双柱锻造液压机以效率高、机械化程度高、节能节材效果显著等特点,已成为自由锻造设备中的主要发展方向。工作缸作为液压机的主要受力原件,应用中会出现柱塞拉伤、导向套磨损和密封结构破坏等问题,对设备的正常运行造成了严重影响。双柱锻造液压机工作缸与活动横梁之间的连接方式有刚性连接、单球铰连接和双球铰连接三种形式,其中球铰连接方式被广泛应用于现有设备中。与刚性连接方式相比,球铰连接有效地降低了导向套和密封的更换频率,延长了工作缸的使用寿命。本课题针对双柱锻造液压机柱塞与活动横梁球铰连接结构,研究了球铰连接方式对双柱锻造液压机工作缸的影响,为锻造液压机抗偏载性能的提升和工作缸的结构设计提供了依据。本文对双柱锻造液压机的结构特性和工况进行了分析,研究了双柱锻造液压机的锻造工况和空载工况,分析了锻造操作机对纵向偏心锻造工况的影响,阐述了纵向偏载的重要性。对球铰连接方式中的球铰副进行了理论分析,研究了球铰副的自锁特性,明确了影响球铰副摩擦圆半径的关键因素。结合球铰副的自锁特性,分析了球铰连接方式对锻造偏心距的影响,明确了球铰副的工作状态。研究了球铰连接对锻造液压机的影响,分析了偏载工况下柱塞连与工作缸缸体的接触状态,研究了典型锻造液压机的结构特点,确定了锻造液压机的最优结构形式,研究了液压机的偏载控制策略,分析了液压机最大允许锻造偏心距的确定思路,阐述了对单、双球铰连接工作缸进行分析的必要性。本文针对工作缸与活动横梁之间的球铰连接方式,建立了力学分析模型,分析了工作缸的受力状态,研究了工作缸柱塞的受力大小,明确了影响柱塞受力的关键因素,并分析了锻造液压机结构参数、行程和锻造偏心距对工作缸受力产生的影响。基于经验公式,计算了工作缸导向结构的接触应力,明确了单、双球铰连接方式的适用工况,为工作缸工作状态与锻造液压机公称压力等级的匹配提供了依据。建立了45MN双柱锻造液压机工作缸的实体模型,利用ANSYS仿真软件进行了有限元分析,得到了工作缸导向结构接触应力的变化趋势:随着柱塞行程的增加,单球铰连接方式的接触应力越来越小,双球铰连接方式的接触应力先增加后减小,验证了理论分析的合理性。