①微型化，轻便化。医用空气压缩机作为移动医疗检测设备，会经常由医护人员移动至多个地点使用。因此设备应尽量体积小，重量轻，方便移动和使用。压缩机内部各零部件的大小合适，安排紧凑合理，部件与部件之间没有影响，各自稳定运行。

②环保性，安全性。这点分为两个方面：首先是产生的压缩气体的清洁度要求，达到医疗行业标准规定，无油干燥，不会对其他设备造成伤害。这就要对气体最初相应的净化措施。另外就是压缩机噪音和振动的控制，噪音很大程度上会影响医生患者的正常生活，振动则有可能会损坏压缩机内部的刚性结构，造成安全事故。所以通过设计合理的降震减噪结构来确保压缩机的静音工作。

    ③智能化，人性化。通过相应传感级控制技术在显示屏上显示压缩机的工作状态参数，包括实时流量，气体压力和气体温度等。并且在监测到压缩机状态异常时，能够及时发出声光报警，然后中断工作。在手动复位后，方可以继续工作。

2  空气压缩机原理

    医用空气压缩机原理主要由以活塞原理为代表的往复式空气压缩机与涡旋原理为代表的回旋式空气压缩机为主。

2.1  活塞压缩机

    活塞式压缩机将电机的旋转运动转换为活塞的往复运动。

图2.1 活塞式压缩机的工作原理示意图

工作原理如图2.1，活塞由左往右运动为吸气过程，此时活塞在曲柄连杆带动下往右运动，吸气阀门打开，而排气阀门紧闭，由于内部空间增大，压力减小，外部的空气从吸气阀门进入气缸内部，当活塞行至右极限死点时，缸内充满空气，完成吸气过程。然后活塞在曲柄连杆驱动下，开始回程运动，即活塞左移，气缸内部的空气开始被压缩，压力增大，吸气阀会在缸内气体和弹簧的作用下关闭，活塞继续左移，缸内气体持续被压缩。当气缸内部气体压力增加至能够顶开排气阀门时，排气阀打开，压缩空气进入排气管路，直到活塞行至左极限死点，完成排气过程[6]。之后，活塞又在曲柄连杆带动下右移，完成吸气过程。然后左移压缩气体及排出气体，如此循环往复下去。文献综述

活塞式曲轴转角和时间的对应关系：

                                              （2-1）

行程速度和加速度取决于曲轴转角及曲轴半径 与连杆长度 的比值 。压缩机 的值通常是0.6-1.5，随着 的增大，活塞对气缸壁的压力会减小，但是整体的长度或高度则会相应增加[7]。

    中线曲柄连杆机构下活塞行程为：

                            （2-2）

只取级数头三项为近似公式：

                                （2-3）

其中 , , ，则有

                                        （2-4）

对时间微分

                                         （2-5）

假设角速度为常数，即 ，则有瞬时速度

                                               （2-6）

活塞的平均速度Cm（m/s）与压缩机电机转速N（r/min）和活塞行程S（m）的关系如下：