空气弹簧刚度低、承载高,在精密制造与测量、航空航天航海等领域高端装备隔振方面具有明显的优势。然而,空气弹簧一般需要借助橡胶或活塞式结构将高压气体密封于承载腔体内,由于橡胶材料的微观孔隙导致气体泄漏不可避免,这给被隔振设备长期服役的位姿稳定性带来极大挑战。如何在保证高隔振性能的前提下大幅提升气密性已成为空气弹簧隔振技术发展的瓶颈。本文摒弃橡胶膜直接密封气体的传统思维,创新性地提出“橡胶膜-粘性流体-高压气体”的多层次-多介质组合密封思路,进而分析设计新型高气密性空气弹簧隔振器原型,并开展相关的试验验证测试。论文的主要工作与创新如下:首先,针对空气弹簧低刚度、高气密性需求,依据达西定律分析不同流体在空气弹簧橡胶膜微观孔隙结构中的泄漏机制,阐明流体粘度是影响泄漏率的最主要因素,据此创新性地提出“橡胶膜-粘性流体-高压气体”的多层次-多介质组合密封新思路,并阐明高气密性空气弹簧总体方案。其次,综合考虑压缩气体和橡胶膜结构对空气弹簧刚度的影响,建立了空气弹簧的刚度和应力分析模型,分析了橡胶膜关键尺寸和硬度、承载区域尺寸及边缘圆角等参数对空气弹簧静刚度以及橡胶膜应力分布的影响规律。结合理论建模和有限元工具,分析了含轴向腰形孔的紧凑型水平隔振橡胶环对降低径向刚度的有效性。进一步完成了高气密性空气弹簧承载及密封的结构详细设计,并研制了高气密性空气弹簧隔振器原型。最后,完成了所研制空气弹簧隔振器原型的静刚度测试,结果表明理论与实测结果相比误差仅3.86%。针对常规气压测量法测试低泄漏率空气弹簧时相对误差偏大的问题,提出浸水测量气体泄漏量的高气密性直接检测方法,分别设计了密封气嘴和橡胶膜的气体泄漏特性测试方案。对密封气嘴完成了持续10天的气体泄漏测试,结果表明以气体压降表示的气嘴泄漏率平均仅0.006%/天,且泄漏率随时间增长逐步降低。进一步完成了空气弹簧长期受载的支承高度稳定性测试,结果显示气体泄漏和橡胶膜蠕变综合作用下40天内支承高度下降约0.115mm,表明空气弹簧整体泄漏率不超过0.068%/天。本文综合考虑橡胶膜对空气弹簧刚度、承载和气密性的影响,提出了高气密性空气弹簧设计方法和高气密性精准测试方法,结果证明其气密性得到了显著提升。