蒸汽機的工作原理如下。
蒸汽從蒸汽鍋爐經蒸汽管道和蒸汽分配裝置（滑閥室）進入氣缸。 氣缸內的活塞在蒸汽壓力的作用下，從一端到另一端依次往復運動。 當活塞的一側吸入蒸汽時，廢蒸汽從活塞的另一側排出。 活塞通過活塞桿連接到連桿的一端。 連桿的另一端與曲軸相接，蒸汽分配裝置（滑閥）由安裝在蒸汽機曲軸上的偏心輪驅動。 當活塞在蒸汽壓力的作用下向右移動時，滑閥向左移動； 當活塞向左移動時，滑閥向右移動。
現在我們來研究一下卡式閥蒸汽分配裝置的蒸汽分配圖（圖259）。 滑閥室與氣缸相連。 滑閥腔內有一個經過拋光處理的平面2——滑閥面。 滑閥表面有3個蒸汽通道：兩側有2個3，中間有1個4。 蒸汽經中間蒸汽通道向外排出，經兩側蒸汽通道進入氣缸。 滑閥借助偏心輪可沿滑閥腔縱向在滑閥面上作往復運動。 滑閥就像一個盒子，它運動時可以關閉蒸汽路徑中的全部三個蒸汽口或兩個蒸汽口。
從鍋爐進入滑閥室的蒸汽通過其中一個蒸汽通道進入氣缸，例如通過左蒸汽通道。 此時蒸汽機原理圖，右側蒸汽通道3被滑閥關閉：并與滑閥下方的排汽通道4連通。 鍋爐的蒸汽進入氣缸，直至滑閥向左移動，關閉左汽路3，并將左汽路3與排汽路4連通。使滑閥往復運動的偏心輪應正確安裝在曲軸上； 也就是說，當活塞運動到死點時，滑閥可以使蒸汽開始從活塞的一側進入并從另一側排出。
蒸汽在蒸汽機汽缸內的做功可分為四個階段： 1、吸入蒸汽； 2、擴張； 3、蒸汽排出； 4.壓縮。 這些階段如圖 260、圖 261、圖 262 和圖 263 所示。
圖260的下半部分顯示了位于左死點的活塞，而圖的上半部分則顯示了活塞對應的滑閥位置。 此時蒸汽機原理圖，蒸汽開始通過間隙а進入，并通過間隙б排出。
圖 261 顯示了當活塞離開死點時滑閥處于最右位置。 左汽路全開用于進汽，右汽路用于排出蒸汽。
圖262表示蒸汽吸入停止（蒸汽吸入截止）； 進氣切斷后，氣缸內壓力下降，但活塞繼續向右移動； 同時，廢蒸汽繼續排出。
圖263顯示排汽停止； 活塞左側的蒸汽繼續膨脹； 而右側的蒸汽則被活塞壓縮，形成彈性的“蒸汽墊”。 然后滑閥繼續向左移動，打開右汽路進汽，左汽路排出蒸汽。 之后，活塞將開始向左移動，重復上述整個過程。
