巨型模锻压机用于轻金属及其合金的大型模锻件的生产,也用于各种低塑性高强度钢、耐热钢以及碳素钢和低合金钢等黑色金属模锻件的生产,在国防和航空工业的大型模锻件生产中有着举足轻重的作用。巨型模锻液压机在工作过程中由于工件温度分布不均、毛边宽度不一、变形阻力不对称等因素处于偏载受力状态,为克服偏载对压机工作的不利影响,大型压机中主工作缸系统和同步平衡系统均采用球面支承方式,有效减小侧推力,减小磨损,提高使用寿命。本文针对大型液压机中普遍存在的球面支承结构,指出了以往的分析只是做了理论分析,仿真也只是建立了静力分析模型,而未能考虑动态接触复杂状态的不足。本文通过对球面支承模型的深入分析,提出了球面接触网格划分的关键,研究了粘滑接触模型和动态接触模型对球面支承动态模型的意义,并提出了球面支承结构动态模型边界的加载方法,建立了能较为准确模拟实际工况的动态模型。结合八万吨液压机结构中主工作缸系统及同步平衡系统均采用球面支承方式的设计方案,分别采用六面体单元建立液压机主工作缸系统以及同步平衡系统的动态模型并进行了以下分析:1、校核了主缸和同步缸的刚度和强度,分析发现主缸和同步缸进油孔相贯处均出现高应力集中,针对这一液压缸中普遍存在的问题,提出了以下优化方案:对整体式结构的主工作缸将其中间圆形孔改为腰月形,使进油孔相贯处应力水平降低了33%;对同步缸的分体式结构,将原来位于缸筒上的进油孔转移到缸底法兰上,使其应力水平降低了66.5%。2、对主工作缸系统的分析中,研究了主缸柱塞与活动横梁的连接方式,分析了偏载时分别采用单球铰连接、双球铰连接两种不同连接方式对主缸密封性能的影响,并求出了侧推力。分析认为在大型压机中采用双球铰连接方式比之单球铰连接方式更具优势。3、分析了同步平衡系统在压机偏心受力时的变形和应力分布情况,分析表明连接轴与活塞的卡箍连接方式存在高应力集中,活塞杆在弯矩作用下存在较大的挠度;针对同步平衡系统结构存在的问题,提出了采用螺纹连接方式代替卡箍连接方式的优化方案,使连接处应力水平降低了46.6%,并将同步系统上部的拉杆固定方式改为球面支承方式,使活塞挠度减小为原结构的53%。通过实测压机模拟样机数据,得到部分关键点应力值,了解压机性能,结合有限元分析,并对比两者结果,表明测试结果与仿真值具有一致性,为本文中提出的球面支承结构的动态建模方法的有效性和正确性提供了验证。