本書介紹了氣動技術的發(fā)展現(xiàn)狀、應用領域及特點，講解了空氣的基本性質、熱力學和流體力學的基本理論和基本方程，并應用所述基礎理論，分析了氣動系統(tǒng)的三個基本特性：流量特性、容腔充放氣特性和管道內的流動特性，闡述了氣動系統(tǒng)特性分析的基本方法，并介紹了實現(xiàn)動力輸出的基本和普遍的氣缸驅動系統(tǒng)特性，壓力調節(jié)閥、比例閥與伺服閥等的工作特性以及氣動伺服系統(tǒng)與數(shù)字控制及作者所在課題組新的研究進展，包括氣動功率和等溫容器。
本書可供從事氣動工作的工程技術人員使用，也可用作高等院校流體傳動與控制專業(yè)的教材。
氣壓傳動學是機械傳動學的重要分支，廣泛應用于機械、自動化、制造和新能源等領域。氣動系統(tǒng)是氣壓傳動系統(tǒng)的簡稱。
氣動系統(tǒng)利用空氣的狀態(tài)變化及流動傳送動力，對負載施加力，并驅動負載運動。力和速度是考量驅動性能的兩個主要因素，在氣動系統(tǒng)中分別由壓力和流量衡量。由于壓縮空氣在氣動系統(tǒng)內部流動，廣義上氣動系統(tǒng)可視為多個容腔的串并聯(lián)組合，容腔之間用小孔連接，空氣經小孔在容腔之間流動，這種流動會引起容腔壓力的變化，從而進一步引起流量的變化。因此，容腔和小孔是構成氣動系統(tǒng)基本的元素。與之相對應，氣動系統(tǒng)的基礎特性主要包括容腔充放氣特性和流量特性。本書以這兩個特性為基礎，由淺入深地講解了氣動系統(tǒng)特性計算的普遍方法。
本書是根據國家教委高等工科院校機械電子工程專業(yè)氣壓傳動學研究生教材的基本要求，以作者2010年在日本工業(yè)出版社出版的《壓縮性流體的測量與控制》（《壓縮性流體の計測と制御》）一書為基礎，重新編著而成。
本書可以作為高等工科院校機械電子工程專業(yè)以及其他相關專業(yè)研究生的教材，也可供相關專業(yè)的教師、科研工作者和工程技術人員參考。
本書在編寫過程中，日本東京工業(yè)大學香川利春教授和北京航空航天大學焦宗夏教授等提出了許多寶貴意見，在此對他們表示誠摯的謝意。
由于作者水平有限，本書難免存在缺點和不足之處，誠請廣大讀者及時給予指正。
編者
前言
第1章緒論1
1.1氣動技術的簡介1
1.2氣動技術的歷史1
1.3氣動技術的現(xiàn)狀3
1.3.1應用的分類3
1.3.2市場4
1.3.3主要的技術指標5
1.4氣動技術的特點5
1.4.1優(yōu)點5
1.4.2缺點6
1.4.3與其他傳動方式的比較6
1.5典型的氣動系統(tǒng)及其應用7
1.5.1氣動點焊7
1.5.2非接觸搬運8
1.5.3氣力輸送9
1.5.4氣動工具10
1.5.5壓縮空氣儲能11
1.6學習本書的目的12
第2章空氣的基本性質14
2.1空氣的組成14
2.2空氣的狀態(tài)表示15
2.2.1壓力15
2.2.2溫度17
2.2.3體積17
2.2.4基準狀態(tài)與標準狀態(tài)17
2.3空氣的質量和密度19
2.4空氣中的水分19
2.4.1飽和水蒸氣和飽和水蒸氣壓19
2.4.2濕度與相對濕度20
2.4.3水蒸氣的凝結21
2.5空氣的黏度23
第3章氣動系統(tǒng)中的熱力學26
3.1狀態(tài)方程26
3.1.1波義耳定律26
3.1.2查理定律27
3.1.3比熱容28
3.1.4熱力學定律29
3.2氣體的能量30
3.3氣體的狀態(tài)變化32
3.3.1等壓變化32
3.3.2等容變化32
3.3.3等溫變化32
3.3.4絕熱變化33
3.3.5多變變化33
第4章氣動系統(tǒng)中的流體力學34
4.1流體運動的描述34
4.1.1流線（歐拉法）與跡線（拉格朗日法）34
4.1.2定常與非定常35
4.1.3層流與湍流35
4.1.4可壓縮流體與不可壓縮流體35
