第三节 空气弹簧

空气弹簧的分类及特点近年来，非线性课题一直是各学科的研究前沿，在隔振领域也不例外。

随着隔振设计中对隔振系统各种性能指标要求的提高，迫使人们不断探索新型的隔振器。

非线性隔振器能够自动避开共振，有效抑制振动幅值、隔离冲击，因而受到广泛的关注。

线性隔振器却不能自动避开共振。

非线性隔振器的刚度是随隔振器变形量的不同而变化的，因而由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率与振动幅值有关。

如果隔振器是非线性硬特性的，固有频率随振幅的增加而上升；如果隔振器是非线性软特性的，固有频率随振幅的增加而下降。

当设备在启动过程中经过共振点时，被隔振设备的振动幅值将出现峰值，高出静态位移许多倍。

随着振幅的迅速增长，由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率将上升或下降，从而避开共振频率。

对于线性隔振器，其刚度值是不变的，只能通过阻尼作用控制共振振幅。

但是过了共振点之后，隔振器的隔振效率因为阻尼的作用而下降。

此外非线性隔振器还能有效防止冲击。

对于非线性硬特性的隔振器其刚度随变形量的增加而上升，遇到冲击时，簧上载荷的加速度随变形量的增加而增大，因而在较小的变形下冲击速度迅速降低。

对于非线性软特性的隔振器其刚度随变形量的增加而降低，因而能够起到缓冲作用，但隔振器的变形量较大。

在很多情况下不允许有太大的变形量，就应该选择非线性硬特性隔振器来防止冲击。

根据上述分析，空气弹簧是一种理想的隔振元件。

空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气压缩的非线性恢复力来实现隔振和缓冲作用的一种非金属弹簧。

它具有优良的非线性硬特性，因而能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。

空气弹簧隔振系统的固有频率可以设计得很低，甚至达1Hz 以下，而橡胶隔振器的自振频率一般为5-7 H z 。

所以空气弹簧的隔振效率比起其它隔振元件高得多，而且能够隔离低频振动。

特别是因为空气弹簧隔振系统容易实施主动控制，作为一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，空气弹簧的应用越来越广泛。

