螺旋摆动缸是一种能将液压能转化成扭矩输出的液压缸,它具有旋转角度大、摆角精确、输出扭矩大以及结构紧凑的特点,因此很适合应用于液压设备中的大扭矩输出旋转运动。本螺旋摆动缸的研究主要是根据ROV机械手的作业任务要求,设计实现机械手腕部360°旋转与大扭矩稳定输出的螺旋摆动缸。ROV在水下作业时需要完成各种动作,设计能够实现机械手360°旋转并输出大扭矩的螺旋摆动缸能大大提升机械手性能和水下作业能力。论文主要做了以下的研究工作:首先根据ROV机械手的摆角、输出扭矩等性能要求,设计螺旋摆动缸的两级螺旋副结构,首先确定螺旋副的公称直径与螺距,在此基础上逐一确定其他螺纹参数。并对所有设计的结构参数校核,保证设计质量。应用SolidWorks软件进行结构的三维建模并虚拟装配,检查干涉。其次对所设计的两级螺旋副结构进行运动学和动力学分析,得出各设计参数之间的动力学方程和变化关系,从而研究参数对螺旋摆动缸性能的影响规律,优化设计结构,验证了当活塞行程为73mm时,机械手能完成360°转动。研究了机构的传动效率,主要受机械传动效率与容积效率的影响,并根据效率公式研究了结构参数对传动效率的影响。然后用ANSYS软件对重要零件做有限元法做静力学分析,对输出轴与活塞仿真其承受最大扭矩负载时的应力与应变情况,对照材料系数与变形要求检验了结构强度;对缸筒仿真其受系统最大压强时的应力应变及变形情况,检验其满足强度性能。最后分析了缸体内部存在的两处间隙油膜,表明油膜对螺旋摆动缸的效率与使用寿命具有重要意义。通过流场分析,对比不同结构油膜的性能,综合比较之后选择合理的间隙油膜结构。