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船舶推进轴系扭转振动分析及减振避振研究

作　者: 张文帅
导　师: 桂洪斌
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 船舶推进轴系 扭振 ANSYS 扭振关键因素 减振避振
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


船舶推进轴系的扭转振动是引起内燃机动力装置故障的原因之一,扭振问题的加剧会造成曲轴、中间轴、螺旋桨轴等轴段断裂、齿轮磨损、齿面点蚀、联轴器损坏、噪声过大等问题,这些都会影响船舶行驶的动力性和安全性,所以对船舶推进轴系扭振的研究具有十分重要的意义。本文根据中国船级社对轴系振动校核的要求,并参考国内外大量研究资料,从多方面对船舶推进轴系的扭振特性进行了分析,旨在全面揭示船舶推进轴系的扭振特性,并对扭振的某些影响因素提出了自己的观点及意见,对扭振的减振避振提出了相应的措施。本文首先对船舶轴系扭振计算进行了研究,建立了船舶轴系振动的数学模型,并以实例研究了轴系振动计算,对许用应力的影响因素进行了分析并从模型简化角度对不同模型简化下的计算结果影响提出了自己的方案及分析;其次利用有限元方法对船舶轴系扭振特性进行了分析,利用ANSYS建立轴系当量模型验证了其用于扭振计算的可行性,继而利用ANSYS建立轴系的实体模型,通过模态分析其固有振动特性,并在谐响应中从不同角度考虑简谐力矩对振动特性的影响,创造性地利用ANSYS分析了轴承刚度以及联轴器建模方式对扭振的影响;此外,本文对轴系扭振中的某些影响因素进行了探讨,如单缸熄火及发火不均匀、V型柴油机的选用、多机并桨情况、齿轮箱对扭振的影响、非线性因素的影响、螺旋桨的影响以及扭振与其它振动的耦合等情况;最后,本文对轴系扭振的减振避振提出了多种措施,如调整发火顺序、安装减振器、调整联轴器、从不同方面调整系统刚度及惯量以及转速禁区的划分等,并举实例进行了分析。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题来源及其研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外扭振计算研究现状  10-12
    1.2.1 计算模型的研究  10
    1.2.2 计算方法的研究现状  10-12
  1.3 国内外扭振影响因素的研究  12-14
  1.4 扭振的减振避振研究现状  14
  1.5 主要研究内容  14-16
第2章 船舶推进轴系扭振计算模型及方法研究  16-29
  2.1 轴系扭振的基本原理  16
  2.2 船舶推进轴系扭振计算模型的建立  16-19
  2.3 计算方法的实例分析  19-25
    2.3.1 自由扭振计算分析  20-21
    2.3.2 强迫扭振计算分析  21-25
  2.4 扭振许用应力的修正  25-26
  2.5 计算模型的简化影响  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章 船舶推进轴系扭振有限元法分析  29-42
  3.1 当量模型的有限元分析  29-31
  3.2 ANSYS 在船舶推进轴系扭振分析中的应用  31-39
    3.2.1 实体模型建模  31-32
    3.2.2 推进轴系固有特性的有限元分析  32-34
    3.2.3 外界激励下的谐响应分析  34-39
  3.3 轴承对振动特性的影响  39-40
  3.4 联轴器建模方式的研究  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章 船舶推进轴系扭振的影响因素研究  42-57
  4.1 单缸熄火及发火不均匀对扭振的影响  42-45
    4.1.1 单缸熄火对扭振的影响  42-44
    4.1.2 发火不均匀对扭振的影响  44-45
  4.2 V 型柴油机扭振分析  45-46
  4.3 非线性研究  46-48
    4.3.1 曲轴轴系的非线性研究  46-47
    4.3.2 非线性部件的影响  47-48
  4.4 分支系统的扭振分析  48-50
  4.5 带行星齿轮箱轴系的扭振分析  50-52
  4.6 螺旋桨设计对轴系扭振的影响  52-53
    4.6.1 螺旋桨叶片安装角对轴系扭振的影响  52
    4.6.2 调距桨对轴系扭振的影响  52-53
  4.7 扭振与其它振动的耦合分析  53-56
    4.7.1 扭纵耦合振动  54-55
    4.7.2 横扭耦合振动  55-56
    4.7.3 横纵扭耦合振动  56
  4.8 本章小结  56-57
第5章 船舶推进轴系的减振避振研究  57-70
  5.1 发火顺序的调整  57-59
  5.2 减振器减振研究  59-60
  5.3 弹性联轴器减振研究  60-62
  5.4 系统惯量的调整分析  62-66
  5.5 系统刚度的调整分析  66-69
    5.5.1 曲轴刚度的调整  66-68
    5.5.2 轴段刚度的调整  68-69
  5.6 转速禁区的划分  69
  5.7 本章小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-78
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  78-81
致谢  81

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶机械 > 船舶轴系、传动装置、并车装置 > 轴系
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