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气弹簧——通常也称为气撑杆或气体减震器——其工作原理是：在密封的金属缸筒内，以压缩氮气作为弹性储能材料。为确保该结构平稳运行，缸筒内还装有特殊液压油（如变压器油或透平油）的混合物。这些油液主要发挥三大关键作用：

• 1. 实现内部气体密封

• 2. 润滑运动部件，减少磨损

• 3. 确保机械力均匀传递。

当您将活塞杆推入缸筒时（此为压缩过程），氮气可占据的空间会减小。正如挤压气球会使内部压力升高一样，空间体积减小会导致缸筒内的气体压力上升——这一现象符合波义耳定律。

随着活塞杆的推入，气弹簧输出的力会逐渐增大；当活塞杆完全压入缸筒时，输出力达到最大值。正是由于气弹簧比螺旋弹簧具有更稳定、更可靠的作用力，它才被广泛应用于日常物品中，例如汽车尾门（用于轻柔支撑尾门保持开启状态）、工业机械（用于控制运动）以及人体工学家具（如可调节办公椅）。

观察上方示意图，可了解活塞运动时气弹簧的变化规律。

对于气弹簧而言，其作用力会随压缩过程呈指数级增长，因此初始压缩所需的力较小。当气弹簧接近行程末端时，所需的压缩力会显著上升。

活塞伸出状态

当活塞完全伸出时，缸筒内可供气体占据的空间最大。

活塞压缩状态

当活塞运动至完全压缩状态时，气体空间缩小——因此压力升高（可在示意图的实线部分看到这一变化）。虚线部分则显示了缸筒体积同时减小的过程。

伸出力的计算公式为：填充压力乘以活塞杆横截面积。气弹簧的尺寸与出力均可根据您的需求定制。

DK标准气弹簧的伸出力范围为10牛至5000牛，公差为±5%-7%。

规定出力（F₁）的测量条件始终为20℃±2℃，且活塞杆朝下。

从物理特性来看，气弹簧的实际出力受温度影响：温度每变化10℃，出力约变化3.3%。

为定义气弹簧的工作性能，工程师会使用“K值”（又称气弹簧刚度变化率）这一指标。简单来说，它是气弹簧在两种状态下的出力百分比变化：

1. 无负载状态：活塞处于P1位置（完全伸出，即气弹簧的初始位置）。

2. 满负载状态：活塞处于P2位置（完全压缩）。

优质气弹簧的K值极低，通常在1.05至1.8之间。相比之下，机械压缩弹簧（如前文提及的螺旋弹簧）的K值要高得多。K值低意味着气弹簧在压缩过程中出力保持稳定——这对于需要持续提升力或阻尼力的应用至关重要（例如将沉重的汽车尾门支撑在任意角度）。

计算注意事项：气弹簧在P1位置会预充至特定出力（该出力称为F1）——因此在选择适用于特定工况的气弹簧时，应始终以F1作为计算起点。