优化汽车悬挂：空气弹簧的优缺点及应用

1.特点及应用

空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧。空气弹簧具有以下特点：

1）具有非线性特性，可以根据需要将它的特性线设计成比较理想的曲线。

2）刚度随载荷而变，因而在任何载荷下其自振频率几乎保持不变，从而使弹簧装置具有几乎不变的特性。

3）能同时承受轴向和径向载荷，也能传递转矩。通过内压力的调节，还可以得到不同的承载能力。因此能适应多种载荷的需要。

4）在空气弹簧本体和附加空气室之间设一节流孔，能起到阻尼作用。

5）与钢制弹簧比较，空气弹簧的质量轻，承受剧烈的振动载荷时，空气弹簧的寿命较长。

6）吸收高频振动和隔音的性能好。

空气弹簧的缺点是所需附件较多，成本高。国外应用空气弹簧较早，在我国空气弹簧也逐渐被人们所认识。它广泛应用于航空、船舶、建筑、冶金、矿山等部门。由于它具有优良的弹性，特别适用于车辆悬架装置。

2.空气弹簧的刚度计算(www.xing528.com)

空气弹簧的主要设计参数是有效面积A。如图15-19所示，作一平面T—T切于空气囊的表面，且垂直于空气囊的轴线。因为空气囊是柔软的橡胶薄膜，根据薄膜理论的基本假设，空气囊不能传递弯矩和横向力，因此在通过空气囊切点处只能传递平面T—T中的力，而平面T—T即有效面积A，设有效半径为R，则有

A＝πR²

图15-19 有效面积的定义

弹簧所受的载荷P为

P＝Ap＝πR²p

式中 p——空气弹簧的内压力（N/cm²）；

R——有效半径（cm）。