运动机构和气缸腔体部分组成了活塞式压缩机的主要构件,其中运动传输机构的主要功用是向各运动部件传递来自活塞的动力部分。而气缸及腔体部件是工作所用形成的压缩容腔，利用往循环运动带动气体体积的周期变化达到对空气的压缩的效果。通常为了保证压缩机上的正常持续运转，还设计装配上附加辅助机构装置。

带动活塞产生往复运动来实现气体压缩的各个组成构件称为压缩机的运动机构。驱动电机的动力通过带轮传递到曲轴使其回旋，曲轴又来回推动连杆，就可以将驱动力带动的回转变为连杆的往复直线运动。常见的运动机构都采用曲柄连杆机构这种形式，也有采用凸轮连杆机构驱动运动的情况，与曲柄连杆类似，利用连杆作往复直线运动来驱使十字头引导活塞作往复运动。

当活塞从行程最远处的极限位置（即死点位置）向行程最近处移动时，由气缸组件及活塞头顶面形成的腔体容积增加。此时外界气体从进气管道冲撞开气阀中的阀片，体气进入气缸，活塞持续往行程最近端部移动过程中，从管道进入气缸中的气体体积持续增大，不断膨胀到活塞顶端位于气缸下部的极限行程（即为气缸下死点）。

整个行程增大过程中，外界气体持续被吸入气缸。当活塞从气缸下极限行程处开始反下死点远离运动时，此时气压变化将吸气口阀体处锁紧，停止吸气。在活塞远离下极限行程移动时，连续挤压腔体内的气体，从而导致腔体内气体压力不断变大。当活塞到达某一位置，被持续压缩的气体压力增加到特定值时，压缩气体将会冲撞开排气阀。这些特定压强的气体经由输送管道运送到使用部门，往复循环此过程。

归纳起来，往复活塞式空气压缩机的主要工作机理简单概括为：电机驱动的活塞组件在腔体内的循环直线运动与气阀间相对应的开启闭合行为相匹配，迫使腔体内发生气体的扩张、吸进、挤压、排出四个过程，往复运动周期重复，将低压气体升压。

气体通过在压缩机腔体中产生两次或者更多次升压动作，满足目标排气压力后再排入排气管道，成为多级压缩。

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