1615-16所示，正向进气时，进、排所示，正向进气时，进、排气口气口P P、A A接通；反向进气时，接通；反向进气时，P P、A A截止，弹簧的截止，弹簧的作用是复位并增加阀的密封性能，防止低压的泄作用是复位并增加阀的密封性能，防止低压的泄漏。漏。图15-16 单向阀1阀体；2阀芯或门型梭阀相当于两个反向串接的单向阀组合而成的或门型梭阀相当于两个反向串接的单向阀组合而成的。如图如图15-1715-17所示，所示，P P1 1、P P2 2输入口，输入口，A A输出口。当输出口。当P P1 1进气进气而而P P2 2通大气时，阀
19、芯被推向右边，气流从通大气时，阀芯被推向右边，气流从P P1 1进入进入A A，P P2 2被封闭。当被封闭。当P P2 2进气，进气，P P1 1通大气时，阀芯被推向左边，气通大气时，阀芯被推向左边，气流从流从P P2 2进入进入A A，P P1 1被封闭。若被封闭。若P P1 1、P P2 2都有压缩空气，当两都有压缩空气，当两边压力相等时，阀芯可以随机停在左边或右边，这要边压力相等时，阀芯可以随机停在左边或右边，这要由压力加入的先后次序而定；若两边压力不等，则哪由压力加入的先后次序而定；若两边压力不等，则哪端压力高，端压力高，A A就与哪端相通，另一端则被封闭。就与哪端相通，另一端则被封
20、闭。图15-17 或门型梭阀1阀体；2阀芯扫码认识或门元件的工作原理快速排气阀是为了加快气缸运动速度做快速排气用的。快速排气阀是为了加快气缸运动速度做快速排气用的。如图如图15-1815-18所示，当压缩空气进入进气口所示，当压缩空气进入进气口P P，使膜片，使膜片1 1受压受压变形下移，变形下移，P P与与A A的通道被打开，同时排气口的通道被打开，同时排气口O O被关闭；当被关闭；当P P口没有压缩空气进入时，在口没有压缩空气进入时，在A A口和口和P P口压差作用下，膜片口压差作用下，膜片向上恢复，向上恢复，P P口关闭，使口关闭，使A A口气体通过口气体通过O O口快速排气。口快速排气
21、。图15-18 快速排气阀1膜片；2阀体换向型方向控制阀（简称换向阀）的功用是通过各种换向型方向控制阀（简称换向阀）的功用是通过各种控制方式使阀芯换向，改变气流方向，从而改变气动控制方式使阀芯换向，改变气流方向，从而改变气动执行元件的运动方向。与液压换向阀相同，气动换向执行元件的运动方向。与液压换向阀相同，气动换向阀也由主体部分和操纵部分（手动、机控、电磁、气阀也由主体部分和操纵部分（手动、机控、电磁、气控、电控、电气控等）组成。气控等）组成。气控换向阀是以压缩空气为动力切换主阀，使气路气控换向阀是以压缩空气为动力切换主阀，使气路换向或通断的阀换向或通断的阀。按照控制方式，可分为加压控制。按照
22、控制方式，可分为加压控制、泄压控制、差压控制和时间控制四种方式。、泄压控制、差压控制和时间控制四种方式。扫码认识气压控制换向阀的工作原理图图15-1915-19所示为二位三通单气控截止式换向阀的结构所示为二位三通单气控截止式换向阀的结构原理图。图原理图。图15-1915-19（a a）所示为无气控信号时阀的状态）所示为无气控信号时阀的状态：阀芯在弹簧和：阀芯在弹簧和P P腔压力作用下处于上端位置，阀口腔压力作用下处于上端位置，阀口A A与与P P截止，截止，A A与与O O接通，阀处于排气状态；图接通，阀处于排气状态；图15-1915-19（b b）所示为输入气控信号）所示为输入气控信号K K
23、时阀的状态，由于气压力的时阀的状态，由于气压力的作用，阀芯克服弹簧力下移，使阀口作用，阀芯克服弹簧力下移，使阀口A A与与O O断开，断开，P P与与A A接通。接通。图15-19 单气控截止式换向阀结构原理图1阀芯；2弹簧它它由电磁铁和阀的主体组成，利用电磁铁的吸力驱动由电磁铁和阀的主体组成，利用电磁铁的吸力驱动阀芯移位进行换向。因为利用电信号操纵，故可进行阀芯移位进行换向。因为利用电信号操纵，故可进行远距离控制，且响应速度快。远距离控制，且响应速度快。图图15-2015-20（a a）所示为常态位置，即线圈不通电，其状）所示为常态位置，即线圈不通电，其状态为态为A A与与O O相通，此时阀
