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船舶自动同步离合器特性分析及优化设计
| 论文题名： | 船舶自动同步离合器特性分析及优化设计 |
| 关键词： | 船舶发动机;自动同步离合器;优化设计;动力学特性;故障分析 |
| 摘要： | 随着船舶发动机技术的迅速发展，船舶的快速性、可靠性和机动性有了很大的提升，同时对船舶自动同步离合器的性能也提出了更高要求。现有型号的自动同步离合器在工作过程中出现了棘爪断裂、棘爪弹簧断裂及螺旋齿磨损等故障问题。因此对自动同步离合器进行动力学分析及典型故障研究是十分必要的。本文以某型船舶自动同步离合器为研究对象，分析此类离合器关键部件的动力学特性及典型故障的发生机理，通过对关键部件的优化设计提高其可靠性，并在有限元分析的基础上设计了试验方案。具体研究内容如下: (1)根据某型自动同步离合器的结构原理，分析了离合器棘轮棘爪碰撞接合过程，建立了棘轮棘爪碰撞模型、螺旋传动模型、液压控制系统模型和阻尼油腔模型。确定了接合过程中的动力学参数范围，并以此为基础，建立了自动同步离合器关键部件的力学模型。 (2)利用建立的自动同步离合器力学模型，分析了离合器关键部件的动力学特性，研究了棘爪加工参数对棘爪结构特性、临界转速、接触力及角动量的影响规律。分析了棘爪弹簧预载荷、刚度和阻尼对临界转速的影响，得到满足离合器动力学性能的参数范围。建立了离合器螺旋齿轮的动态模型，并分析了摩擦系数和阻尼系数对自动同步离合器动态特性的影响规律。 (3)针对自动同步离合器关键部件的典型故障，以离合器棘爪、棘爪弹簧和螺旋齿为研究对象，利用数值模拟的方法分析其故障形式，得到了棘爪及棘爪弹簧在不同工况条件下的应力和应变。分析了螺旋齿的微动磨损量，并以此为基础完成了关键部件的寿命预测。 (4)针对自动同步离合器出现的故障形式，提出了离合器关键部件的优化方法，对优化后关键部件的特性进行了分析，并按照离合器出厂试验方法及验收标准设计了试验方案，用于研究离合器的脱啮过程、超速测试及超越过程。 本文进行的离合器特性分析及优化设计研究可以有效提高其关键部件的可靠性和寿命，对未来此类离合器的失效分析和优化设计有借鉴作用。 |
| 作者： | 高天顺 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 曲东越 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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