首先介绍了空气弹簧的基本特点与结构分类。比较分析了钢弹簧与空气弹簧的刚度特性,并结合空气动力学以及热力学理论,对空气弹簧垂向和横向刚度特性理论计算进行了分析。解释了标准高度下的初始气压与气囊体积,有效承载面积与有效承载面积变化率对空气弹簧垂向刚度的影响;以及橡胶气囊圆弧角和其法向夹角对空气弹簧横向刚度的影响。以某自由膜式空气弹簧为研究对象,考虑超弹性材料的本构关系和空气弹簧的材料非线性、几何非线性和接触非线性等问题,运用有限元软件ABAQUS建立了空气弹簧垂向、横向和复合向有限元模型,并分别进行静、动刚度特性分析。搭建空气弹簧静、动刚度特性试验系统。静刚度特性试验主要内容为,不同初始内压下空气弹簧垂向刚度特性试验。动刚度特性试验主要内容为,在初始气压为0.15MPa,正弦激励振幅为10mm,频率为1-10HZ时,讨论空气弹簧垂向标准高度位置动刚度的变化情况。将试验数据与有限元仿真数据进行对比。结果证明空气弹簧垂向静刚度特性仿真曲线与试验曲线平均相对误差小与10%,证明了静刚度特性有限元模型的有效性。空气弹簧垂向动刚度特性试验曲线与仿真曲线整体变化趋势一致,在低频阶段,误差很小,证明了动刚度特性有限元模型的有效性。最后对空气弹簧静刚度特性进行有限元分析,主要讨论不同初始内压、帘线层参数对空气弹簧各向刚度特性的影响。结果显示垂向刚度会随初始内压与帘线角的增大而增大,而帘线间距与帘线层数对垂向刚度的影响较小。横向刚度会随初始内压的增大而增大,随帘线角的增大而减小。复合向刚度会随着初始内压增大而增加,随着帘线角与帘线间距的增大而增大,随帘线层数的增多而增大。动刚度特性分析采用ABAQUS/Explicit模块,主要讨论不同初始内压下,正弦激励振幅为10mm,频率为1-10HZ时,空气弹簧标准位置动刚度的变化特性。结果显示,在相同激励频率下,随着初始内压的增大,空气弹簧各向动刚度均明显增大。而在相同初始内压下,随着频率的增大,空气弹簧各向动刚度整体呈上升趋势。