設(shè)空氣彈簧膠囊內(nèi)的氣體為理想氣體，空氣彈簧受到垂直載荷F的作用，此時內(nèi)部的絕對氣壓為P，外部氣壓為Pa，則有以下關(guān)系式：F=（P-Pa）Ae（1）　　PVn=P0Vn 0=const（2）　　式中：Ae——空氣彈簧的有效面積；多變指數(shù)，與氣體的流動速度相關(guān)，緩慢流動時相當(dāng)于等溫過程，n=1；快速流動時接近絕熱過程，n=1.4，一般情況下，n=1.3～1.38；　　P0、V0——為空氣彈簧處于靜平衡位置的內(nèi)部氣體的絕對壓力和容積。　　

由式（1）、式（2）可得：F=（P0Vn 0-Pa）Ae（3）將式（3）對空氣彈簧的垂直位移S求導(dǎo)數(shù)，其中Ae=-dV/dS，負(fù)號表示空氣彈簧受載荷壓縮時容積減少，則可得空氣彈簧的垂直剛度公式：K=（P0Vn 0Nn-Pa）（dAe/dS）-Aen P0Vn 0Nn+1（dV/dS）（4）由上述可知空氣彈簧剛度的影響因素有兩個，容積變化率和有效面積變化率。通過添加附加氣室可以改變?nèi)莘e變化率；通過改變空氣彈簧的結(jié)構(gòu)可以控制有效面積變化率，則可以進(jìn)一步降低空氣彈簧的剛度。顯然，常規(guī)空氣彈簧剛度計算中，將問題進(jìn)行了諸多簡化，可用于初期的空氣彈簧設(shè)計，但并未考慮實際結(jié)構(gòu)和工況中的諸多因素影響，與實際情況有一定偏差，利用有限元分析進(jìn)行剛度求解是十分必要的。