液压膨胀夹头具有装夹刀具回转精度高、传递扭矩大、阻尼减振性能好以及装卸方便等优点,占有很大市场。但液压膨胀夹头在设计时没有充分考虑高速离心力对液压油油压的影响。液压膨胀夹头在高速时,由于离心力的存在,一方面导致油腔内油压下降,膨胀套变形减小;另方面膨胀套自身产生离心膨胀,导致出现松刀、传递扭矩下降等问题,限制夹头极限转速。针对这一问题,本文设计了一种离心膨胀动态补偿液压高速夹头,简称新型高速夹头。利用理论计算和有限元仿真分析,对新型高速夹头进行了设计与研究,具体内容包括:首先,对新型高速夹头进行了结构设计。包括膨胀套、离心动力缸、活塞、密封件、非标准碟形弹簧等;确定了各个零件的结构尺寸,选取了各个零件的材料;校核了离心动力缸缸体及螺纹的强度。其次,对新型高速夹头与刀具的联接性能进行了分析。基于弹性力学及流体力学建立了夹头和液压油的理论模型;通过有限元仿真,分析了夹头与刀具的径向接触应力以及传递扭矩的大小;确定了夹头的极限转速;分析了转速对夹头/刀具径向夹持刚度的影响规律。最后,对新型高速夹头的动态特性进行了分析。通过理论计算夹头最大不平衡量,确定了动平衡精度等级;建立了夹头的振动模型,分析了其振动特点;利用有限元仿真软件,分析了夹头的前八阶固有频率及模态振型;分析了夹头的谐响应,确定了活塞振子对夹头的减振作用。