气囊工程技术手册
手册目录
一、空气悬架概述
二、空气悬架的特点
三、空气弹簧
固特异轮胎四、气囊的优点
五、气囊的锁定系统与未锁定系统
六、未锁定系统的气囊特点
七、基本设计因素
八、基本计算因素
九、气体定理
十、固特异气囊的特点
十一、固特异气囊的类别
十二、使用气囊的理由
十三、气囊安装应避免的情况
十四、气囊应用的“应该”事项
十五、气囊应用的“不应该”事项
汽车应用的高级气囊工程技术手册
该手册主要介绍气囊基本原理、类型和用途，以便帮助工程师对其的了解。同时专门为特殊充气气囊的选择提供有用资料。随着充气气囊广泛应用，该手册充分发挥了作用。
气囊在商业领域的应用是近几年发展起来的，但气囊的原理在很早就创造出来了。
有关气囊实际应用的最早记录，是在1847年2月美国获得该项专利John Lweis创造的。1910
年以前Benjiamin Bell致力于研究不同形状活塞的囊式气囊的工作原理。关于气囊想法可能是结合300年前一位爱尔兰人和一位英国人的构思的结果。
爱尔兰人Roberty Boyle曾在1660年发表一篇论文，题为“新实验-接触气囊”创立了“温度恒定的条件下，气囊受到压力时，所受压力的大小和体积的变化将完全反弹给施压方”的定理。18年后英国人RoberＨｏｏｋｅｒ总结了“固体物质受力和弹性间关系”。
过去３５年中，美国固特异公司在研制气囊领域一直处于领导地位，尤其表现在滚筒状气囊、袖状气囊的改良，空气调节冲击吸入技术，多种汽车和工业的应用。
滚筒气囊最主要优势是有能力通过改变活塞轮廓，改变负载转向，今天滚筒气囊更适合大型客车和卡车的悬挂。
本气囊手册，内容尽可能利于理解。说明了应用理念，如何一步步正确选择气囊，为您提供多种帮助信息的表格和气囊设计及安装，你若需要更多设计方面的信息，请与固特异气囊应用部联系。
该手册提供的信息是可靠和准确的，但固特异对此信息不做任何保证，任何人根据进行的操
作应自愿承担风险。
一、空气悬架概述
悬架是保证车轮（或车桥）与车架之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。
汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏的路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很大的数值。冲击力传到车架和车身时，能引起汽车机件的早期损坏，使乘员感到极不舒适。为了缓和冲击，在悬架中必须装有弹性元件，使得车架（或车身）与车桥（或车轮）之间作弹性联系。
悬架和弹性元件的种类很多，使用空气弹簧（气囊）作为弹性元件的悬架即为空气悬架。
二、空气悬架的特定
1.很好的减振效果，降低车辆空载和负载下的震动；
2.减少车辆振动对汽车和人身的伤害；
3.降低汽车的维修和保养费用，延长车辆的寿命；
4.提高驾驶的舒适度，降低疲劳；
5.增加运输货物的范围；
6.使车辆适用更多路面，降低对垆坶的损害；
7.技术日益成熟，应用日益广泛。
三、空气弹簧
空气弹簧（简称气囊）是在一个密封的容器中充入压缩气体（气压为0.5—1Mpa），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，作用在弹簧山冈的载荷增加时，容器内的定量气体受压缩，气压升高，则弹簧的刚度增大。反之，当载荷减少时，弹簧内的气压下降，刚度减小。这样气囊就具有理想的弹性特性。
空气弹簧有囊式和膜式两种。囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气所组成。囊式的内层用气密性的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。气囊的上下盖板将
气囊密闭。
四、气囊的优点
1.  可控制弹簧伸缩弹性系数；
2.可调节负荷承载能力；
3.容易实现的高度控制；
4.减小摩擦；
5.符合变化，但自然频率基本不变。
五、气囊的锁定系统与未锁定系统
1.气囊锁定系统
气囊若没与气源连接来控制高度或没有气阀装置，称其为锁定系统。该系统采用固定量的气体作为弹性媒体。一定量气体封闭在系统内，受压和反弹时气体量保持不变。
2.气囊的未锁定系统
气囊通过高度控制或其它气阀装置与气源连接，称之为未锁定系统。无论是静止或受压时，气囊可在设计操作高度保持相对同样的体积。现在这种系统最常用。在高度阀固定条件下，负载力和弹性系数是随着固定气体的压力的改变而变化的。这种系统，额外的受压气体可以保持气囊的高度，即使气囊的负荷在改变。这样，负荷的变化情况下，由于该系统的可保持
气囊体积不变，所以自然震动比锁定系统固定。
总之，该系统在负荷变化时，自然震动频率不会随之变化。
六、未锁定系统的气囊特点
有效静态反弹由在静态设计位置动态系数决定见图2.1，在动态负压反弹曲线静态设计位置点画一条切线，切线与横坐标（零负载）的交点，测出该交点与静态设计点间距离。自然震动频率与有效静止反弹有直接关系。弹性系数与受力成正比例。系统的自然频率在一定受力范围内是不变的。
系统的自然震动频率可能会随气囊设计、体积及其在系统中位置而改变
七、基本设计因素