24、排气。当通电时，如图相通，此时阀排气。当通电时，如图15-2015-20（b b）所示，电磁铁）所示，电磁铁1 1推动阀芯推动阀芯2 2向下移，气路换向，向下移，气路换向，其通路状态为其通路状态为P P与与A A相通，此时阀进气。相通，此时阀进气。图15-20所示为单电控电磁阀的结构原理图图图15-2115-21所示为双电控电磁阀的结构原理图。当电磁所示为双电控电磁阀的结构原理图。当电磁铁线圈铁线圈1 1通电、电磁铁线圈通电、电磁铁线圈2 2断电时（见图断电时（见图15-2115-21（a a），阀芯被推向右端，其通路状态是），阀芯被推向右端，其通路状态是P P与与A A相通、相通、B B与与
25、O O2 2相通；当电磁铁线圈相通；当电磁铁线圈1 1断电时，阀芯仍处于原有断电时，阀芯仍处于原有状态；当电磁铁线圈状态；当电磁铁线圈2 2通电、电磁铁线圈通电、电磁铁线圈1 1断电时（断电时（见图见图15211521（b b），阀芯被推向左端，其通路状态），阀芯被推向左端，其通路状态为为P P与与B B相通、相通、A A与与O O1 1相通。相通。15-21 双电控电磁阀结构原理图1、2电磁铁；3阀芯电电气控换向阀由电磁控制和气压控制组合而成的复气控换向阀由电磁控制和气压控制组合而成的复合控制的换向阀，其中，电磁换向阀起先导阀作用，合控制的换向阀，其中，电磁换向阀起先导阀作用，气控换向阀为主
26、阀。气控换向阀为主阀。当电磁先导阀当电磁先导阀1 1的线圈通电，而先导阀的线圈通电，而先导阀2 2的线圈断电时的线圈断电时（见图（见图15-2215-22（a a），由于主阀），由于主阀3 3的的K K1 1腔进气，腔进气，K K2 2腔排腔排气，使主阀阀芯向右移动，此时气，使主阀阀芯向右移动，此时P P与与A A相通、相通、B B与与O O2 2相相通。当电磁先导阀通。当电磁先导阀2 2的线圈通电，而先导阀的线圈通电，而先导阀1 1的线圈断的线圈断电时（见图电时（见图15-2215-22（b b），主阀），主阀K K2 2腔进气，腔进气，K K1 1腔排气腔排气，主阀向左移动，此时，主阀向左
27、移动，此时P P与与B B相通、相通、A A与与O O1 1相通。为保相通。为保证主阀正常工作，两个电磁阀不能同时通电，即电路证主阀正常工作，两个电磁阀不能同时通电，即电路中要考虑互锁。中要考虑互锁。图15-22 双先导式电气控换向阀结构原理1、2先导阀；3主阀当电磁先导阀1的线圈通电，而先导阀2的线圈断电时（见图15-22（a），由于主阀3的K1腔进气，K2腔排气，使主阀阀芯向右移动，此时P与A相通、B与O2相通。当电磁先导阀2的线圈通电，而先导阀1的线圈断电时（见图15-22（b），主阀K2腔进气，K1腔排气，主阀向左移动，此时P与B相通、A与O1相通。为保证主阀正常工作，两个电磁阀不能同
28、时通电，即电路中要考虑互锁。压力控制阀利用空气压力和弹簧力的平衡原理来工作压力控制阀利用空气压力和弹簧力的平衡原理来工作的，主要用来控制气动系统中的压力，满足气动系统的，主要用来控制气动系统中的压力，满足气动系统各种压力的要求。它可分为减压阀、溢流阀和顺序阀各种压力的要求。它可分为减压阀、溢流阀和顺序阀等等1 1减压阀减压阀减压阀的作用是将较高的输入压力调整到低于输入压减压阀的作用是将较高的输入压力调整到低于输入压力的稳定的调定压力输出，以保证气动系统或装置的力的稳定的调定压力输出，以保证气动系统或装置的工作压力稳定，不受输出空气流量变化和气源压力波工作压力稳定，不受输出空气流量变化和气源压力