空气弹簧的组成及工作原理空气弹簧是一种利用气体压缩来提供弹性力的装置，它通常由气缸、活塞、活塞杆、密封环、气压调节装置等部分组成。

下面将详细介绍空气弹簧的组成和工作原理。

空气弹簧的组成包括气缸、活塞、活塞杆、密封环和气压调节装置。

首先，气缸是一个中空的管状结构，它通常由金属材料制成。

气缸是空气弹簧的外壳，用于容纳气体和提供支持。

其次，活塞是一个带有密封环的圆柱形构件，它适配在气缸内并与气缸壁密封。

活塞通过环形密封圈确保气体不泄漏，并将气缸分为上下两个气室。

当气压加大时，活塞会移动，从而改变气缸内的气体体积。

活塞杆是连接活塞和外部设备的一根细长支架。

活塞杆通过气缸的顶部延伸出来，并与外部设备相连，以实现力的传递和控制。

密封环通常是由弹性材料制成的环形构件，它安装在活塞上，确保气缸内的气体不泄漏。

密封环的存在，能够保持气压在气缸内，使其能够提供弹性力。

气压调节装置是用于调节气缸内气体压力的设备。

它通常包括压力调节阀和压力计。

通过调节压力调节阀，可以改变气缸内的气体压力，从而调整空气弹簧的弹性力。

接下来，我们来看看空气弹簧的工作原理。

当空气弹簧内部的气体被加压时，气缸内的气压增加，活塞受到压力的推动而向上移动。

这时，活塞杆也会随之上升，并将弹簧连接的外部设备向上推动。

当外部施加力使外部设备发生位移时，活塞杆会向下移动。

移动的活塞降低了气缸内的气体体积，导致气压增加。

这个增加的压力会通过活塞传递到外部设备上，并产生向上的弹性力。

通过适时地调整气压调节装置，可以改变气缸内气体的压力，从而调整空气弹簧提供的弹性力。

这样，空气弹簧就可以根据外部需要，提供不同的弹性力和支撑力。

总结一下，空气弹簧是一种利用气体压缩来提供弹性力的装置。

其主要组成部分包括气缸、活塞、活塞杆、密封环和气压调节装置。

当气缸内气体受到压力推动时，活塞会移动，从而改变气体体积和压力，产生弹性力。

通过调整气压调节装置，可以改变弹簧的弹性力和支撑力。

空气弹簧结构空气弹簧是一种利用气体的弹性特性来实现弹性支撑的装置。

它由一个封闭的容器和填充其中的气体组成。

当外力施加在空气弹簧上时，气体会受到压缩或膨胀，从而实现对外界力的反作用，达到弹性支撑的效果。

空气弹簧的结构主要包括容器和气体两部分。

容器通常采用金属或塑料材料制成，具有良好的密封性能，以确保气体不会泄漏。

而气体则可以是空气、氮气或其他可压缩气体，其选择取决于具体应用的要求。

空气弹簧的工作原理是利用气体的弹性特性。

当外力作用在空气弹簧上时，气体会受到压缩或膨胀，产生相应的反作用力。

这种反作用力与气体受到的压力变化成正比，而压力又与气体体积的变化成反比。

因此，通过改变气体的体积，可以调节空气弹簧的弹性特性。

空气弹簧具有许多优点，使其在各个领域得到广泛应用。

首先，空气弹簧具有较小的刚度，可以实现较大的变形。

这使得空气弹簧在减震、隔振和缓冲等方面具有独特的优势。

其次，空气弹簧可以通过改变气体的体积来调节弹簧的刚度，从而适应不同的载荷条件。

此外，空气弹簧还具有自重轻、体积小、可靠性高等特点，使其在工程设计和制造中得到广泛应用。

空气弹簧的应用领域十分广泛。

在汽车工业中，空气弹簧常用于悬挂系统，可以提供更好的乘坐舒适性和稳定性。

在航空航天领域，空气弹簧用于减震器和隔振系统，可以有效减小飞行器受到的冲击和振动。

在工业生产中，空气弹簧常用于模具、机械设备和仪器仪表等装置，可以实现准确的位置控制和负载分配。

此外，空气弹簧还广泛应用于体育器材、家具和医疗设备等领域。

空气弹簧的设计和使用需要考虑多个因素。

首先是载荷范围，即弹簧所受力的大小。

根据不同的载荷范围，可以选择不同的气体和容器材料，以及合适的弹簧结构。

其次是弹簧的刚度要求，即弹簧对外力的反作用程度。

根据刚度要求，可以调节气体的体积或改变容器的形状来实现。

此外，还需考虑弹簧的稳定性、耐久性和密封性等因素，以确保其正常工作和使用寿命。

空气弹簧是一种利用气体的弹性特性来实现弹性支撑的装置。

空气弹簧特性研究本文旨在研究空气弹簧特性。

空气弹簧是指一类由流体或液体运动而成的减震器，它是运用空气体压学学理论设计出来的，其主要功能是调节前后轮的动态刚度，有效的减少振动。

一、空气弹簧的原理1、原理介绍：空气弹簧是一种利用气体动力学原理制造的减震器，空气弹簧包括活塞、减震器壳体、活塞棒及其它附件组成。

空气弹簧利用空气体压计理跳动，当空气体压降低时，空气弹簧能够吸收前轮和后轮受力之间的差异，从而改变车辆胎压，使振动减小。

2、构造特点：活塞和减震器壳体之间可以进行伸缩，可以有效的减小振动，维持车辆的行驶稳定，提高乘员的乘坐舒适性。

空气弹簧的优点是可以简单调节，采用空气压力控制，当低车辆行车振动，增加有效行车通过空气弹簧即可调整车辆的高度，实现简单的调节。

二、空气弹簧特性1、减振性能：空气弹簧具有良好的减振性能，承受较大的负载，耐磨性强，在恶劣环境下仍能发挥很好的效果，对车辆路面振动变化有良好的配合能力。

2、稳定性：空气弹簧具有较高的稳定性，采用液压设计，可以提高车辆的稳定性，以保持车辆行驶的稳定性。

3、调节灵活性：空气弹簧采用气体原理，有较高的可调性，可以根据需要随时调节出发和力度较大的减振效果，以保持驾驶安全和舒适。

三、空气弹簧研发应用1、柴油机：柴油机可以采用空气弹簧减震，可以在柴油机设备上安装一个小型空气弹簧减震器，空气弹簧可以更好的表现柴油机的稳定性，提高机器的耐用性和安全性。

