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1680年，荷兰科学家霍因斯受到大炮原理的启发，心想如将炮弹的强大力量用来推动其它机械不是挺好吗？他一开始仍用作燃烧爆炸物，将炮弹改成“活塞”，把炮筒作“气缸”，并开一个单向阀。他在气缸内注入，当点燃后，猛烈地爆炸燃烧，推动活塞向上运动，并产生动力。同时，爆炸气巨大的压力还推开单向阀，排出废气。而后，气缸内残余废气逐渐变冷，气压变低，气缸外部的大气压又推动活塞向下运动，以准备进行下一次爆炸。当然，由于行程过长，效率太低，他终没有取得成功。但是，正是霍因斯首先提出了“内燃机”的设想，后人在此基础上才发明了汽车用的发动机。
早期汽车使用单缸机
汽车鼻祖卡尔·奔驰和戴姆勒在当年设计制造汽车时，他们不约而同地只用了一个气缸的发动机。就像我们认为一辆汽车不可能使用两台或更多台发动机一样，估计当时的人们也不会想象出还会用两个气缸或更多气缸的发动机。然而现在不同了，先别说发达，看看国内汽车广告就会发现，不少厂家总拿发动机的气缸数目和排列形式来说事，卖微型车的极力吹鼓他的车用的是四缸机而非三缸，用v6发动机的一定要把v字弄得醒目惹眼，广告宣传确实起到了很大效果，不少车迷已认同了 “4缸比3缸好”、“6缸比4缸好”、“v型比直列好”、“v型发动机是发动机”等概念。国产车中已有近20种车装配了v6或v8型发动机。
单缸发动机的曲轴每转两周才能产生一次燃烧做功，这样它的声音听起来也不连续顺畅，听一听小排量摩托车的声音就知道了。为不能让人接受的是它的运转极不平稳，转速波动较大，而且单缸发动机的外形也不适合装在汽车上。为此，汽车上已见不到单缸发动机上，两缸机也不好找了，少是3缸发动机。国内生产的华利面包车、老款夏利车、吉利豪情和奥拓、福莱尔上，装的都是3缸机。
1升以下的微型车上多用3缸机，1升至2升的发动机一般采用4缸或5缸机。2升以上的发动机大多为6缸，4升以上的发动机使用8缸的占绝大多数。
在相同排量的情况下，增加气缸数可以提高发动机的转速，从而可以提高发动机的输出功率。另外，增加气缸数可以使发动机运转更平稳，使其输出扭矩和输出功率更加稳定。增加气缸数可以使气车更容易起动，加速响应性更好。为了提高气车的性能，必须增加气缸数。因此，豪华轿车、跑车、赛车等高性能气车的气缸数都在6缸以上，多者已达到16缸。
但是，气缸数的增加不能无限制。因为随着气缸数的增加，发动机的零部件数也成比例地增加，从而使发动机结构复杂，降低发动机的可靠性，增加发动机重量，提高制造成本和使用费用，增加燃料消耗，并使发动机的体积变大。因此，气车发动机的气缸数都是根据发动机的用途和性能要求，在权衡各种利弊之后做出的合适选择。
直列发动机（line engine），它的所有气缸均肩并肩排成一个平面，它的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个气缸盖，制造成本较低，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛。其缺点是功率较低。“直列”可用l代表，后面加上气缸数就是发动机代号，现代汽车上主要有l3、l4、l5、l6型发动机。
普通气缸一般是缸体本身通过安装附件固定在机座上, 而由活塞往复运动带动活塞杆前进与后退,从而对负载实现推或拉的动作。
而旋转气缸则是将缸体本身固定在旋转体上与旋转负载一起旋转, 供气组件是固定不动的。
这样的结构与普通气缸的结构是不同的, 如果在一个旋转缸体与不旋转的供气阀之间采用轴承连接, 就可使旋转气缸很灵活地旋转。
