空气弹簧具有变刚度特性和较低的固有振动频率,使得装有空气弹簧悬架的车辆在不平路面上行驶时具有良好的行驶平顺性;由于其有效地保证了轮胎与路面的良好附着性,不仅减少了车辆对路面的破坏,而且大大提高了车辆高速行驶时的操纵稳定性和行驶安全性;无论车辆装载情况如何,车身高度可以基本保持不变或可以根据需要进行调节。所以,近十几年来空气悬架系统在国内外的高档豪华客车、重型载货汽车和高级轿车上被越来越多的采用。 由于空气弹簧的结构比较复杂,且表现出很强的弹性特性非线性,因此使用传统的理论方法对空气弹簧弹性特性进行研究比较困难,随着计算机科学的迅猛发展和工程力学有限元计算理论的不断成熟,有限元数值方法成为了分析复杂结构振动问题的得力工具之一。本文以膜式空气弹簧为例,应用有限元原理,建立了空气弹簧的壳体单元、气体单元和容积的有限元模型。采用非线性有限元分析软件ABAQUS分析了空气弹簧所具有的材料非线性、几何非线性和边界接触非线性问题,并建立了相应的有限元模型。对橡胶气囊模型和材料参数的确定、帘线的几何特性在空气弹簧工作过程中力学性能的变化以及气体单元与橡胶气囊壁之间的气固耦合等进行了非线性有限元分析。橡胶堆除了对垂向刚度和横向刚度有影响外,更重要的是,当空气弹簧胶囊漏气或破裂的时候,可以暂时地起支撑车体的作用,使行车安全有了保障,本文对此也进行了详细的分析。