气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现其弹簧作用的。这种弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体气压升高，弹簧的刚度增大。反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，故它具有较理想的弹性特性。
原理
气体弹簧的工作原理基于帕斯卡定律，该定律规定施加在流体上的压力在各个方向上均匀传递。 当对活塞杆施加外力时，活塞杆会压缩气缸内的氮气。 这种压缩导致气体压力增加，产生推压活塞的成比例的力。 结果，活塞杆根据施加的外力的方向伸出或缩回。
结构特点
空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧一样，只能承受轴向载荷，因此气体弹簧悬架中必须设置纵向和横向推力杆等导向机构，同时还必须设有减振器。气体弹簧可以通过专门的高度控制阀自动调节气室中的原始充气压力面的高度。
类型
气体弹簧分为空气弹簧和油气弹簧两种类型。
空气弹簧
空气弹簧是利用压缩空气做弹簧的。根据压缩空气所用容器的不同，又有囊式和膜式两种型式。
1、囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中压缩空气所组成。气囊内层用气密性好的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。气囊一般做成两节，节与节之间围有钢质的腰环，使中间部分不致有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦。气囊的上下盖板将气囊密封。
2、膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。
油气弹簧
原理：油气弹簧在密闭的容器中充入压缩气体和油液，利用气体的可压缩性实现弹簧作用的装置称油气弹簧。油气弹簧以惰性气体(氮气)作为弹性介质，用油液作为传力介质，一般是由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸所组成的。
特点：由于氮气贮存在密闭的球形气室内，其压力随外载荷的大小而变化，故油气弹簧具有变刚度的特性，同时又起液力减振器的作用。
类型：根据结构的不同，油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式。单气室油气弹簧又分为油气分隔式和油气不分隔式两种。
油气弹簧一般以惰性气体作为弹性介质，用油液作为传力介质，由气体弹簧和相当于减振器的液压缸组成。
1、单气室油气弹簧
单气室油气弹簧分油气分隔式和油气不分隔式两种，前者可防止油液乳化，且便于充气。
（1）单气室油气分隔式油气弹簧
上半球室、下半球室和橡胶油气隔膜构成了油气分隔式弹簧，工作缸、活塞和阻尼阀等构成了减振器。
（2）单气室油气不分隔式油气弹簧
工作缸固定在车架上，管形活塞的下端与转向节相连。该油气弹簧不仅是前悬架的弹性元件和减振元件，而且还兼作转向主销。管形活塞内腔以及活塞与工作缸壁间形成的环形腔内都充满着工作油液。在管形活塞头的上面有一油层，既可以润滑活塞又可以作为气室的密封。油层上方的空间即为高压气室，其中充满高压氮气，气体和油液之间没有任何隔离装置。
2、双气室油气弹簧
双气室油气弹簧比单气室油气弹簧多一个作用力方向相反的反压气室和一个浮动活塞。
当弹簧处于压缩行程时，主气室中的活塞上移，使主气室内的气压增高，弹簧的刚度增大。此时浮动活塞下面的油液，在反压气室的气体压力作用下经通道流入主气室的活塞下面，补充活塞上移后空出的容积，而反压气室内的气压下降。当弹簧处于伸张行程时，主活塞下移，主气室内的气压降低，主活塞下面的油液受挤压，经通道流回浮动活塞的下面，推动活塞上移，而使反压气室内的气压增高，从而提高了伸张行程的弹簧刚度。这种油气弹簧消除了在伸张行程中活塞与缸体底部发生撞击的可能性。
3、两级压力式油气弹簧
两级压力式油气弹簧的特点是，在工作活塞的上方设有两个并列的气室，但两个气室的工作压力不同。主气室内的气压与单气室油气弹簧的气压相近，而补偿气室内的气压则较高，从而具有了变刚度特性。
应用
气弹簧的主要应用之一是汽车行业。这些装置通常用于车辆的悬架系统中，以提供更平稳、更舒适的乘坐体验。气弹簧有助于吸收冲击和振动，提高车辆的整体稳定性和操控性。此外，它们还用于汽车行李箱盖、引擎盖和后挡板，可轻松打开和关闭。
在家具设计领域，气弹簧在创造符合人体工程学和用户友好的产品方面发挥着至关重要的作用。例如，可调节办公椅利用气弹簧提供最佳支撑，并根据用户的喜好定制椅子的高度和倾斜度。气弹簧还用于可调节办公桌，使个人更容易在坐姿和站姿之间切换，促进更好的姿势并降低肌肉骨骼疾病的风险。
医疗行业也认识到气弹簧在各种应用中的功效。医院病床、手术台、牙科椅依靠气弹簧平稳调节高度，确保患者的舒适度和医护人员的便利性。此外，气弹簧还用于担架和检查台等医疗设备，在手术过程中提供稳定性和易用性。
此外，气弹簧在航空航天工业中有着广泛的应用。飞机门和舱门使用气弹簧操作，因为它们提供受控且可靠的打开和关闭机制。 气弹簧的轻质和耐用特性使其成为航空航天应用的理想选择，在航空航天应用中，减轻重量至关重要。
参考资料
气弹簧的工作原理.气弹簧的工作原理.2024-09-20