​气压传动和控制是生产过程自动化和机械化最有效手段之一，但其工作介质（压缩空气）制造成本高，能量利用率又相当低。气动执行元件主要用于作直线往复运动。工程实际中，这种运动形式应用最多，如许多机器或设备上传送装置、产品加工时工件进给、工件定位和夹紧、工件装配以及材料成形加工等都是直线运动形式。但有些气动执行元件也可以作旋转运动，如摆动气缸（摆动角度可达360°）。气动技术应用范围内，除个别情况外，对完成直线运动形式来说，是从技术从成本角度看，全机械设备都无法与气动设备相比。（从技术和成本角度看，气缸作为执行元件是完成直线运动最佳形式，如同用电动机来完成旋转运动一样。）气动技术中，控制元件与执行元件之间相互作用是建立一些简单元件基础上。任务要求，这些元件可以组合成多种系统方案。气动控制使机构或设备机械化程度大大提高，并能够实现完全自动化，气动技术“廉价”自动化方面做出了重大贡献。实际上，单个气动元件（如各种类型气缸和控制阀）都可以看成是模块式元件，这是气动元件必须进行组合，才能形成一个用于完成某一特定作业控制回路。广义上讲，气动设备可以应用于任何工程领域。气动设备常常是由少量气动元件和若干个气动基本回路组合而成。气动控制系统组成具有可复制性，这为组合气动元件产生与应用打下了基础。一般来说，组合气动元件内带有许多预定功能，如具有12步气-机械步进开关，被装配成一个控制单元，但却可用来控制几个气动执行元件。间歇式进料器也常作为整个机器一个部件来提供。这样就大大简化了气动系统设计，减少了设计人员和现场安装调试人员工作量，使气动系统成本大大降低。

气动技术与其他的传动和控制方式（如机械方式、电气方式、电子方式、液压方式）相比，优点如下：

1、气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低、故使用安全。

2、工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单，不污染环境，成本低。

3、输出力以及工作速度的调节非常容易。气缸的动作速度一般为50~500mm/s，比液压和电气方式的动作速度快。

4、可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为百万次，而SMC的一般电磁阀的寿命大于3000万次，小型阀超过2亿次。

5、利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应。可实现缓冲。对冲击负载和过负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保持能力。

6、全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压方式相比，气动方式可在高温场合使用。

7、由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。

提高气动系统使用经济性，已成为当前应该重视问题。对气动系统来说，减少耗气量就是节能。气动系统节能可以从几个方面着手：

（1）完善气源系统要解决气动系统节能问题，应从完善气源系统入手，即从压缩空气生产、处理、输送、分配整个气源系统全盘考虑，采取综合措施。

结构型式不同空气压缩机生产同样多压缩空气，其效率不一，消耗能量就有差异。速度型透平式空压机效率低，如把10m3自由空气压缩成0.6MPa压缩空气，由排量为1000m3/h透平式空压机生产，耗能1.77kW•h。而生产同样数量和压力压缩空气，如用同样排量活塞式空压机生产，仅耗能0.83kW•h。 从节能角度出发，空压机节能与空压机结构型式有关。

选择空压机时，采用具有完善级间冷却多极压缩机可节省能量、提高效率。例如二级压缩比单级压缩节能15%以上，三级压缩比二级压缩又节能5%~10%。

改变传统设计观念，将全厂集中由大型空压机供气空压站，转变为由气动系统附近分布厂区内多台较小型空压机供气更为经济。例如，由一个空压站集中供气，压缩空气输送管道长，沿程压力损失大，为保证用气设备有足够工作压力，空压机出口压力较高。而用多台空压机供气系统，空压机耗气车间附近安装，沿程损失小，可以降低出口压力。试验证明仅此一项可节能20%。

空压机吸入空气温度每增加3℃，就要增加压缩功约1%。因空压机房室内温度均高于室外温度，，空压机进气管道应接到室外温度较低，环境干净，干燥方。冬季室外比室内温度低15℃，可节能约5.1%。

使空压机生产压缩空气时，气体流滤设备压力损失小，是气源系统减少损失又一个节能因素。过滤设备必须保持良好工作状态。消除气动系统泄漏，是气动系统节能另一个重要措施。泄漏使压缩空气能量白白消耗掉，而使生产成本上升。

（2）采用气—电或气—液复合传动控制系统，实现节能微电子技术飞速发展，计算机应用也进入了气动控制技术领域。用于控制气动执行元件，由普通气动元件组成，复杂气动逻辑控制回路，现已可由微型计算机或可编程序控制器代替。编制不同程序便能实现气动装置生产自动化不同过程。目前，气动电磁阀电磁铁消耗功率大多1.8W以下，小型阀也有功率仅为0.45W，直动型阀功率一般也都小于4W。电磁铁低功耗意义仅节约电能，提高电磁铁可靠性，另也为气动技术与微电子技术相结合，创造了必要条件。低功耗气动元件，作为可编程序控制器直接驱动元件，实现复杂大规模程序控制，可获很好节能效果。