2、汽车行驶：由于空气弹簧可以增加行车减振效果，汽车可以在行驶中增加平稳性，提高乘员的舒适性，以及车辆的稳定性，降低不良路况对车辆行驶的影响。

3、机器工业：机器工业可以采用空气弹簧减震技术，减少机器运转时的噪音和感和误差，确保机器发挥最大的功能，提高工业机械的使用效果。

综上所述，空气弹簧具有良好的减振性能，稳定性和可调性，因此应用前景广阔。

空气弹簧的工作原理是什么空气弹簧是一种利用气体的弹性性质来实现减震、缓冲和支撑的装置。

与传统的金属弹簧相比，空气弹簧具有自由度大、可调节性强的优势，因此在汽车、机械和航空航天等领域得到了广泛应用。

空气弹簧的工作原理涉及到气体力学和弹性力学的基本知识。

空气弹簧的工作原理可以分为三个方面：气体状态方程、负荷调节和减震缓冲。

首先是气体状态方程的作用。

空气弹簧中的气体通常是压缩空气或氮气，其行为符合气体状态方程：PV=nRT。

其中，P是气体的压力，V是气体的体积，n是气体的物质量，R是气体状态方程中的常数，T是气体的温度。

当气体被压缩进入空气弹簧时，压力增加，体积减小。

通过控制气体的压力和体积，可以调节空气弹簧的刚度和支撑力，从而实现对载荷的调节。

其次是负荷调节的作用。

空气弹簧中装有一个气囊，有时也称作独立气室。

气囊内充满了气体，并与外界隔离。

当外界施加负荷于弹簧时，负荷会通过弹簧与气囊传递，气囊内的气体受压后会产生弹性力，从而支撑起外界的负荷。

负荷增加时，气囊内的气体被压缩，气体的密度增大，从而增加了弹性力，提供更大的支撑力。

而负荷减小时，气囊内的气体膨胀，气体的密度减小，从而减小了弹性力，提供更小的支撑力。

通过增加或减少气囊内的气体量，可以调节空气弹簧的刚度和承载能力。

最后是减震缓冲的作用。

在许多应用中，除了需要支撑外载荷，还需要对冲击和振动进行减缓和缓冲。

空气弹簧中的气囊内充满了气体，当外界施加冲击或振动时，气囊内的气体可以吸收和释放能量，从而减少冲击和振动对结构或装置的影响。

通过调节气囊内气体的体积和压力，可以改变空气弹簧的阻尼特性，实现对冲击和振动的减缓和缓冲。

综上所述，空气弹簧的工作原理是通过控制气体的压力和体积，实现对载荷的调节；通过调节气囊内气体的体积和压力，实现对冲击和振动的减缓和缓冲。

空气弹簧的工作原理涉及到气体状态方程、负荷调节和减震缓冲的原理和技术。

这种装置的优点是自由度高、可调节性强，适用于需要减震缓冲和载荷调节的各种应用场合。

空气弹簧名词解释嘿，朋友！咱今天来聊聊空气弹簧这个听起来有点神秘的玩意儿。

您想想啊，咱平常坐的汽车，是不是有时候开起来特别稳，过个坎儿啥的没那么颠？这里面就可能有空气弹簧的功劳。

那啥是空气弹簧呢？简单说，空气弹簧就像是一个会呼吸的大弹簧。

它不是那种硬邦邦的金属弹簧，而是充满了气体，有弹性，能伸缩。

空气弹簧里面充满了压缩空气，就跟吹气球似的，但可比气球结实多啦！这气儿能让它根据不同的情况，比如载重的大小，道路的好坏，自己调整软硬度和高度。

好比您背着个轻书包走路，轻松自在；要是背个超级重的大包，那是不是得弯着腰，走得费劲？空气弹簧也是这个道理，车重了它就压缩一点，车轻了就伸展一些，让车始终保持一个比较平稳舒适的状态。