29、波动的影响。动的影响。图图15-2315-23所示为一种常用的直动式减压阀结构原理图。当所示为一种常用的直动式减压阀结构原理图。当顺时针方向调整手轮顺时针方向调整手轮1 1时，调压弹簧时，调压弹簧2 2和调压弹簧和调压弹簧3 3推动膜推动膜片片5 5和进气阀芯和进气阀芯9 9向下移动，使阀口开启，气流通过阀口向下移动，使阀口开启，气流通过阀口后压力降低。与此同时，有一部分气流由阻尼管孔后压力降低。与此同时，有一部分气流由阻尼管孔7 7进入进入膜片室，在膜片下面产生一个向上的推力与弹簧力平衡膜片室，在膜片下面产生一个向上的推力与弹簧力平衡，减压阀便有了稳定的输出压力，减压阀便有了稳定的输出压力。
30、图15-23 直动式减压阀1手轮；2、3调压弹簧；4溢流口；5膜片；6阀杆；7阻尼管孔；8阀座；9进气阀芯；10复位弹簧；11排气口溢流阀的作用是当系统中的压力超过调定值时，使部溢流阀的作用是当系统中的压力超过调定值时，使部分压缩空气从排气口溢出，并在溢流过程中保持系统分压缩空气从排气口溢出，并在溢流过程中保持系统中的压力基本稳定，从而起过载保护作用（安全阀）中的压力基本稳定，从而起过载保护作用（安全阀）。图15-24 溢流阀的结构原理图1旋钮；2弹簧；3活塞顺序阀是一种依靠气动系统中的压力大小变化来控制顺序阀是一种依靠气动系统中的压力大小变化来控制执行机构按顺序动作的压力控制阀。顺序阀常与单
31、向执行机构按顺序动作的压力控制阀。顺序阀常与单向阀并联组装成一体，称为单向顺序阀。顺序阀的结构阀并联组装成一体，称为单向顺序阀。顺序阀的结构原理图如图原理图如图15-2515-25所示。所示。图15-25由弹簧的预压缩量来调节其开启压力，当输入压力达到或超过开启压力时，阀芯被顶开，阀口打开，A口有输出；当输入压力低于开启压力时，阀芯复位，阀口关闭，A口无输出。与液压流量控制阀一样，气压系统中的流量控制阀与液压流量控制阀一样，气压系统中的流量控制阀也是通过改变阀的通流面积来实现流量控制的，进也是通过改变阀的通流面积来实现流量控制的，进而改变执行元件的运动速度。常用的流量控制阀包而改变执行元件的运
32、动速度。常用的流量控制阀包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀等。节流阀和括节流阀、单向节流阀、排气节流阀等。节流阀和单向节流阀的工作原理与液压系统中的同类型阀相单向节流阀的工作原理与液压系统中的同类型阀相类似，故不再重复。类似，故不再重复。图15-26 排气节流阀结构原理图和图形符号图1节流口；2消声套；3手轮气动逻辑元件能在系统中完成一定的逻辑功能。在气动逻辑元件能在系统中完成一定的逻辑功能。在输入信号作用下，逻辑元件的输出信号状态只有输入信号作用下，逻辑元件的输出信号状态只有“”或或“”（“开开”或或“关关”“”“有有”或或“无无”）两种状态，属于开关元件。逻辑元件以压缩空气为两种状态，属于
33、开关元件。逻辑元件以压缩空气为介质，在控制信号作用下，通过其内部可动部件（介质，在控制信号作用下，通过其内部可动部件（如膜片、阀芯）的动作来改变气流流动方向而实现如膜片、阀芯）的动作来改变气流流动方向而实现各种逻辑功能。各种逻辑功能。气动逻辑元件按逻辑功能来分，可分为气动逻辑元件按逻辑功能来分，可分为“是门是门”元元件、件、“与门与门”元件、元件、“或门或门”元件、元件、“非门非门”元件元件、“禁门禁门”元件、元件、“或非或非”元件、元件、“双稳双稳”元件等元件等。1 1“是门是门”元件元件元件的输入信号和输出信号之间始终保持相同的状元件的输入信号和输出信号之间始终保持相同的状态，即没有输入时