4.2質量連續(xù)方程36
4.3動量方程（歐拉方程）37
4.4能量方程（伯努利方程）37
第5章流量特性39
5.1流量的定義39
5.2小孔的流量特性41
5.3流量特性的表示46
5.4有效截面積（Se）表示的流量特性47
5.4.1有效截面積Se值的測量公式47
5.4.2聲速放氣法48
5.5聲速流導（C）表示的流量特性49
5.5.1臨界壓力比的變化49
5.5.2流量表示式50
5.5.3聲速流導C值與臨界壓力比b值的測量方法51
5.6Cv值、Kv值和A值52
5.6.1Cv值和Kv值52
5.6.2A值53
5.6.3Cv值與C值的換算53
5.7管道的流量特性54
5.8ISO 6358修訂56
第6章容腔充放氣57
6.1基本方程57
6.1.1壓力微分方程式（狀態(tài)方程）58
6.1.2溫度微分方程式（能量方程）58
6.1.3多變過程（包含等溫過程和絕熱過程）方程式59
6.2無因次方程62
6.2.1基準量62
6.2.2無因次數(shù)學模型63
6.2.3無因次壓力與溫度的響應65
6.3容腔內平均溫度的測量法——止停法67
第7章氣動功率69
7.1空氣消耗量69
7.2壓縮空氣的能量——焓71
7.3壓縮空氣的相對能量——有效能72
7.3.1氣動系統(tǒng)中的能量轉換72
7.3.2空氣的壓縮與做功72
7.4氣動功率74
7.4.1定義74
7.4.2構成75
7.4.3溫度的影響76
7.4.4動能的影響78
7.5損失分析78
7.5.1氣動功率的損失因素78
7.5.2氣動系統(tǒng)的系統(tǒng)損失79
第8章管道內的流動82
8.1分布參數(shù)的動態(tài)模型83
8.2方程的離散化85
8.2.1差分格式85
8.2.2差分方程86
8.3數(shù)值計算例及其步驟89
8.3.1數(shù)值計算例89
8.3.2數(shù)值計算流程圖90
8.3.3數(shù)值計算結果90
第9章氣缸驅動系統(tǒng)的特性94
9.1速度控制回路94
9.2排氣節(jié)流回路95
9.2.1基礎方程式96
9.2.2氣缸速度的收斂特性97
9.2.3無因次參數(shù)與無因次響應98
9.2.4能量分配101
第10章壓力調節(jié)閥102
10.1減壓閥的工作原理與特性103
10.1.1工作原理103
10.1.2流量特性104
10.1.3壓力特性105
10.2直動型與先導型減壓閥107
10.2.1直動型減壓閥107
10.2.2先導型減壓閥110
10.3帶容腔負載減壓閥的壓力響應112
10.4增壓閥的工作原理與特性113
10.4.1工作原理113
10.4.2流量特性、壓力特性與充氣特性114
第11章比例閥與電/氣伺服閥117
11.1比例控制閥118
11.1.1流量比例控制閥118
11.1.2壓力比例控制閥119
11.1.3特性表示120
11.2噴嘴擋板型伺服閥121
11.2.1分類及工作原理121
11.2.2噴嘴機構的特性解析123
第12章氣動伺服系統(tǒng)與數(shù)字控制125
12.1氣動伺服系統(tǒng)的分類126
12.2空氣容腔內壓力控制127
12.2.1基礎方程式與控制方框圖127
12.2.2溫度變化對控制的影響129
12.3氣缸的定位控制130
12.4使用高速開關閥的數(shù)字控制130
第13章等溫容器133
13.1什么是等溫容器133
13.1.1等溫化的有利性133
13.1.2等溫原理134
13.1.3等溫性能134
13.2等溫容器的應用136
13.2.1流量特性的測量136
13.2.2空氣消耗量的測量137
13.2.3非定常流量的產生139
參考文獻141
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