您再想想，咱跳蹦床的时候，蹦床能把咱们弹起来，还能缓冲咱们落下的力量，空气弹簧也有类似的作用。

它能在车辆行驶中吸收震动和冲击，让车里的人感觉更平稳，更舒服。

比如说，车开在坑坑洼洼的路上，要是没有空气弹簧，那咱们坐在车里就跟坐过山车似的，颠得七荤八素。

但有了空气弹簧，它就像一双温柔的大手，把那些颠簸和震动都给化解掉了，让咱们的旅途变得更顺畅。

而且啊，空气弹簧可不单单用在汽车上。

一些大型的机械设备，像那些巨型的起重机、挖掘机，也会用到它。

您能想象到那种大家伙在工作的时候，如果没有空气弹簧来缓冲和稳定，那得多吓人！还有啊，火车上也可能有空气弹簧的身影呢！它能让火车在高速行驶的时候，减少噪音和震动，让乘客坐得更舒心。

总之，空气弹簧就是这么个神奇又实用的东西，让我们的出行和各种设备的运行变得更平稳、更舒适。

它就像是一个默默无闻的小英雄，在背后为我们的生活保驾护航！您说，这空气弹簧是不是很厉害？。

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铁路客车空气弹簧原理（大纲）一、铁路客车空气弹簧概述1.1空气弹簧的定义及作用1.2铁路客车空气弹簧的组成及分类二、空气弹簧工作原理2.1空气弹簧的基本原理2.2空气弹簧的弹性特性2.3空气弹簧的压力-位移关系三、铁路客车空气弹簧的主要部件及功能3.1气囊3.2支撑座3.3气阀3.4压力传感器3.5补偿阀四、铁路客车空气弹簧系统的调节与控制4.1空气弹簧高度调节原理4.2空气弹簧气压调节原理4.3空气弹簧系统的自动控制五、铁路客车空气弹簧的优点与应用5.1空气弹簧的优点5.2铁路客车空气弹簧的应用场景六、铁路客车空气弹簧的维护与保养6.1空气弹簧的检查与更换6.2气阀和传感器的维护6.3系统泄漏的检查与处理七、铁路客车空气弹簧技术的发展趋势7.1节能环保技术的发展7.2智能控制技术的应用7.3新材料、新工艺的研究与应用一、铁路客车空气弹簧概述铁路客车空气弹簧是一种利用压缩空气作为弹性介质来支撑和缓冲铁路客车重量的装置。

它的主要作用是为铁路客车提供稳定的悬挂性能，减小行驶过程中的震动和冲击，从而提高乘坐舒适性，同时也能减少轨道的磨损，提高行车的安全性和稳定性。

铁路客车空气弹簧主要由气室、橡胶气囊、连接管道、控制阀等组成。

空气弹簧的工作原理
空气弹簧是一种利用气压对弹簧进行支撑和调节的装置，其工作原理是基于气体的压力与体积的关系。

空气弹簧内部充填有气体（通常是空气），当气体被压缩或扩展时，其压力和体积之间会产生一种线性的关系，即升高气压会导致体积减小，反之，降低气压会导致体积增大。

在空气弹簧中，当外部施加压力或拉力时，空气压缩或膨胀，从而改变弹簧的长度。

当外力停止作用时，气压与弹簧伸长或缩短的变化趋势会达到平衡，使得弹簧保持在一个稳定的位置。

通过增减空气的压力，可以调节空气弹簧的硬度和弹性特性，以适应不同应用的需求。

空气弹簧广泛应用于汽车、摩托车、自行车悬挂系统、工业机械、航空航天等领域，其主要优势包括负载能力大、调节性能好、重量轻等。

铁路客车空气弹簧原理空气弹簧具有优良的弹性特性，可以显著改善车辆的舒适性和操作稳定性，在汽车和铁路机车车辆上得到了广泛的应用。

空气弹簧现在也应用于压力机、剪切机、压缩机、离心机、振动输送机、振动筛、空气锤、铸造机械和纺织机械等作为隔振元件；用作电子显微镜、激光仪器、集成电路及其他物理化学分析精密仪器的弹性支撑，以隔离地基的振动。