34、，就没有输出；有输入时才能输态，即没有输入时，就没有输出；有输入时才能输出。出。2 2“与门与门”元件元件元件有两个输入口和一个输出口，只有两个输入口元件有两个输入口和一个输出口，只有两个输入口同时输入时才有输出。它常用于两个或多个输入信同时输入时才有输出。它常用于两个或多个输入信号互锁控制，起到安全保护作用。号互锁控制，起到安全保护作用。3 3“或门或门”元件元件元件有两个输入口和一个输出口，只要有一个输入信元件有两个输入口和一个输出口，只要有一个输入信号或同时有两个输入信号时，元件都有输出。它常用号或同时有两个输入信号时，元件都有输出。它常用于多种操作形式的选择控制。于多种操作形式的选择控
35、制。4 4“非门非门”元件元件。元件的输入信号和输出信号之间始元件的输入信号和输出信号之间始终保持相反的状态，即有输入时，无输出；而无输入终保持相反的状态，即有输入时，无输出；而无输入时有输出。它常用作反相控制。时有输出。它常用作反相控制。扫码认识“或非”元件的工作原理5 5“禁门禁门”元件元件元件只要有信号元件只要有信号a a存在，就禁止存在，就禁止b b信号输出，只要信号输出，只要a a不不存在，才有存在，才有b b输出。它常用于对某信号的允许或禁止输出。它常用于对某信号的允许或禁止控制。控制。6 6“或非或非”元件元件“双稳双稳”元件的工作原理元件的工作原理当所有的输入端都没有输入信号时
36、，元件才有输出，当所有的输入端都没有输入信号时，元件才有输出，只要输入端中有只要输入端中有1 1个有输入信号，元件就没有输出。个有输入信号，元件就没有输出。或非元件是一种多功能逻辑元件，用这种元件可以实或非元件是一种多功能逻辑元件，用这种元件可以实现是门、或门、与门、非门及记忆等各种逻辑功能。现是门、或门、与门、非门及记忆等各种逻辑功能。7 7“双稳双稳”元件元件“双稳双稳”元件属记忆元件，在逻辑回路中起着重要元件属记忆元件，在逻辑回路中起着重要的作用。但在使用中不能在双稳元件的两个输入端的作用。但在使用中不能在双稳元件的两个输入端同时加输入信号，否则，元件将处于不定工作状态同时加输入信号，否
37、则，元件将处于不定工作状态。扫码认识“双稳”元件的工作原理气动压力控制回路的主要功能是调节和控制气动系统气动压力控制回路的主要功能是调节和控制气动系统的供气压力以及过载保护。的供气压力以及过载保护。1 1调压回路调压回路图图15-2715-27所示为常用的一种调压回路，在气源出口上串所示为常用的一种调压回路，在气源出口上串接带压力表的气动三联件（空气过滤器、接带压力表的气动三联件（空气过滤器、溢流溢流减压阀减压阀和油雾器），利用减压阀来实现对气动系统气源的压和油雾器），利用减压阀来实现对气动系统气源的压力控制。需要注意，供给逻辑元件的压缩空气应自油力控制。需要注意，供给逻辑元件的压缩空气应自油
38、雾器之前引出，即不要对逻辑元件加入润滑油。雾器之前引出，即不要对逻辑元件加入润滑油。图15-27 1空气过滤器；2减压阀；3油雾器图图15-2815-28所示为可提供两种压力的调压回路。它由所示为可提供两种压力的调压回路。它由2 2个减压阀和换向阀构成，气缸有杆腔和无杆腔工作个减压阀和换向阀构成，气缸有杆腔和无杆腔工作压力由两个减压阀分别调定。压力由两个减压阀分别调定。图15-28 调压回路（二）图图15-2915-29所示为过载保护回路，此回路用于防止系统所示为过载保护回路，此回路用于防止系统过载而损坏元件。当气缸过载，左腔压力升高，超过过载而损坏元件。当气缸过载，左腔压力升高，超过预定值时
39、，顺序阀预定值时，顺序阀3 3打开，控制气体可经梭阀打开，控制气体可经梭阀4 4将主控将主控阀阀2 2切换至右位（图示位置），使活塞退回，气缸左切换至右位（图示位置），使活塞退回，气缸左腔的压力经主控阀腔的压力经主控阀2 2排掉，防止系统过载，实现过载排掉，防止系统过载，实现过载保护。保护。图15-29 过载保护回路l手动换向阀；2主控阀；3顺序阀；4梭阀；5行程阀15.5.1 15.5.1 汽车主动空气悬架系统汽车主动空气悬架系统1 1主动空气悬架系统的工作原理主动空气悬架系统的工作原理图图15-3015-30所示为丰田所示为丰田SoarerSoarer高级轿车电子控制主动式高级轿车电子控制
