张利平，男，河北科技大学机械电子工程学院，副教授，中国力学会流体控制专委会液压气动技术交流开发中心特聘理事。长期从事液压气动技术的教学与科研工作，主持和参与完成DYQ1-E30B电液数字流量阀、SYF1-E63B电液数字溢流阀、34SH-L16E-W型新型节能换向阀（获中国专利ZL01227157.8）、液压自动U形管成型机床、气动胀管机的研制等多项科研项目；长期为工矿企业各类国内外机电设备的液压气动系统进行调试与故障诊断及技术咨询；1985-今，主编《液压气动系统设计手册》（106万字，机工版1997）、独著《液压站设计与使用》（50万字，海洋版2004）、主编《现代液压技术应用220例》（84万字，化工版2004）、主编《液压阀原理、使用与维护》（90万字，化工版2005）、主编《液压传动与控制》（高校教材，50万字，西工大版，2005）、独著《液压传动系统及设计》（64万字，化工版2005）、独著《液压控制系统及设计》（65万字，化工版2006，已交稿）和参编《模糊论方法学》（30万字，中国建工版1988）、《对应论方法学》（30万字，中国建工版1988）、《流体动力回路及系统导论》（30万字，机工版1985）等著作10部；1988年以来，在台湾《MM机械技术》、香港《机械制造》和国内《中国机械工程》、《机床与液压》、《液压与气动》、《液压气动与密封》、《工程机械》等多种专业期刊及有关国际学术会议上发表液压气动方面的学术论文60多篇。多年的教学和科研、论著及工程实践经验，为本书的编写质量及按时交稿提供了可靠保证。

本书以“介质→元件→回路→系统”的体系为线索，从功用类型、工作原理、典型结构、主要性能、产品概览（国内外知名产品）、使用要点等方面在对气源及辅件、气缸、气马达、三类普通气动阀等传统气动元件及其应用介绍的同时，对磁耦正弦气缸、数字气缸、伺服气缸、摆动气缸及摆台、直线摆动组合气缸、气爪、气动肌肉（气动肌腱）、磁性开关、气动人工肌肉、柔触气爪、伯努利真空吸盘、气动比例阀与气动伺服阀及智能化元件（气动微流控芯片及系统、电气数字阀、智能阀岛、智能真空吸盘等）等新型气动元件及其应用进行了详细介绍；书中特别介绍了能源、冶金、机械制造、化工、工业机器人、车辆与工程机械、河海航空、公共事业等行业气动系统应用的大量工程实际案例，还对气动系统设计要点、安装调试及运转维护进行了专门介绍。全书气动元件、回路与系统原理图全部采用国标GB/T 786.1—2009进行绘制。
本书力求通过基础与提高相结合、传统与近代相结合、气动与电控相结合、元件与系统相结合、国内与国外相结合，对气动技术的普及提高与原始创新、集成创新及引进消化吸收再创新起到一定促进作用。
本书可供各行业气动设备与系统的一线工作人员（科研设计、加工制造、安装调试、现场操作、使用维护与设备管理）参阅，还可作为气动系统使用维护与故障诊断技术的短期培训、上岗培训教材及自学读本，也可供大专院校相关专业及方向的教师和研究生、大学生在科研开发、设计选型及教学或实训中参考，同时可供气动技术爱好者学习参阅。

第1章气动元件与系统概论 1
1.1气动系统原理、组成及表示 1
1.1.1气动系统的基本原理 1
1.1.2气动系统的组成 1
1.1.3气动系统的表示：图形符号及其含义 2
1.1.4气动系统原理图的绘制与分析识读 4
1.2气动系统的分类 5
1.3气动技术的优缺点 5
1.4气动技术的应用 6
1.5气动技术的发展 8

第2章气动介质及其力学基础 10
2.1气动介质的功用与性质 10
2.1.1空气的功用及组成 10
2.1.2空气的主要物理性质 10
2.2压缩空气的使用管理要点 11
2.3气体力学基础 12
2.3.1气体压力及其表示方法与单位 12
2.3.2气体状态及其变化 13
2.3.3气体的定常管流 14
2.3.4收缩喷嘴气流特性 17
2.3.5气动元件和系统的有效截面积 17
2.4气动系统压力和流量的测量 18
2.4.1压力的测量（压力表及压力传感器） 18
2.4.2流量的测量（流量计及流量传感器） 21
2.5气动系统中的充气与放气过程 24
2.5.1充气温度与时间 24
2.5.2排气温度与时间 25
2.6气阻和气容及其特性 26
2.6.1气阻及其特性 26
2.6.2气容及其特性 27

第3章气源及辅件 28
3.1气源 28
3.1.1气源的组成 28
3.1.2空压机 29
3.1.3真空泵 34
3.1.4真空发生器 38
3.2气源处理元件 43
3.2.1空压站及其配置 43
3.2.2后冷却器 45
3.2.3主管道油水分离器 47
3.2.4储气罐 48
3.2.5主管道过滤器 50
3.2.6干燥器 52
3.2.7自动排水器 56
3.3其他辅件 58
3.3.1空气过滤器（滤气器） 58
3.3.2油雾器 61
3.3.3消声器（消音器） 64
3.3.4气电转换器和电气转换器 66
3.3.5气液转换器 69
3.3.6外部液压缓冲器 70
3.3.7管件及管道布置 73
3.3.8密封件 78

