活塞式气动马达是把压缩气体的压力能转换成回转机械能输出的动力装置。气动马达以压缩气体为工作介质,工作过程安全无污染,可带载启动并可长时间的满载工作,具有防火防爆防尘等优点,在工业生产中得到了广泛应用。但由于气体的可压缩性,气动马达的工作过程受到了结构和配气系统等一些不确定因素的影响,增加了气动马达工作过程和配气系统深入研究的难度,致使石油行业使用的大功率5×135气动马达工作性能不能完全满足各种实际工况的需求,且工作效率较低。因此,需要深入研究分析气动马达的配气理论和配气系统,应用数学仿真方法模拟活塞式气动马达的实际工作过程并对相关参数进行优化分析,在原有配气结构基础上,建立马达新的配气理论和配气结构,提高马达工作效率。目前,活塞式5×135气动马达广泛用于石油钻井平台的气动绞车上,根据气动绞车的工作环境和使用特性,论文对马达配气理论和配气结构的研究主要分为压缩气体膨胀特性研究、马达工作特性研究、配气相位和配气结构研究四个方面。根据活塞式气动马达的工作特性,首先对现有马达的基本结构和工作过程进行研究分析,研究马达工作原理以及压缩气体压力能的释放特点,根据缸内气体在马达内的膨胀特性,探索提高气动马达工作效率的基本途径;其次研究分析气动马达热力学和动力学过程,分别建立相应的数学模型,并用MATLAB对该数学模型进行求解仿真计算,得出马达气缸内气体的状态变化规律;分析马达转速、配气相位、进气压力以及气缸容积等基本参数对气动马达性能的影响规律,优化马达的配气系统和配气结构参数;最后根据上述分析结果,提出新型马达配气控制的集成阀,并对新型配气阀的配气原理、配气阀结构、制动控制系统和润滑结构进行详细设计,从而满足气动马达高效率、大扭矩和速度稳定性好的工作要求。通过对马达工作过程的研究分析,得出缸内压缩气体的瞬时状态变化规律和输出的动力特性规律,为后续研发改进各种类型的活塞式气动马达提供重要参考依据。新型集成式配气系统能够改善马达的配气过程,提高气体的利用率,优化气动马达的控制结构,具有重要的工程应用价值。