液压螺栓是现代船舶轴系法兰用的一种新型联接件,尤其用在传递高强度、大扭矩的舰船轴系上。它克服了传统铰制螺栓的缺点,并满足了轴系对螺栓材料提出的高强度性能的要求,成为联接件的一种新的变革。开展此课题研究具有重要的应用价值和经济价值,并能为国内此领域的研究提供了借鉴和参考。本文在液压螺栓受力分析的基础上,从弹性力学的Lame公式出发,考虑液压螺栓、锥套和法兰的状态,建立了液压螺栓弹性力学模型;从理论上进行了液压螺栓和锥套结构形式的强度分析、液压螺栓受力分析以及最佳预紧力的研究,提供了一套准确可靠的液压螺栓设计公式,并且开发了一套简便实用的计算软件。在设计研究的基础上,对直径量为90mm液压螺栓进行了拉伸、装拆、剪切和材料性能试验,验证了理论设计的正确性,并为工程应用提供了借鉴。利用ANSYS软件,使用非线性接触分析法,针对液压螺栓的结构特点进行了平面和空间三维有限元的分析,验证了液压螺栓理论分析的正确性。对仿真数据进行比较分析后,为液压螺栓结构设计提出了改进意见。本文研究表明:在最佳预紧力时,液压螺栓抗剪传扭占总扭矩的95%左右,法兰面摩擦阻力传扭占总扭矩的5%左右;在弹性范围内,锥套和法兰孔间隙量最大可以取0.18%D(没有考虑表面粗糙度影响);首次实现了非线性有限元液压螺栓三维实体分析,为国内此领域研究提供了一种有效的分析方法;进行了液压螺栓性能试验研究,对工程实践具有一定的指导意义。