40、主动式空气悬架系统的构成图。它主要由空气压缩机、干燥空气悬架系统的构成图。它主要由空气压缩机、干燥器、空气电磁阀、车身高度传感器、带有减震器的空器、空气电磁阀、车身高度传感器、带有减震器的空气弹簧、悬架控制执行器、悬架控制选择开关及电子气弹簧、悬架控制执行器、悬架控制选择开关及电子控制单元等组成。控制单元等组成。图15-30当车身需要升高时，电子控制单元控制空气电磁阀使压当车身需要升高时，电子控制单元控制空气电磁阀使压缩空气进入空气弹簧的主气室（见图缩空气进入空气弹簧的主气室（见图15-3115-31（a a），使），使空气弹簧伸长，车身升高；当车身需要降低时，电子控空气弹簧伸长，车身升高；当
41、车身需要降低时，电子控制单元控制电磁阀使空气弹簧主气室中压缩空气排到大制单元控制电磁阀使空气弹簧主气室中压缩空气排到大气中去（见图气中去（见图15-3115-31（b b），空气弹簧压缩，车身降低），空气弹簧压缩，车身降低。图15-31丰田丰田SoarerSoarer轿车采用的主动空气悬架系统中，车轿车采用的主动空气悬架系统中，车高、弹簧刚度和减震器阻尼力可同时得到控制，高、弹簧刚度和减震器阻尼力可同时得到控制，且各自可以取三种数值，其所取数值由电子控制且各自可以取三种数值，其所取数值由电子控制单元根据当时的运行条件和驾驶员选定的控制方单元根据当时的运行条件和驾驶员选定的控制方式决定。驾驶员可
42、以任意选择四种自动控制模式式决定。驾驶员可以任意选择四种自动控制模式，即，即控制车身高度的控制车身高度的“常规值自动控制常规值自动控制”和和“高高值自动控制值自动控制”，以及控制弹簧刚度和减震器阻尼，以及控制弹簧刚度和减震器阻尼力的力的“常规值自动控制常规值自动控制”和和“高速行驶时自动控高速行驶时自动控制制”，具体控制内容如下：，具体控制内容如下：具体控制内容如下：具体控制内容如下：（1 1）利用弹簧刚度）利用弹簧刚度/减震器阻尼力进行控制减震器阻尼力进行控制 抗后坐：抗后坐：通过传感器检测加速踏板移动速度通过传感器检测加速踏板移动速度和位移。当车速低于和位移。当车速低于20km/h20km
43、/h且加速度大时（急起且加速度大时（急起步加速），步加速），ECUECU通过执行器将弹簧刚度和减震器通过执行器将弹簧刚度和减震器阻尼力调到高值，从而抵抗汽车起步时车身后坐阻尼力调到高值，从而抵抗汽车起步时车身后坐。如果此时驾驶员选择了。如果此时驾驶员选择了“常规值自动控制常规值自动控制”状状态，则弹簧刚度和减震器阻尼力由软调至硬；如态，则弹簧刚度和减震器阻尼力由软调至硬；如果此时驾驶员选择了果此时驾驶员选择了“高速行驶自动控制高速行驶自动控制”状态状态，则刚度和阻尼力由中调至硬。，则刚度和阻尼力由中调至硬。具体控制内容如下：具体控制内容如下：（1 1）利用弹簧刚度）利用弹簧刚度/减震器阻尼力进
44、行控制减震器阻尼力进行控制 抗侧倾：抗侧倾：由装于转向轴的光电式转向传感器由装于转向轴的光电式转向传感器检测转向盘的操作状况。在急转弯时，检测转向盘的操作状况。在急转弯时，ECUECU通过通过执行器使弹簧刚度和减震器阻尼力转换到高（硬执行器使弹簧刚度和减震器阻尼力转换到高（硬）值，以抵抗车身侧倾。）值，以抵抗车身侧倾。抗抗“点头点头”：在车速高于在车速高于60 km/h60 km/h时紧急制动时紧急制动，ECUECU通过执行器使弹簧刚度和减震器阻尼力调通过执行器使弹簧刚度和减震器阻尼力调到高（硬）值，而不管驾驶员选择了何种控制状到高（硬）值，而不管驾驶员选择了何种控制状态，以抵抗车身前部的下俯