（3）开发节能气动元件开发气动节能元件，可从以下几方面进行：

减少漏气，降低能源消耗。开发防泄漏、耐磨性能好、无给油材料制成软密封件。

开发低功耗气动元件，降低能量消耗。

采用无给油润滑，使润滑油消耗减少，改善环境污染。无给油润滑气动系统是由过滤器、减压阀何不供油润滑阀类、气缸组成系统。无给油润滑气动系统所用工作介质——空气中不含油雾，排出废气中含油雾。无给油润滑气动元件是一种元件中预先注入润滑脂，可长时间工作而不需补充润滑脂气动元件。无给油润滑气动系统中可不设油雾器。无给油润滑气动系统简单、成本低、维修方便，国外设备普遍采用这种系统。这种系统工作过程中润滑条件基本不变，受外界条件变化干扰，性能稳定，寿命长。

无润滑气动系统中无润滑气缸是一种构造特殊，并选用有自润滑性材料制造元件，材料和制造困难，目前也有应用。

（4）合理设计气动系统、择优选取和合理使用气动元件，减少耗气量把气动流体力学、气动系统动力学理论与实验相结合，运用计算机仿真技术，可对气动系统进行优化设计，择优选取最佳参数。例如气缸公称直径是按公比1.25等比级数分档，如把气缸直径随意扩大一个档次，则耗气量要增大56%。若行程再增加，耗气量还将增加。参数择优选取对节能是十分重要。合理使用元件也是节能措施，例如对短行程气缸，使用单作用弹簧复位气缸，显然较双作用气缸节省压缩空气，减少了耗气量。

（5）气动系统中使用不同工作压力气动系统重要节能途径之一是对系统不同部分不同情况使用不同工作压力。例如，对气压传动系统供给高压气源，对气动控制系统供给低压气源；气缸克服外负载工作行程供给高压气源，无外负载行程供给低压气源，可获可观节能效益。有关资料介绍使正行程用高压气源，回程用低压气源（0.1~0.2MPa表压），可节能25%~35%。

（6）重复利用无杆腔中有压空气使活塞返回，变双程耗气为单程耗气。

生产实践中广泛使用气缸，许多是正行程有外加负载，回程只需克服自身摩擦力。对这种系统把活塞杆伸出后无杆腔中有压气体用于活塞退回，使原双程耗气改为单程耗气，可达到节能近50%效果。

采用气动技术解决工业生产中问题时，其特征是灵活性强，既适用于解决某种问题气动技术方案，也适用于解决其它场合相同或相似问题。

既然空气动力气源与完成各种操作工位之间不需要安装复杂机械设备，，各工位相距较远场合应用气动技术是再合适了。需要高速驱动情况，优先选择全气动设备是合适。气-液进给装置作为特殊元件可以应用机床上。各种材料操作过程中，很少要求各顺序动作具有较高进给精度，且这些操作中设计力也较小，，采用气动技术可以完成这些操作，进给精度不会超越其技术允许范围，当然个别情况应除外。

为完成生产加工中多种作业，标准设备上应用外，气动技术还应用于一些辅助设备和专用机床上。工程实际中往往有许多基本设备，这些设备直接用于生产，作为一种必不可少辅助设备。从技术和经济角度来看，实现这些设备机械化需要一些简捷元件，而气动技术恰好能够满足这个要求。

机械化来达到降低成本、提高生产率目外，实际工程中，决定采用气动技术主其具有结构简单、事故少、可用于易燃易爆和有辐射危险场合等特点。纵观整个生产加工过程，有许多要掌握技术问题，但这些技术问题不同工程领域中是相似或相同。同样，对相同或相似技术问题，若采用气动技术作为其解决方案，也存着不同领域技术上重复问题。，若给出各种合理应用准则，那么，工业部门许多领域中，就可以广泛应用气动技术，以提供功能强大、成本低、效率高控制和驱动。

应用气动技术时，首先应考虑从信号输入到最后动力输出整个系统，尽管其中某个环节采用某项技术更合适，但最终决定选择哪项技术完全是基于所有相关因素总体考虑。例如，产生压缩空气成本较高，但最后分析论证技术方案时，其并主要决定因素。要完成任务来说，力和速度无级控制才是更重要因素。另外，系统掌握容易、结构简单或操作方便以及综合考虑整个系统可靠性和安全性是更重要决定因素。除此之外，系统维护保养也是可忽视决定因素。

气动系统的基本构成:组成的气动回路是为了驱动用于各种不同目的的机械装置，其最重要的三个控制内容是:力的大小、力的方向和运动速度。与生产装置相连接的各种类型的气缸，靠压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀分别实现对三个内容的控制，即:压力控制阀--控制气动输出力的大小，方向控制阀--控制气缸的运动方向，速度控制阀--控制气缸的运动速度

一个气动系统通常包括:

气源设备:包括空压机、气罐

气源处理元件:包括后冷却器、过滤器、干燥器和排水器

压力控制阀:包括增压阀、减压阀、安全服、顺序阀、压力比例阀、真空发生器

润滑元件:油雾器、集中润滑元件

方向控制阀:包括电磁换向阀、气控换向阀、人控换向阀、机控换向阀、单向阀、梭阀

各类传感器:包括磁性开关、限位开关、压力开关、气动传感器

流量控制阀:包括速度控制阀、缓冲阀、快速排气阀

气动执行元件:气缸、摆动气缸、气马达、气爪、真空吸盘

其他辅助元件:消声器、接头与气管、液压缓冲器、气液转换器