空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气，利用气体可压缩性实现其弹性作用。

空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随载荷增减而变化，弹簧刚度可设计得较低，乘坐舒适性好。

但空气弹簧悬架结构复杂、制造成本高。

原理：工作原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。

由于原理上的根本不同，气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大（一般在1：1.2以内）、容易控制；缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、寿命相对短。

分类：空气弹簧按气囊的结构型式可分成囊式、膜式和复合式三种。

囊式空气弹簧囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气组成。

气囊的内层用气密性的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。

气囊一般做成如图1所示的两节，但也有单节或三、四节的。

节数越多，弹性越好，但密封性差，节和节之间围有钢制的腰环，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闭。

膜式空气弹簧膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。

与囊式的相比，其弹性特性曲线比较理想，因其刚度较囊式较小，车身自然振动频率较低；且尺寸较小，在车上便于布置，故多用于轿车上。

复合式空气弹簧从结构上看，复合式空气弹簧，是介于囊式和膜式之间的一种型式，它综合了上述两种空气弹簧的优点，具有较低的弹簧刚度，但制造工艺复杂。

空气弹簧的质量比任何弹簧的质量都小，且寿命较长，但高度尺寸较大，适用于在大型车辆上布置，故近些年来在大型客车上，尤其是高档豪华大客车上已得到广泛应用。

空气弹簧工作原理
空气弹簧是一种基于压缩空气的弹簧系统，用于提供悬挂和支撑力。

它的工作原理是利用气体的压力来产生恢复力，从而实现弹簧的作用。

空气弹簧通常由一个密封的橡胶袋或金属壳体构成。

在弹簧内部，装有一定量的气体，通常是压缩空气。

当外部施加力量或负载作用于弹簧上时，气体被压缩，从而产生恢复力。

弹簧内部的气体受到压缩后，会产生一个等于力量大小的反作用力。

这个反作用力使弹簧具有恢复原状的能力，从而将负载推回到平衡位置。

当施加力量或负载消失时，弹簧会再次恢复原状。

空气弹簧可以通过改变气体的压力来调节弹簧的刚度和弹性系数。

增加气体的压力会增加弹簧的刚度，而降低气体的压力则会减小刚度。

这使得空气弹簧可以用于调节悬挂系统的硬度，以适应不同的道路条件和负载变化。

此外，空气弹簧还可以通过改变气体的容积来调节弹簧的高度。

增大气体的容积会使弹簧变长，而减小容积会使弹簧变短。

通过控制气体的容积，可以实现对弹簧高度的精确调节。

总而言之，空气弹簧通过利用压缩空气产生恢复力，从而实现悬挂和支撑作用。

通过调节气体的压力和容积，可以调节弹簧的刚度和高度，以适应不同的应用需求。

空气弹簧的发展ECJTU 段晋伟一、空气弹簧的简介1．定义：在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气弹性作用的弹簧。

俗称气囊、气囊式气缸、皮囊气缸等。

它具有如下特点：①空气弹簧具有非线性特性，可将其特性曲线设计成理想形状；②空气弹簧质量轻，内摩小，对高频振动有很好的隔振消声能力；③空气弹簧的刚度和承载能力可以通过调节橡胶气囊的内压力来调整；④空气弹簧的制造工艺复杂，费用高。

2．结构：曲囊式结构，其曲囊数通常为1~3 曲囊，但根据需要也可以设计制造成袖式、膜式、束带型空气弹簧，还可以在一定条件下将两个囊式空气弹簧叠加使用。

（注：五种结构对应按联接方式分类中的图）3．分类：(1)根据联接方式：a.一类为固定式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸和曲囊最大外径相等或略小一些，钻若干个孔后用法兰环和端板紧固联接；b.另一类为活套式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸比曲囊最大外径小得多，无须钻孔，用一个特制的法兰环和一个普通端板紧固联接；c.第三类为自密封型，不用法兰联接，压入端板，充入压缩空气则自行密封。