  气囊弹性部分只产生一小部分弹力，其余部分由气体直接传给坚固支撑部分。弹性部分所受压力是由内部空气产生，对于袖状气囊，是由活塞产生。最初高压力和剧烈变化力量会影响耐久性。
气囊设计中考虑到最低的最大压力和少的循环压力变化，这样可延长寿命。耐久性与压力有直接关系，所受压力与悬挂设计相关。固特异建议内部设计压力不要超过100PSIG（磅/每平方英寸）。然而，反向操作压力会延长气囊寿命。
在正常反弹情况下，为保持它们正确形状，气囊应至少有一点正向内压。袖状气囊若没有内压，受压时活塞和上部安装金属之间产生折叠，导致紧压或破裂。一般来说，内压至少10PSIG就会避免气囊操作时出现以上问题。有时，只需5PSIG， 但对于特殊情况，则需要20PSIG。
八、基本计算因素
  气体基本计算原理同样适用于气囊的气体温度，压力自然频率的计算原理，另外，应考虑改变活塞尺寸和形状可以得到有效面积随反弹力的变化而变化。
也应考虑以下事实，反弹过程中体积不成比例的变化。
九、气体定理
A.定义单位
汽车重量和汽车上货物重量以磅计算，称为重量。这个重量（少于不可反弹重量），作用在悬挂弹簧上为负载，或更准确讲是垂直向下的力F（成为重力）。质量乘以加速度是重力（磅）lbf，因此一般说来，质量（磅lbm）和重量（磅lbf）互换是可接受的，两个量单位皆为磅（lb）。
悬挂气囊上重负载正式由气体压力和气囊有效面积产生的力支撑。
本手册中的单位皆为磅，气压的单位为磅/每平方英寸，有效面积单位为平方英寸。
F（lb）=P（PSIG）×Ae（in）
力      气压    有效面积
每平面大气压与温度为32华氏29.9英寸水银柱平衡；它等于14.7PSIG（磅/每平方英寸）。大气压和量尺的压力值都是绝对压力。气体基本原理可用绝对压力。
B.垂直支持力
如上所示，支持力（F）等于气压和有效面积之积：
F（x）=P（气压）×Ae（有效面积）
知道力和气压的值便可以计算出有效面积。其代表力被气压分割的结果。
C.压力不变，无气体流动，有效面积不变，则气压不变：
V1/T1=V2/T2或V1/V2=T1/T2
T为绝对温度；V为气囊内气体和辅助气体体积
当该系统处于静止状态，只有温度有变化，以上关系式会影响该气囊系统。动态下，唯一保持压力不变的方法是结合最初体积，一般无用处。
D.体积不变，无气体流动过程，见P图2.3
关系式如下：
P1/T1=P2/T2
P为绝对气压；T为绝对温度
从实际情况看，所需这样气体，该过程是不可实现的，因为可伸缩弹性原料。极大气体体积可接近达到这过程，因为相对于整个体积，体积变化比例很小。例如，内部连接的气囊中只有一个气囊体积有一些变化。
E.温度不变，无气体流动（等温过程）
P1×V1=P2×V2
P是绝对气压；V总体积；PV值不变
见P10图2.4，这过程必须考虑气囊系统的静态稳定性，它决定于低系数操作的实际极限，在等温条件下，气囊反弹系数必须可测量的（正值范围）
F.Adiabatic，无气体流动，该过程无热量传递。
T2/T1=P2（&-1）/&/P1=V1（&-1）/V2
T为绝对温度;P为绝对气压;V为体积;&为 adiabatic指数
这是个理想过程,实际中气囊是很难实现这种状态，然而,对于快速反弹过程接近该过程.
G.Polytopic,无气体流动过程（普通气囊操作过程）
T2/T1=P2/P1=V1/V2或P2/P1=V1/V2
T为绝对温度,P为绝对压力,V为总体积,n为Polytopic指数.
见图2.6这表示气压\体积\温度都变化的一般情况.气囊的操作过程应介于等温和adiabatic两个过程之间.当系统自然频率确定后,一般n可接受的值为1.38.
十、固特异气囊的特点
空气弹簧的原理在很早以前就创立了，而它在商业领域的应用是在20世纪末期才发展起来的。美国固特异公司早在1958年就研制开发了空气弹簧的产品，1962年获得了“膜式空气弹簧”的专利。到1999年美国80%以上的卡车和70%以上的拖车都采用了空气弹簧。然而在20世纪80年代，VOLVO、MERCEDES、MAN、RENAVLT等公司才相应推出空气悬架汽车。
美国固特异（Goodyear）公司不仅是世界上优秀橡胶产品最大的生产供应商，而且是世界上开发研制空气气囊最早的公司之一；在以后的几十年中，Goodrear公司在研制气囊领域一直
处于领先地位。尤其表现在对膜式和囊式气囊的改良方面，以及对空气调节吸振技术的研究上。美国固特异空气弹簧已在各种汽车和工业上得到广泛应用。
美国固特异公司的气囊寿命长、免保养。它能充分吸收行驶中产生的震动，缓冲效果好。能够保持车身平稳、降低车辆驾驶时的噪音，延长汽车的使用寿命。
同时，经实验证明和有关科学研究证实：在高速公路行驶的空气悬架汽车，它对公路的磨损非常小。
美国固特异公司的气囊技术含量高、质量优良、性价比高；对于其他品牌的气囊具有很好的互换性。它不仅保证了原气囊的技术性能特点，而且解决了我们修理服务站适应多种气囊的紧急更换的需求。
十一、固特异气囊的类别
1.气囊产品编码识别
固特异提供严密的气囊识别,易于理解并与超级气垫气囊的识别系统一致.该系统说明气囊段数,产品类型,工作直径和一些特殊指标。
例如:1R12—092,1表示气囊的层数一层, R表示囊式, 12表示工作直径为12英寸,  092表示容器两端规格、空气配件尺寸。