第4章气动执行元件 81
4.1功用类型 81
4.2气缸 81
4.2.1类型原理 81
4.2.2性能参数 84
4.2.3一般组成 85
4.2.4典型结构 86
4.2.5产品概览 98
4.3摆动气缸及摆台 101
4.3.1类型原理 101
4.3.2性能参数 101
4.3.3典型结构 102
4.3.4产品概览 107
4.4直线摆动组合气缸 108
4.5气缸的使用维护 109
4.5.1使用要点 109
4.5.2故障诊断 110
4.6气爪（气动手指） 112
4.6.1特点类型 112
4.6.2组成原理 112
4.6.3性能参数 113
4.6.4图形符号 113
4.6.5典型结构 113
4.6.6产品概览 120
4.6.7使用维护 122
4.7气马达 125
4.7.1类型特点 125
4.7.2结构原理 125
4.7.3性能参数 127
4.7.4产品概览 127
4.7.5使用维护 127
4.7.6故障诊断 128
4.8真空吸盘 128
4.8.1结构原理 128
4.8.2类型特点 129
4.8.3性能参数 130
4.8.4典型结构 130
4.8.5产品概览 134
4.8.6使用维护 136
4.8.7故障诊断 145
4.9柔触气爪 145
4.9.1功用特点 145
4.9.2原理组成 147
4.9.3性能参数 148
4.9.4典型结构及产品 148
4.9.5使用维护 158
4.10气动肌肉（气动肌腱） 159
4.10.1原理特性 159
4.10.2类型特点 160
4.10.3技术参数 160
4.10.4产品概览 161
4.10.5应用选型 161
4.10.6使用维护 164
4.10.7故障诊断 166
4.11磁性开关 166
4.11.1功用类型 166
4.11.2结构原理 167
4.11.3性能特点 169
4.11.4规格性能 169
4.11.5产品概览 170
4.11.6应用选型 174
4.11.7使用维护 175

第5章气动控制元件及其应用回路 178
5.1功用类型 178
5.2参数特点 179
5.3方向阀及其应用回路 180
5.3.1功用种类 180
5.3.2单向型方向阀及其应用回路 182
5.3.3换向型方向阀及其应用回路 189
5.3.4其他方向阀及其应用回路 205
5.3.5方向阀的应用选型 210
5.3.6方向阀的使用维护 214
5.3.7方向阀的故障诊断 216
5.4压力阀及其应用回路 217
5.4.1功用种类 217
5.4.2安全阀（溢流阀）及其应用回路 217
5.4.3减压阀及其应用回路 219
5.4.4增压阀及其应用回路 226
5.4.5顺序阀及其应用回路 231
5.5流量阀及其应用回路 234
5.5.1功用类型 234
5.5.2结构原理 234
5.5.3性能参数 235
5.5.4产品概览 236
5.5.5应用回路 238
5.5.6选型配置 240
5.5.7安装配管 240
5.5.8使用维护 241
5.6普通气动阀的其他回路 241
5.6.1差动快速回路（增速回路） 241
5.6.2多缸动作控制回路 241
5.6.3安全保护与操作回路 243
5.6.4计数回路 243
5.7真空控制阀及其应用回路 244
5.7.1真空调压阀及其应用回路 244
5.7.2真空辅助阀（逻辑阀、高效阀或安全阀）及其应用回路 247
5.7.3真空切换阀（真空供给破坏阀）及其应用回路 250
5.7.4真空、吹气两用阀 252
5.7.5其他真空吸附回路 252
5.8气动逻辑控制阀及其应用回路 253
5.8.1功用类型 253
5.8.2组成表示 253
5.8.3原理特点 254
5.8.4参数产品 256
5.8.5使用要点 256
5.8.6基本回路 256
5.9气动比例阀与气动伺服阀 257
5.9.1气动比例阀 257
5.9.2气动伺服阀 264
5.10气动阀岛 265
5.10.1阀岛的由来 265
5.10.2特点意义 265
5.10.3类型特点 266
5.10.4性能参数与产品概览 267
5.10.5选用安装 268

