机械工程学报

作者：尚耀星, 王业硕, 于天, 李瑶, 焦宗夏

单位：1. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100191;2. 北京航空航天大学飞行器一体化控制全国重点实验室 北京 100191;3. 北京航空航天大学先进机载系统工业和信息化部重点实验室 北京 100191;4. 北京航空航天大学宁波创新研究院 宁波 315800

关键词：液压缸,活塞杆,轻量化,碳纤维增强复合材料；

基金：国家自然科学基金(52105047)、国家重点研发计划(2018YFB2000702)和中国航天科技集团公司第八研究院产学研合作基金(SAST2023-057)资助项目。

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composites, CFRP)凭借其优异性能在液压元件与系统轻量化方面受到广泛关注。目前，CFRP在液压缸上的应用主要集中于缸筒，而在活塞杆中的应用研究较少。针对大推拉力的细活塞杆的轻量化，从复合材料杆的力学简化模型出发，研究复合材料的厚度、角度参数的影响，指导复合材料杆的铺层设计。对于CFRP活塞杆的金属-非金属连接结构，设计CFRP与金属接头的凸台嵌合结构，并对结构参数进行优化。形成基于有限元的异质材料活塞杆分析方法，设计试制轻量化活塞杆样件，并组装成液压缸样机进行测试，试验结果表明活塞杆满足设计要求，比同尺寸钢制活塞杆减重64.77%，验证了CFRP在液压缸制造中的可行性和轻量化潜力。

来源：2025年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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