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推进轴系曲线校中和回旋振动的理论研究及程序开发
| 论文题名： | 推进轴系曲线校中和回旋振动的理论研究及程序开发 |
| 关键词： | 船舶动力装置;轴系校中;传递矩阵法;回旋振动 |
| 摘要： | 船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，推进轴系的可靠运转是船舶安全运行的保障。轴系校中及回旋振动分析是轴系设计的重要内容，针对现有校中方法的不足及提高我国船舶制造水平的需要，有必要改进校中方法并开发具有自主知识产权的轴系校中计算程序及回旋振动计算程序。 本文提出了轴系曲线校中的概念，曲线校中后运转中的船舶推进轴系轴线基本是挠度曲线，轴系挠度不是导致回旋振动的因素。曲线校中计算的挠度曲线满足设计需要，挠度值及转角值没有上下限限制，并建议安装时完全顺应轴系挠度曲线布置轴承，从而保证轴承比压均匀，基本消除轴承自身的偏磨。 依照轴系曲线校中，通过分析认为现有船舶标准CB/Z338-2005对轴颈与轴承孔的相对夹角的限制值—3.5×10-4rad—太大，需要更加严格。 为了得到满足曲线校中设计需要的挠度曲线以及校中相关参数，本文介绍了传递矩阵法的基本原理，并阐述了传递矩阵法在轴系校中计算中的应用。使用传递矩阵法在MATLAB平台上开发了轴系校中计算程序，并基于该校中计算程序对两个轴系算例进行了轴系校中计算，包括轴承变位值、轴承负荷、轴系负荷影响系数、轴承负荷顶举系数及轴系的挠度、转角、弯矩、剪力等参数的计算，验证了该程序的计算能力。同时，将计算结果与其他结果进行对比，验证了该程序的准确性及可靠性。讨论了螺旋桨推力、轴线倾斜、轴承跨距及艉管后轴承变位值等因素对轴系校中的影响，为优化轴系校中计算及轴系设计提供了理论支持。 本文基于船舶轴系曲线校中的概念，建立了轴系的集总参数单元-分布参数单元混合系统模型用于回旋振动计算，在MATLAB平台上基于Prohl传递矩阵法以及Riccati传递矩阵法开发了轴系的回旋振动固有频率计算程序，并将此程序应用到两个轴系算例，验证程序的准确性。本文还讨论了轴承刚度、螺旋桨附连水效应等因素对回旋振动特性的影响。 另外，本文还基于ANSYS及ADAMS软件对轴系进行了静力学仿真及动力学仿真，为轴系校中计算及回旋振动分析提供了新的验证思路，并对优化轴系设计、防止轴系失效有重要的作用。 |
| 作者： | 董广坤 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 张新宝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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