近年来，我国矿产业迅速发展，而作为矿产的主要运输工具，重型矿用卡车是实现矿产业高效、高产运营的关键，因此其需求量迅速增长。由于矿用卡车长期行驶以及作业于恶劣环境中，因而对悬架性能要求特别高。而油气悬架系统减振性能优异，很好地满足了矿用卡车的需求，同时其在乘用车领域也具有较大的市场潜力，因此对油气悬架的研究具有很重要的意义。本文在查阅大量文献的基础上，总结了各种油气悬架的优缺点，并选择内置单气室油气混合式悬架缸为研究对象，详细介绍其结构、工作原理，建立其物理、数学模型以及AMESim仿真模型，并通过仿真研究了油气悬架缸的位移特性和速度特性以及参数变化对其影响。进一步地研究了油气悬架缸的刚度特性以及阻尼特性，通过不同参数的仿真对比分析，总结出油气悬架缸结构参数对其刚度特性以及阻尼特性的影响规律，提出了按照悬架系统的固有频率设计要求设计油气悬架刚度，按照减震器相对阻尼系数设计要求设计油气悬架阻尼的油气悬架设计方法。以他人经验以及相似产品类比为基础，提出油气悬架初选方案，并根据刚度、阻尼设计要求验证了其可行性。在前面的基础上，对整车进行动力学分析，重点研究了F级路面激励输入以及动态下的悬架系统动力学，建立了路面激励输入下的二分之一车辆动力学仿真模型，通过仿真分析了油气悬架对平顺性的影响。根据车辆平顺性的评价指标，设计了时域下的频率加权滤波器，并建立了以车身垂直方向加权加速度均方根值极小化为目标、以悬架动行程以及车轮相对动载荷为约束条件的优化模型。在初选方案的基础上，联立AMESim和Matlab软件，编写遗传优化算法，对二分之一车辆动力学模型中的悬架参数进行优化。优化结果表明，车辆平顺性得到明显提高，汽车的振动特性和乘员的舒适性有了很大改善，从而为汽车油气悬架的优化设计提供了借鉴。