本课题来源于日本SMC株式会社委托的研究项目,对基于空气量控制的气动节能回路进行仿真及实验研究。在传统的气动回路中,气缸活塞换向是由换向阀切换进、排气腔完成的,通常在打开进气通道的同时也打开了排气通道,这样失去了利用进、排气的时间差来控制回路的可能性。气缸活塞杆在伸出的全程,无杆腔均通入压缩气体,而在回程时,排气腔中接近于供气压力的压缩气体被直接排放到大气中,压缩空气的膨胀能未被利用而造成浪费。针对传统回路的缺点,本文设计了基于空气量控制的节能回路。回路通过对进、排气腔切换时间的单独控制,实现了对进出系统空气量的定量控制,即只需根据系统的需要,通入适量的压缩空气,而无需全行程时间供气。通过利用压缩空气的膨胀能做功,提高压缩空气的利用率,达到节能的目的。首先,本文建立了气动节能回路的数学模型,利用Matlab软件建立了仿真模型,进行仿真分析,获得了系统气缸两腔压力、活塞运行速度、位移、空气量等参数的变化规律,为下一步节能效果的研究提供理论基础。其次,本文设计了气动节能回路和实验硬件电路,搭建了实验台。利用Labview软件编写了实验数据采集与处理程序,可方便地实时显示各参数的变化曲线,控制换向阀的开启与关闭顺序。最后,本文通过仿真与实验的对比验证了仿真模型的正确性。仿真与实验结果均表明,与传统气动回路相比,本文提出的基于空气量控制的节能回路在相同实验条件下,与传统气动回路相比可节省71.4%的空气量。本文还通过实验给出了气缸进、排气腔切换的时间序列,在该序列控制下,节能回路的耗气量明显低于传统气动回路,具有较好的节能效果。