旋转气缸的工作原理图如下图所示, 其工作过程叙述如下：
向左转|向右转
(1)*步, 复位。从气口b 通人气压(0.1-0.8mpa), 同时从气口a 排大气, 活塞及活塞杆向后退回, 当活塞碰到缸体右端时便停止, 活塞杆端处于a点位置, 这种状态就是复位状态。
(2)第二步, 工作。从气口a 通人气压(0.1-0.8mpa), 同时从气口b排大气, 活塞杆及活塞向前伸出。当活塞碰到前盖时便停止运动。此时活塞杆端处于b点位置, ab之间的距离就是活塞的行程s。这种状态就是旋转气缸的工作状态。
重复*步如此循环, 使缸体旋转, 活塞带活塞杆作往复移动。
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旋转摆动气缸：
摆动气缸是一种在小于360°角度范围内做往复摆动的气缸，它是将压缩空气的压力能转换成机械能，输出力矩使机构实现往复摆动。摆动气缸按结构特点可分为叶片式和活塞式两种。
无锡斯麦特叶片式摆动气缸 单叶片式摆动气缸的结构原理是由叶片轴转子（即输出轴）、定子、缸体和前后端盖等部分组成。定子和缸体固定在一起，叶片和转子联在一起。在定子上有两条气路，当左路进气时，右路排气，压缩空气推动叶片带动转子顺时针摆动。反之，作逆时针摆动。
叶片式摆动气缸体积小，重量zui轻，但制造精度要求高，密封困难，泄漏是较大，而且动密封接触面积大，密封件的摩擦阻力损失较大，输出效率较低，小于80%。因此，在应用上受到限制，一般只用在安装位置受到限制的场合，如夹具的回转，阀门开闭及工作台转位等。
活塞式摆动气缸 活塞式摆动气缸是将活塞的往复运动通过机构转变为输出轴的摆动运动。按结构不同可分为齿轮齿条式、螺杆式和曲柄式等几种。
齿轮齿条式摆动气缸是通过连接在活塞上的齿条使齿轮回转的一种摆动气缸，活塞仅作往复直线运动，摩擦损失少，齿轮传动的效率较高，此摆动气缸效率可达到95%左右
无杆气缸原理 无杆气缸和普通气缸的的工作原理一样,只是外部连接、密封形式不同 无杆气缸示意图 气缸两边都是空心的,活塞杆内的永磁铁带动活塞杆外的另一个磁体(运动部件),我想说的是它对清洁度要求蛮高的,我们公司的磁偶的无杆气缸经常要拆下来汽油清洗,可能与它的工作环境有关吧。 无杆气缸里有活塞，而没有活塞杆的，活塞装置在导轨里，外部负载给活塞相连，作动靠进气。 磁偶式的运动是利用空心活塞杆内的永磁铁带动活塞杆外的另一个磁铁运动来实现的，因其在速度快，负载高时内外磁环易脱开，故现在比较少用了。其负载质量的大小需查找其质量与速度的特性曲线。现在机械式的用的比较多。 无杆气缸的分类 无杆气缸分为磁偶无杆气缸和机械接触式无杆气缸。无杆气缸是指利用活塞直接或方式连接外界执行的机械，并使其跟随活塞实现往复运动的气缸，这种气缸的zui大优点是节省安装空间。 （1）磁偶无杆气缸： 活塞通过磁力带动缸体外部的移动体做同步移动。它的工作原理：在活塞上安装一组高强磁性的*磁环，磁力线通过薄壁缸筒与套在外面的另一组磁环作用，由于两组磁环磁性相反，具有很强的吸力。当活塞在缸筒内被气压推动时，则在磁力作用下，带动缸筒外的磁环套一起移动。气缸活塞的推力必须与磁环的吸力相适应。 （2）机械接触式无杆气缸 在气缸缸管轴向开有一条槽，活塞与尚志在槽上部移动。为了防止泄漏及防尘需要，在开口部采用不锈钢封带和防尘不锈钢带固定在两端缸盖上，活塞架穿过槽地，把活塞与尚志连成一体。活塞与尚志连接在一起，带动固定在尚志上的执行机构实现往复运动。
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