第6章气动系统典型应用实例 270
6.1气动系统典型应用实例分析要点 270
6.2能源机械气动系统 270
6.2.1矿用连接器双工位自动注胶机气动系统 270
6.2.2电缆剥皮机气动系统 272
6.2.3ZJ70/4500DB 钻机阀岛集成气控系统 273
6.3冶金机械气动系统 275
6.3.1采用负压气动传感器的带材纠偏系统（气液伺服导向器） 275
6.3.2烧结矿自动打散与卸料装置气动系统 276
6.4现代装备制造业中的气动系统 278
6.4.1铸造车间水平分型覆膜砂制芯机气动系统 278
6.4.2板料折弯机气动系统 282
6.4.3VMC1000加工中心气动系统 283
6.4.4数控车床真空夹具系统 285
6.4.5气动肌腱驱动的形封闭偏心轮机构和杠杆式压板夹具 286
6.5化工机械气动系统 288
6.5.1膏体产品连续灌装机气动系统 288
6.5.2丁腈橡胶目标靶布料器气动系统 289
6.6轻工包装机械气动系统 290
6.6.1胶印机全自动换版装置气动控制系统 291
6.6.2晴雨伞试验机气动系统 293
6.6.3纸箱包装机气动系统 295
6.6.4彩珠筒烟花全自动包装机气动系统 298
6.7电子信息、机械手及机器人气动系统 300
6.7.1超大超薄柔性液晶玻璃面板测量机气动系统 300
6.7.2全气控通用机械手系统 304
6.7.3采用PLC 和触摸屏的生产线工件搬运机械手气动系统 305
6.7.4连续行进式缆索维护机器人气动系统 307
6.8车辆与工程机械气动系统 311
6.8.1机车整体卫生间气动冲洗系统 311
6.8.2挖掘机气控系统 312
6.9河海航空（天）设备气动系统 314
6.9.1气控式水下滑翔机气动系统 314
6.9.2垂直起降火箭运载器着陆支架收放气动系统 316
6.10医疗及公共事业装备气动系统 318
6.10.1气动人工肌肉驱动踝关节矫正器系统 318
6.10.2反应式腹部触诊模拟装置气动系统 319
6.10.3场地自行车起跑器气动系统 321

第7章智能气动元件与系统 323
7.1智能气动元件与系统的特征 323
7.2气动微流控芯片及系统 323
7.2.1微流控技术、微流控芯片及微流体的操控 323
7.2.2气动硅流体芯片与双芯片气动比例压力阀及其应用 324
7.2.3PDMS微流控芯片与PDMS微阀及其应用 325
7.3气动数字控制阀及其应用 332
7.3.1步进电机式气动数字阀 332
7.3.2高速开关式气动数字阀 333
7.3.3压电驱动器式气动数字阀 338
7.4智能气动阀岛 340
7.5智能真空吸盘 341
7.5.1功能结构 341
7.5.2气动回路原理 342
7.5.3控制电路和控制程序 342
7.5.4技术特点 342
7.6智能化气动设备及系统实例 344
7.6.1高速铁路动车组智能气动门控系统 344
7.6.2碾米机精度智能气动控制系统 345
7.6.3气动内墙智能抹灰机及系统 346

第8章气动系统设计要点及实例 349
8.1气动系统设计流程 349
8.2设计计算实例：鼓风炉钟罩式加料装置气动系统设计 349
8.2.1技术要求 349
8.2.2执行元件的选择配置及动力和运动分析 350
8.2.3确定执行元件主要参数 350
8.2.4选择控制方式 351
8.2.5设计与拟定气动系统原理图 351
8.2.6选择气动元件 352
8.2.7气动系统施工设计 355
8.3真空吸附系统设计简介 355
8.3.1真空吸附系统的一般组成 355
8.3.2真空吸附系统的设计要点 355

第9章气动系统的安装调试与运转维护 358
9.1气动系统的安装 358
9.1.1安装内容及准备工作 358
9.1.2气动元件和管道的安装 358
9.2气动系统的调试 360
9.2.1调试准备 360
9.2.2气密性试验 361
9.2.3总体调试 361
9.3气动系统的运转维护及管理 361
9.3.1气动系统运转维护的一般注意事项 361
9.3.2运转要点 361
9.3.3维护保养及检修 361
9.4气动系统的故障诊断 363
9.4.1气动故障及其诊断概述 363
9.4.2做好气动故障诊断及排除应具备的条件 363
9.4.3气动系统的常见故障类型 364
9.4.4气动系统故障特点 365
9.4.5气动系统的故障诊断策略及一般步骤 365
9.4.6气动系统故障诊断常用方法 366
9.4.7气动系统共性故障诊断排除方法 367
9.5气动系统故障诊断排除典型案例 368
9.5.1HT6350 卧式加工中心主轴换刀慢及空气污染故障诊断排除 368
9.5.2挤压机接料小车气动系统换向故障诊断排除 368
9.5.3膨化硝铵炸药膨化过程气动系统气源故障诊断排除 370
9.5.4烟草样品制作机气动系统压力故障诊断排除 370
9.5.5连铸连轧设备气动系统故障排除 371
9.5.6通过式磨革机气动系统漏气故障诊断排除 374
9.5.7祖克浆纱机气动系统泄漏故障排除 375
9.5.8挖掘机气动系统空压机常见故障诊断排除 376
9.5.9FCC7KCi-C型60Co治疗机气动系统常见故障诊断排除 377

附录常用气动图形符号（GB/T 786.1—2009摘录） 379

参考文献 385