45、。态，以抵抗车身前部的下俯。具体控制内容如下：具体控制内容如下：（1 1）利用弹簧刚度）利用弹簧刚度/减震器阻尼力进行控制减震器阻尼力进行控制 高速感应：高速感应：当车速大于当车速大于110km/h110km/h时，系统将使时，系统将使弹簧刚度和减震器阻尼力调至中间值，从而提高弹簧刚度和减震器阻尼力调至中间值，从而提高高速行驶时操纵稳定性。既使驾驶员选择了高速行驶时操纵稳定性。既使驾驶员选择了“常常规值自动控制规值自动控制”状态（刚度和阻尼处于低、软值状态（刚度和阻尼处于低、软值），系统也将刚度和阻尼力调至中间值。），系统也将刚度和阻尼力调至中间值。具体控制内容如下：具体控制内容如下：（1 1
46、）利用弹簧刚度）利用弹簧刚度/减震器阻尼力进行控制减震器阻尼力进行控制 坏路、俯仰、震动感应坏路、俯仰、震动感应：车速在：车速在4040100km/h100km/h时，当前轮车高传感器检测出路面有较大凸起时时，当前轮车高传感器检测出路面有较大凸起时（例如，汽车通过损坏的铺砌路面等），系统将（例如，汽车通过损坏的铺砌路面等），系统将弹簧刚度和减震器阻尼力调至中间值，以抑制车弹簧刚度和减震器阻尼力调至中间值，以抑制车体的前后颠簸、震动等大动作，从而提高汽车的体的前后颠簸、震动等大动作，从而提高汽车的乘坐舒适性和通过性，而不管驾驶员选择了何种乘坐舒适性和通过性，而不管驾驶员选择了何种控制状态。控制状
47、态。车速高于车速高于100km/h100km/h时，系统将使刚度时，系统将使刚度和阻尼力调至高（硬）值。和阻尼力调至高（硬）值。具体控制内容如下：具体控制内容如下：（1 1）利用弹簧刚度）利用弹簧刚度/减震器阻尼力进行控制减震器阻尼力进行控制 良好路面正常行驶：良好路面正常行驶：弹簧刚度和减震器阻尼弹簧刚度和减震器阻尼力由驾驶员选择，力由驾驶员选择，“常规值自动控制常规值自动控制”状态时，状态时，刚度和阻尼力处于低（软）值；刚度和阻尼力处于低（软）值；“高速行驶时自高速行驶时自动控制动控制”状态时，则刚度和阻尼力为中间值。状态时，则刚度和阻尼力为中间值。（2 2）车身高度控制。）车身高度控制。
48、由左右前轮和左后轮三个车身由左右前轮和左后轮三个车身高度传感器发出车高信号，高度传感器发出车高信号，ECUECU发出指令来进行车身发出指令来进行车身高度调整。车身高度控制系统气路如图高度调整。车身高度控制系统气路如图15-3215-32所示。所示。车身高度控制主要模式有下面两种。车身高度控制主要模式有下面两种。高速感应高速感应 连续坏路面感应连续坏路面感应图15-32 车身高度控制系统气路1压缩机；2干燥器；3高度控制电磁阀；4气动缸（1 1）主、辅气室一体式空气悬架主要部件构造）主、辅气室一体式空气悬架主要部件构造。主、辅气室设计为一体的气动缸结构如图。主、辅气室设计为一体的气动缸结构如图1
49、5-15-3333所示，所示，图15-33 主、辅气室一体式空气悬架结构示意图1悬架控制执行器；2空气阀；3辅气室；4主气室；5旋转滑阀控制杆；6减震器；7气动缸主、辅气室一体式空气悬架的控制执行器（见图主、辅气室一体式空气悬架的控制执行器（见图15-3415-34）既控制减震器的回转阀进行阻尼调节，又驱动主、辅）既控制减震器的回转阀进行阻尼调节，又驱动主、辅气室的阀芯进行刚度调节。为了适应频繁变化的工况，气室的阀芯进行刚度调节。为了适应频繁变化的工况，并保证精确的定位，驱动动力采用直流步进电机。并保证精确的定位，驱动动力采用直流步进电机。图15-34 主、辅气室一体式空气悬架控制执行器结构示
50、意图1小齿轮；2阻尼调节杆；3气阀控制杆；4扇形齿轮；5扇形齿轮制动杆；6ECU；7步进电机直流步进电机的转子为永磁体，定子有两对磁极，其上有两对直流步进电机的转子为永磁体，定子有两对磁极，其上有两对绕组，两对绕组处于不同的通电状态时，永磁转子对称中心处绕组，两对绕组处于不同的通电状态时，永磁转子对称中心处于不同的位置，如图于不同的位置，如图15-3515-35所示。当所示。当A AB B绕组接通正向电流时（绕组接通正向电流时（电流从电流从A A端流入，端流入，B B端流出），永磁转子将在定子磁极磁场的作端流出），永磁转子将在定子磁极磁场的作用下，处于图用下，处于图15-3515-35（a a
