談到彈簧家族里一個(gè)舉足輕重的人物空氣彈簧，那筆者可是要大書特書了。您可能會(huì)有疑問(wèn)，為何空氣彈簧就有如此待遇呢，實(shí)則是因?yàn)樗墓δ茏饔?，用途都是在太廣泛了，在汽車，航空，醫(yī)療器械，家具等幾乎個(gè)個(gè)方面均有廣泛的應(yīng)用。那么空氣彈簧究竟有何特性呢，能讓它如此的適應(yīng)各種環(huán)境，今天小編就為各位好好的介紹一下，何為神奇的空氣彈簧，當(dāng)然可不要看它的名字是講空氣呢。

空氣彈簧是在一個(gè)密封的容器中充入壓縮空氣，利用氣體可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈性作用。空氣彈簧具有較理想的非線性彈性特性，加裝高度調(diào)節(jié)裝置后，車身高度不隨載荷增減而變化，彈簧剛度可設(shè)計(jì)得較低，乘坐舒適性好。但空氣彈簧懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。

工作原理是在密閉的壓力缸內(nèi)充入惰性氣體或者油氣混合物，使腔體內(nèi)的壓力高于大氣壓的幾倍或者幾十倍，利用活塞桿的橫截面積小于活塞的橫截面積從而產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)活塞桿的運(yùn)動(dòng)。由于原理上的根本不同，氣彈簧比普通彈簧有著很顯著的優(yōu)點(diǎn)：速度相對(duì)緩慢、動(dòng)態(tài)力變化不大(一般在1：1.2以內(nèi))、容易控制；缺點(diǎn)是相對(duì)體積沒(méi)有螺旋彈簧小，成本高、壽命相對(duì)短。

膜式空氣彈簧主要由上蓋板、活塞、橡膠氣囊和緩沖塊組成。橡膠氣囊是由內(nèi)層橡膠、外層橡膠、簾布層和子口鋼絲圈四部分硫化而成。內(nèi)層橡膠和外層橡膠都屬于超彈性材料，內(nèi)層橡膠主要起密封作用，外層橡膠除了密封外，還起保護(hù)作用。簾布層是簾線橡膠復(fù)合材料，屬于各向異性材料，用于承受囊體的載荷，對(duì)空氣彈簧的承載能力和耐久性起著決定性作用。簾線方向與橡膠氣囊的子午線方向成一定角度，稱為簾線角。緩沖墊在空氣彈簧中是一個(gè)可選件，在空氣彈簧漏氣或失效情況下起作用。本文討論的膜式空氣彈簧中沒(méi)有加入緩沖墊。膜式空氣彈簧的活塞可設(shè)計(jì)成不同的截面形式，以獲得不同的彈性特性曲線。當(dāng)空氣彈簧充氣完成后，在上面施加軸向外載荷F，空氣彈簧在標(biāo)準(zhǔn)工作高度附近達(dá)到靜平衡位置，當(dāng)外載增大時(shí)，空氣彈簧壓縮，外載減小時(shí)，空氣彈簧回彈，并設(shè)相對(duì)于平衡位置壓縮為正，拉伸為負(fù)。當(dāng)空氣彈簧上受有載荷F作用，氣體壓力與外載荷的關(guān)系為：

F=P×Aeff (1)

式中，F(xiàn)為空氣彈簧軸向載荷;P為氣囊內(nèi)氣體表壓;Aeff為空氣彈簧的有效承壓面積。

橡膠氣囊內(nèi)氣壓隨著橡膠囊的變形而變化，其氣壓的大小與氣囊內(nèi)的容積有關(guān)，且遵循氣體狀態(tài)方程：

(P+Pa)Vm=(P0+Pa)Vm0 (2)

式中，V為空氣彈簧在任意位置時(shí)的內(nèi)部容積;Pa為外部大氣壓;P0為靜平衡位置時(shí)，囊內(nèi)氣體表壓;V0為靜平衡位置時(shí)的氣體容積;m為理想氣體多變指數(shù)，當(dāng)靜

態(tài)加載時(shí)，囊內(nèi)氣體視為等溫過(guò)程，m≈1;當(dāng)動(dòng)態(tài)加載時(shí)，囊內(nèi)氣體視為絕熱過(guò)程，m≈1.38。將式(2)帶入式(1)，并且將式(1)對(duì)空氣彈簧的垂向位移x求導(dǎo)，化簡(jiǎn)后得空氣彈簧剛度的計(jì)算公式：

K=-mAeff(P+Pa)1VdVdx+PdAeffdx(3)

式中，dV/dx為空氣彈簧容積的變化率，dAeff/dx為空氣彈簧有效承壓面積的變化率，其決定于空氣彈簧的形式及活塞的幾何形狀。要求出空氣彈簧的剛度，關(guān)鍵是求出空氣彈簧在任意位置時(shí)囊內(nèi)的氣壓P、空氣彈簧容積的變化率dV/x以及有效承壓面積的變化率dAeff/x，是理論計(jì)算的難點(diǎn)，一般可以通過(guò)非線性有限元方法求得。

那么在小編大書特書之后，雖然運(yùn)用了很多專業(yè)級(jí)別的資料和論述方法，但相信各位都能夠理解空氣彈簧到底是怎么回事，當(dāng)然筆者對(duì)于空氣彈簧蠻有興趣的，感覺空氣彈簧與傳統(tǒng)的懸掛系統(tǒng)相比，優(yōu)勢(shì)特別明顯，它具有變剛度特性,容易得到較低的固有振動(dòng)頻率,可提高汽車的行駛平順性；它的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,可以使汽車的乘坐舒適性和上下車條件得到改善;今天的空氣彈簧就介紹到這里。