螺旋摆动液压缸相对于传统的叶片式、齿轮齿条式、链条链轮式摆动液压缸,由于其采用了特有的双螺旋副结构,具有摆动角度大、承载性能高、结构紧凑、传动效率高等优点,广泛应用在工程机械、建筑机械、农林机械等设备上。由于国外对此技术的垄断,国内在这方面的研究起步较晚,设计制造重载、高压、高可靠性、高定位精度、长寿命的螺旋摆动液压缸技术,国内尚未完全掌握。因此,从结构特性、虚拟样机技术及流体润滑方面研究,获得较优的结构参数,具有重要的理论和工程应用价值。论文主要进行了以下研究工作：应用两级梯形螺旋副结构设计了摆动液压缸,进行了螺旋副的承载性能分析。确定了两级螺旋副的相关结构参数：螺旋升角、螺距、导程、牙型角、公称直径、工作长度等。进行了螺旋摆动液压缸整体结构的三维虚拟装配、各零件间的干涉检验。建立了两级螺旋机构的动力学数学模型,得到了两级螺旋机构的运动微分方程。分析了两级螺旋机构的运动学特性。进行了两级螺旋机构的动力学计算,揭示了螺旋牙型角对最低启动压力、输出螺杆角速度、空心螺杆径向位移和轴承支座反力的影响规律。结果表明螺旋牙型角增大输出扭矩提高。并对输出螺杆进行了有限元分析,校核了输出螺杆的抗剪切强度及刚度满足要求。推导出了缸体与空心螺杆间螺旋流动特征油膜的润滑状态方程。揭示了不同径向间隙的同心油膜和在一定偏心率条件下的不同径向间隙偏心油膜螺旋流的压力、速度、温度分布规律。研究了不同径向间隙、不同转速、在一定偏心率条件下的不同径向间隙、同径向间隙不同偏心距情况下的油膜承载性能及油腔的内泄漏,获得了性能较佳的同心油膜和偏心油膜厚度。引用膜厚比对流体润滑状态进行了判定,获得了完全流体润滑状态的加工表面粗糙度参数。揭示了空心螺杆与固定螺母间不同周向间隙和不同螺距油膜的压力、速度、温度分布规律。研究了周向间隙、液压油粘度、螺距、旋合长度对油膜的承载性能及油腔内泄漏的影响。以承载性能及传动效率为目标,获得了较好的螺旋副周向间隙值、螺距值、旋合长度值和液压油粘度值。揭示了两级螺旋副的结构参数和工艺参数对螺旋摆动液压缸传动效率的影响规律。建立了螺旋摆动液压缸传动的总效率模型。获得了螺旋摆动液压缸机械效率最大时的螺旋升角,空心螺杆与缸体间隙零泄漏时的最小空心螺杆轴向速度。对实验室现有的实验装置进行改造后,进行了螺旋摆动液压缸的最低启动压力测试,进行了不同输入液压力条件下的输出扭矩性能测试,不同输入液压力条件下的输出摆角速度测试,不同输入液压力条件下的传动效率实验研究。实验结果与理论分析及动力学仿真结果较吻合。