大型船闸人字门启闭机液压缸是典型的轴向受压细长杆件,其屈曲稳定性对启闭机的安全运行有重要意义。三峡水运新通道船闸预研方案中,最大淹没水深达到38m,启闭机设计容量3445k N,启闭机液压缸长细比达到116.58。目前,国内外针对卧式液压缸屈曲稳定性能的研究仍不够明晰,对液压缸结构与边界条件的做出大量简化,导致难以得出合理的临界屈曲载荷,液压缸的动力稳定性能也难以评价。为解决以上工程难题,本文进行以下研究工作:（1）考虑水体阻力、人字门顶/底枢摩擦、风阻力、闸门与液压缸惯性等,研究了液压启闭机在超大淹没水深下的启闭力特性。运用FLUENT,分析了人字门启闭运行过程中紊流特征,计算了水体阻力。建立了人字门与启闭机动力学模型,推导了启闭力解析计算公式,计算了闸门启闭过程中启闭力的变化,讨论了淹没水深、启闭机运行方式和门库深度对启闭力的影响。结果表明:随门库深度增加,最大启闭力与门库深度影响敏感度均降低,门库深度从0.26m增到1.5m,最大启闭力减小54.08～61.24%;匀速、有级变速、无级变速三种运行方式中,无级变速的最大启闭力与启闭力振荡幅值最小,最大启闭力出现在开门初期与关门末期。同时,采用ADAMS仿真验证了该解析计算公式的合理性,解析计算公式与仿真结果误差值为0.67～5.73%。（2）提出了一种考虑铰支承虚固定状态小变形条件下的液压缸屈曲稳定性计算方法,分析了液压缸屈曲稳定性能。基于铁木辛柯梁理论,建立了考虑缸尾弹性支承的液压缸缸体与活塞杆分离体小变形力学模型,得到了控制液压缸变形的线性方程组,比较静摩擦力矩与动摩擦力矩值的大小,得出铰支承是否处于虚固定状态,采用牛顿下山法及静力准则为收敛判据,迭代计算了液压缸临界屈曲载荷,分析了铰支承摩擦、缸尾弹性支承刚度、剪切对屈曲稳定性能的影响。结果表明:引入铰支承虚固定后,摩擦系数增大使得临界屈曲载荷阶跃增加,活塞杆端铰支承摩擦系数从0变为0.01,临界屈曲载荷增加105.27%;弹性支承刚度的增加,可显著提升液压缸的临界屈曲载荷,弹性支承刚度为3000N/mm时,较未设弹性支承时增加了54.68%;在小变形假设下,剪切对液压缸挠度与临界屈曲载荷的影响均不大（<1%）。（3）提出了一种考虑大变形条件下的液压缸临界屈曲载荷计算方法,分析了液压缸屈曲稳定性能。基于大变形理论,建立了考虑铰支承摩擦、自重、配合间隙、缸尾弹性支承的卧式液压缸屈曲稳定计算模型,推导了大变形条件下液压缸挠曲变形的控制微分方程,运用龙格库塔法和粒子群优化算法求解了液压缸的挠曲变形,运用挠曲变形特征得出临界屈曲载荷。结果表明:相较小变形假设,考虑大变形后,液压缸临界屈曲载荷计算结果降低40.49%～48.69%;大变形下剪切对液压缸挠度与屈曲稳定性的影响较小变形假设下更为显著,考虑剪切后临界屈曲载荷计算值降低3.98～7.54%,挠度计算值提高0.46～8.27%;一般的公差配合下,缸体与活塞杆连接处的间隙对挠度的影响在4.83～27.69%,间隙增大使临界屈曲载荷略微降低;缸尾弹性支承刚度的增加,能显著提升液压缸的临界屈曲载荷,缸尾弹性支承刚度从0～3000N/mm,液压缸的临界屈曲载荷增加73.20%。（4）为了验证所提出的小变形/大变形条件下液压缸临界屈曲载荷计算方法的正确性,设计了三峡水运新通道船闸人字门启闭机液压缸比例物理模型试验,测试了不同铰点距与缸尾支撑条件下液压缸的挠度与临界屈曲载荷,结果表明:小变形与大变形下,临界屈曲载荷计算值较试验值分别相差1.84～4.17%和10.76～12.84%;缸尾增设弹性支承后,相较于缸尾自由状态,试验液压缸挠度降低54.1%～61.2%,屈曲稳定性提升大于34.8%。通过本文的研究,提出了小变形与大变形条件下的卧式启闭机液压缸临界屈曲载荷计算方法,揭示了铰支承摩擦、配合间隙、缸尾支承刚度等因素对液压缸屈曲稳定性能的影响规律。考虑铰支承虚固定状态小变形的液压缸屈曲稳定性计算方法能有效的解决了工程技术人员对于卧式液压启闭机液压缸的分析需求。