(2)按工作时的变形方式：分为囊式、膜式和混合式三种。

如图1、2、3 所示。

a.囊式空气弹簧主要依靠橡胶气囊的挠屈获得弹性变形。

囊式空气弹簧根据橡胶气囊曲数的不同分为单曲、双曲和多曲囊式空气弹簧。

b.膜式空气弹簧主要依靠橡胶气囊的卷曲获得弹性变形。

膜式空气弹簧的结构是在盖板和底座之间放置一圆柱形橡胶气囊，通过气囊挠曲变形实现整体伸缩。

膜式空气弹簧在其正常工作范围内，弹簧刚度变化要比囊式小，同时也可通过改变底座形状的方法，控制其有效面积变化率，以获得比较理想的弹性特性。

膜式空气弹簧有效面积的变化率也比囊式弹簧小，因此，膜式空气弹簧在辅助气室较小的情况下，也可得到较低的自振频率。

c.混合式空气弹簧则兼有以上两种变形方式。

图表1 囊式空气弹簧图表2 膜式空气弹簧图表3 混合式空气弹簧(3)根据橡胶气囊止口与接口的连接方式：分为约束模式和自由模式空气弹簧。

空气弹簧的应用与发展趋势(株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007)摘要：介绍了空气弹簧的应用情况，并探讨了空气弹簧今后的发展趋势。

关键词：空气弹簧 应用 发展1．空气弹簧简介空气弹簧是利用橡胶气囊内部压缩空气的反力作为弹性恢复力的一种弹性元件。

它具有如下特点：①空气弹簧具有非线性特 性，可将其特性曲线设计成理想形状；②空 气弹簧质量轻，内摩小，对高频振动有很好 的隔振消声能力；③空气弹簧的刚度和承载 能力可以通过调节橡胶气囊的内压力来调 整；④空气弹簧的制造工艺复杂，费用高。

空气弹簧按工作时的变形方式分为囊 式、膜式和混合式三种。

如图 1、2、3所示。

囊式空气弹簧主要依靠橡胶气囊的挠屈获 得弹性变形；膜式空气弹簧主要依靠橡胶气 囊的卷曲获得弹性变形；混合式空气弹簧则 兼有以上两种变形方式。

囊式空气弹簧根据 橡胶气囊曲数的不同分为单曲、双曲和多曲 囊式空气弹簧。

膜式空气弹簧的结构是在盖 板和底座之间放置一圆柱形橡胶气囊，通过 气囊挠曲变形实现整体伸缩。

膜式空气弹簧 在其正常工作范围内，弹簧刚度变化要比囊 式小，同时也可通过改变底座形状的方法， 控制其有效面积变化率，以获得比较理想的 弹性特性。

膜式空气弹簧有效面积的变化率 也比囊式弹簧小，因此，膜式空气弹簧在辅 助气室较小的情况下，也可得到较低的自振 频率。

根据橡胶气囊止口与接口的连接方式 又可分为约束模式和自由模式空气弹簧。

约 束模式空气弹簧密封一般用螺栓夹紧密封； 自由模式空气弹簧采用气囊内的压力自封。

底座多为深拉钢板成型或轻质铸钢，并且表 面镀铬处理，减小气囊与底座之间的摩擦。

空气弹簧诞生于 19 世纪中期，早期用于 机械设备减振。

由于其众多的优点，因而在 现代公路和轨道交通车辆以及工业机械等领域获得了广泛的应用。

下面对空气弹簧的 应用分别介绍。

图1 囊式空气弹簧图2 膜式空气弹簧图 3 混合式空气弹簧2．空气弹簧在汽车上的应用1947 年， 美国首先在普尔曼车上使用空 气弹簧，到 1964 年，德国生产的 55 种大中型公共汽车，有 38 种使用了空气弹簧。