1　结构形式选择

　　在螺旋副传动中，根据相对原理，在不同工作机构中，可以固定螺杆，将需要转动的部件连接在螺母上；或者固定螺母，而将需要转动部件连接在螺杆上。无论采用哪一种形式，当负载一定时，增大液压缸的输出摆角，都将增大液压缸活塞的工作行程，当摆角大到360°时，活塞行程等于螺旋的螺纹导程，从而使液压缸的尺寸增加。因此，要合理的选择液压缸的结构形式，使其体积小，结构紧凑，便于整机布置。
1.1　非圆活塞式摆动液压缸
　　图1为非圆活塞式摆动液压缸的结构示意图。

1.缸体　2.转动套　3.螺旋棒　4.活塞

图1　非圆活塞式摆动液压缸

　　图中螺旋棒3与缸体1固定。非圆(椭圆)活塞内表面与螺旋棒啮合。转动套2内表面形状与活塞外表面形状相同。因此，当活塞在转动套内液压力作用下，既沿螺旋棒直线运动又转动，旋转运动通过活塞非圆表面及转动套输出。这种结构轴向尺寸小，但非圆活塞的内外表面加工比较复杂，要采用数控加工。
1.2　花键活塞式摆动液压缸
　　图2为花键活塞螺旋摆动液压缸结构示意图。
　　图中螺旋棒5与缸体2固定。活塞4一端加工有花键，转动套3的内圆表面也加工有花键并与活塞花键相啮合。当活塞受液压力作用沿螺旋棒直线运动时，同时也转动。这一旋转运动由转动套及法兰盘1输出。这种结构比较简单，容易加工，能传递较大扭矩。但由于转动套的轴向长度要大于或等于活塞上花键的长度，而当液压缸摆角大于360°时，这一长度也大于一个导程。因此，这种结构轴向尺寸大。

1.法兰盘　2.缸体　3.转动套　4.活塞　5.螺旋棒

图2　花键活塞式摆动液压缸

1.3　带导向杆式螺旋摆动液压缸
　　图3为带导向杆式螺旋摆动液压缸结构示意图。

1.缸体　2.导向杆　3.活塞　4.螺旋棒

图3　带导向杆式螺旋摆动液压缸

　　图中螺旋棒4通过2端锥轴承支撑于缸体1上，两根导向杆2穿过活塞3固定在缸体上。当活塞在液压力的作用下沿螺旋棒运动时，要产生旋转运动。如果固定缸体，则由于导向杆也固定，所以活塞只能沿螺旋棒及导向杆直线运动，而旋转运动由螺旋棒输出。如果固定螺旋棒，则活塞通过导向杆带动缸体转动。但从密封角度来看活塞不宜转动。这种液压缸结构简单，便于加工。但由于导向杆穿过活塞，使活塞有效面积减小。从而在传递相同转矩时液压缸径向尺寸增大。
1.4　双螺旋摆动液压缸
　　图4为双螺旋摆动液压缸结构示意图。

1.缸体　2.螺旋套　3.活塞　4.螺旋棒

图4　双螺旋摆动液压缸

　　图中螺旋套2和螺旋棒4的螺旋线方向相反。螺旋套与缸体固定，当活塞沿螺旋套旋转并直线运动时，活塞内部的螺旋副使螺旋棒转动，反之亦然。一般来说两处螺旋导程相等，螺旋棒的螺旋升角大于螺旋套的螺旋升角。如果两处螺旋升角相等，螺旋棒的导程小于螺旋套的导程，当活塞旋转1周，螺旋棒转动范围就大于1周。这种液压缸结构紧凑，输出转矩大。

2　主要参数确定与计算

2.1　液压参数
2.1.1　转矩与压力
　　液压缸实际输出转矩计算：
　　图5为计算简图。液压缸活塞为螺母，作用于螺母上的液压力p必须克服螺旋棒对螺母正压力N的水平分力F1、摩擦力Nμ的水平分力F2，才能推动活塞沿螺旋线方向转动或使螺旋棒转动。