往复式压缩机的基本结构由气缸、活塞（隔膜）、吸气阀和排气阀以及驱动机构组成。图1为无十字头往复活塞式压缩机结构示意图。

图1 无十字头往复活塞式压缩机结构示意图

旋转的曲轴通过连杆带动活塞沿气缸内壁做往复直线运动，当活塞向下运动时，包含在活塞端面与气缸内壁面之间的工作容积增大而形成真空，气体推开吸气阀而被吸进气缸。当活塞做反向行程运动时，吸气阀关闭，封闭在气缸内的气体受到压缩，且随着容积的减小而压力不断升高，直到压缩气体的压力略高于排气管内气体的压力时，气缸内的压缩气体克服气阀弹簧力和流动阻力的作用而被排入排气管。排气终了时，气阀弹簧力克服气体流动阻力的作用，排气阀关闭，由于结构上的原因，在排气终了时气缸内还残留部分气体，此残留气体所占据的空间称余隙容积。活塞向下运动初期，余隙容积内气体在气缸内膨胀，直至膨胀终了的气体压力略低于吸气管内的压力，吸气阀开启，气缸内进行吸气过程。气缸内进行的吸气、压缩、排气和膨胀四个过程组成一个循环，是往复式压缩机的工作单元，称之为压缩机的级。用气缸容积指示图（图2）来描述气缸容积内所进行的工作状况，它以气体压力为纵坐标，气缸容积为横坐标。在活塞侧面，设置以具有耐磨性的金属或非金属材料制成的活塞环，防止气缸内的压缩气体向外泄漏。

图2 气缸容积指示图

往复式压缩机工作部分的另一种结构形式如图3所示，称为隔膜压缩机。具有弹性的金属或非金属隔膜沿周边被紧压在气缸盖和支撑板之间。缸盖曲面和隔膜之间形成密封性很好的气体唇形压缩室（气缸）；油缸活塞与隔膜形成油压室，曲柄连杆机构带动油缸活塞做往复运动，周期性地改变着油缸中的油压并推动隔膜在油压与气压差以及隔膜本身弹性变形力的作用下来回折动，周期性的改变气体压缩室（气缸）的容积，进行对气体的压缩，并完成吸气、压缩、排气、膨胀过程的循环。

图3 隔膜压缩机结构示意图

往复式压缩机的驱动机构除上述（图1）的曲柄连杆机构外，还有图4所示转盘驱动的。除了图1、图4的机械驱动方式外，还有如图5所示电磁驱动的，由电磁力直接驱动活塞沿气缸做往复直线运动。图6所示自由活塞式压缩机，动力缸中燃料燃烧的热能直接经活塞传给被压缩的气体，以提高其压力；还有如图3和图7所示的液压驱动的，图7系统中的往复泵1向液压缸中液体提供能量，令液压活塞2带动压缩气体活塞在气缸内完成对气体的工作循环。

图4 转盘驱动往复活塞式压缩机结构示意图

图5 电磁驱动往复活塞式压缩机结构示意图

图6 自由活塞式压缩机结构示意图

图7 液压驱动往复活塞式压缩机结构示意图

各种形式的往复式压缩机气缸内，在工作时都存在余隙容积，因此单级压缩的压力比（排气压力与吸气压力之比）是有限的，故当压缩机的总压力比较高时，都需采取多级压缩。

往复式压缩机中的主流产品是由曲柄连杆机构驱动的往复活塞式压缩机（俗称活塞式压缩机），其他形式的产品只在特殊场合应用或局部领域取代活塞式压缩机。

活塞式压缩机与回转式压缩机、透平式压缩机的应用范围比较如图8所示。活塞式压缩机所能达到的应用范围最广，尤其是超高压范围（除隔膜压缩机外）是其他类型的产品难以企及的。图9表示，排气压力为0.8兆帕的空气压缩机，各类产品在可比的范围的经济指标，活塞式压缩机的等温效率最高，但是单位容积流量机器的重量也最高，正因为活塞式压缩机结构复杂、机器笨重、维修量大等缺点，限制了它的用途。

图8 各类压缩机应用范围之比较

图9 各类压缩机经济指标的比较