混凝土泵车是一种集泵送、布料及行走功能于一体的大型工程机械,其臂架变幅的主要动力来自各臂架间相连的液压缸。由于臂架作业环境恶劣,工作周期长,使得对变幅液压缸有较高的要求。变幅液压缸性能的好坏会影响臂架的作业性能,从而影响整机的工作可靠性。由于其结构几何形状不规则,难以建立准确的解析理论计算模型及疲劳寿命预测模型,为了提高液压缸设计的可靠性和经济性,本文拟通过建立液压缸准确参数化有限元整体模型完成对液压缸的结构改进及疲劳寿命预测。本文以某型号泵车的变幅液压缸为研究对象。首先,根据载荷谱对缸筒的周向正应力和活塞杆的轴向应力进行了理论计算,采用非等截面法计算出了全伸工况时的失稳临界载荷;其次,以ANSYS的APDL语言建立了变幅液压缸的参数化有限元模型,对典型工况进行了静力分析,得到了各关键部件的应力分布及位移云图;对全伸工况下的变幅液压缸进行了屈曲分析,得到了屈曲临界载荷;提取缸筒周向正应力、活塞杆轴向应力与理论值对比,有限元分析结果与理论结果基本一致;同时进行应力测试,测试结果与有限元分析结果相符;然后,基于名义应力法,对变幅液压缸进行疲劳分析,预测了各零部件的疲劳寿命分布;最后,以轻量化为目标,对变幅液压缸进行改进,实现整机减重9.1%,改进后的结构满足强度及稳定性要求,为泵车一系列变幅液压缸的结构改进提供了理论指导。