随着油气悬架技术的不断发展,革新,油气悬架对于重型车辆的应用与发展起到了至关重要的作用。油气弹簧的构造简单,可以归类为空气悬架的一种类型,但是并不是以压缩空气作为弹性介质,而是通常以氮气等惰性气体作为弹性介质,以液压油作为传导作用力介质,所以油气悬架具有很强的非线性特性。因此,研究油气悬架的非线性动力学显得尤为重要。首先,本文选取了一种双气室油气悬架模型作为研究对象,对油气弹簧的分类以及双气室油气弹簧的工作原理进行了介绍,推导出油气弹簧的非线性弹性力与非线性阻尼力,外界激励为随机路面激励,建立了四分之一车体二自由度油气悬架模型以及半车四自由度油气悬架模型。其次,在前文建立的数学模型基础上,应用Matlab软件以数值仿真的方法研究了系统的非线性动力学。分别分析四分之一车体二自由度和半车四自由度悬架系统在随机激励下外界激励参数和内部参数对于系统的非线性振动的影响。外界激励参数包括外界激励幅值、激励频率等,内部参数包括簧载质量、非簧载质量、阻尼孔等效面积、气室的初始体积、气室的初始压力、油腔面积等。通过分岔图、庞加莱截面、相图、功率谱图、时间历程图和李雅普诺夫指数图对系统的不同状态进行分析和验证。最后,在前文建立的被动悬架基础上建立主动四分之一车体二自由度油气悬架模型以及主动半车四自由度油气悬架模型,将非线性系统应用微分几何法线性化处理,根据LQR控制理论设计二自由度悬架的控制器。对于四自由度系统设计滑膜变结构控制器,将控制过后的系统与控制前的系统进行比较,通过对比系统的各种参数图得出结论:设计的两种控制器可以非常有效的抑制油气悬架系统中的非线性振动。