由于压缩空气具有无污染等特点,所以压缩空气是工业领域中应用广泛的能源之一。气缸作为压缩空气系统中应用广泛的执行元件之一,在传统回路中其完成一次工作行程后排气腔的气体被直接排向大气,这部分气体仍具有能量。因此,回收气缸的排气对实现节能和提高压缩空气的利用率具有重要的实际意义。本文针对如何实现气缸排气的回收进行研究,提出一种新的方案—基于排气回收的气缸驱动系统,将排气腔中的部分高压气体回收并储存到气罐中,进而实现节能的目的。论文主要的研究工作分为以下几个方面:(1)基于回收气缸的排气以实现节能的思想,提出基于排气回收的气缸驱动系统,通过控制阀的开闭来控制气缸活塞的运动和气缸排气的流向,将排气回收并储存在气罐中,实现节能的目的。(2)根据能量方程、质量流量方程、运动方程以及压力方程等建立系统的基本数学模型,为便于研究,选取合适的基准值将基本数学模型转化为无因次模型,运用MATLAB/Simulink对无因次模型进行仿真研究;为更接近实际工况,保持其它条件不变,对气缸的供气压力、气罐的体积进行逐一改变,并进行仿真模拟。(3)为在实验前更加充分的了解活塞的速度特性和系统排气回收效率的变化规律,对系统的排气回收效率和活塞的速度进行无因次研究,得到影响速度、效率的关键因素,然后以速度和效率为目标对参数进行优化,得到一组最优的参数组合,在这组参数组合下系统完成一次循环动作后的排气回收效率为24.89%。(4)搭建系统实验平台,编写系统的数据采集和控制程序,采集压力、流量、速度等数据,控制电磁阀的通断电,进行实验研究,验证仿真模型;为更接近实际工况,在变工况下进行实验研究;并对系统的排气回收效率进行实测计算,表明系统有较高的回收效率。(5)鉴于实验平台在安装时存在部分缺陷,采用集成化的方法改进实验平台的结构,设计出基于排气回收的气动集成系统,减小了系统的空间占比、泄露,增加可移动性。