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基于原理模型的潜艇推进轴系纵向减振技术实验研究

作　者: 王家盛
导　师: 刘耀宗
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械工程
关键词: 轴系纵向振动仿真分析振动测试动力吸振器
分类号: U674.76
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 107次
引　用: 4次
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内容摘要

针对潜艇轴系纵向振动引起的潜艇壳体声辐射问题,研制了一台模拟潜艇推进轴系振动特性的实验装置及配套的测试系统,并对该实验装置的纵向振动特性进行了测试与分析。设计了一种安装于实验装置尾轴的离心摆式纵向动力吸振器,用于降低特定频段内螺旋桨到艇体之间的纵向振动传递。本文的主要研究内容和结论如下:1.设计了潜艇推进轴系模拟实验装置,为潜艇轴系减振降噪技术的研究提供了实验平台。用CATIA软件创建了实验装置的三维模型,在SimDesigner Motion中对其进行了运动仿真,并用ADAMS计算了实验装置纵向振动的频率响应,得到实验装置在200Hz以下的5个纵振模态频率。对实际加工过程中各构件的选型和设计方法进行了说明,最终建立了潜艇推进轴系模拟实验装置。2.设计了与实验装置相配套的测试系统,对实验装置的转速、推力和纵向振动进行了测量。通过实验测试检验了测试系统的设计精度,并得到了实验装置纵向振动的频谱和阶比谱。振动测试结果表明,螺旋桨的脉动推力会显著增加实验装置的纵向振动,并存在轴-壳共振现象。3.针对潜艇推进轴系纵向振动的特点,设计了一种适合安装于旋转轴系,并能够实现纵向减振的离心摆式动力吸振器。用CATIA建立了离心摆式动力吸振器的三维模型,在SimDesigner Motion中对模型进行了动力学仿真计算,分析了吸振器固有频率的各种影响因素,并在LMS Virtual.Lab中对吸振器的减振效果进行了仿真。4.将加工的吸振器安装于潜艇推进轴系模拟装置的尾轴做减振实验,对附加了动力吸振器的轴系的纵向振动进行了测试与分析。结果表明,这种吸振器在较宽的频带内具有减振效果。总之,本文是对潜艇推进轴系纵向减振技术研究的一次尝试,设计实现了一种新型的离心摆式动力吸振器用于轴系纵向减振,具有一定的工程参考价值。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-16
  1.1 引言  12-13
  1.2 轴系纵向减振与动力吸振器的研究现状  13-15
    1.2.1 轴系纵向减振的研究现状  13-14
    1.2.2 动力吸振器的研究现状  14-15
  1.3 研究思路和主要研究内容  15-16
    1.3.1 目标和思路  15
    1.3.2 论文内容与安排  15-16
第二章潜艇推进轴系模拟装置的设计  16-32
  2.1 设计目标  16
  2.2 仿真设计  16-27
    2.2.1 CATIA 及Sim Designer 简介  16-17
    2.2.2 虚拟样机技术及ADAMS 简介  17-18
    2.2.3 实验装置三维模型的建立  18-21
    2.2.4 模型的运动仿真  21-23
    2.2.5 模型的频响分析  23-27
  2.3 加工制造  27-31
    2.3.1 螺旋桨的设计  27
    2.3.2 调速电机的选型  27-28
    2.3.3 螺旋桨推力计算  28-29
    2.3.4 尾轴设计计算  29
    2.3.5 直线导轨的选型  29-30
    2.3.6 联轴器的选型  30
    2.3.7 螺旋桨工作水箱  30
    2.3.8 电气控制系统设计  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章潜艇推进轴系模拟装置的特性测试与分析  32-42
  3.1 测试系统设计  33-36
    3.1.1 转速测量装置  33
    3.1.2 推力测量装置  33-35
    3.1.3 振动测试系统  35-36
  3.2 实验装置特性的测试与分析  36-40
    3.2.1 转速测试  36-37
    3.2.2 推力测试  37-39
    3.2.3 振动测试  39-40
  3.3 本章小结  40-42
第四章离心摆式动力吸振器的仿真设计  42-54
  4.1 动力吸振器的一般原理  42-43
  4.2 动力吸振器的三维建模  43-45
    4.2.1 离心摆式动力吸振器的提出  43-44
    4.2.2 建立吸振器的三维模型  44-45
  4.3 吸振器固有频率的影响因素分析  45-50
    4.3.1 仿真参数设置  45-47
    4.3.2 振子的质量对吸振器固有频率的影响  47-49
    4.3.3 转速对吸振器固有频率的影响  49
    4.3.4 杠杆比对吸振器固有频率的影响  49-50
  4.4 离心摆式动力吸振器的减振效果仿真  50-53
    4.4.1 LMS Virtual.Lab 介绍  50-51
    4.4.2 吸振器的减振效果仿真  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章附加动力吸振器的轴系的纵向振动测试与分析  54-58
  5.1 吸振器的加工和安装  54-55
  5.2 减振实验  55-57
  5.3 本章小结  57-58
第六章结论与展望  58-60
  6.1 本文研究的主要结论  58-59
  6.2 有待进一步研究的内容  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
作者在学期间取得的学术成果  64

基于原理模型的潜艇推进轴系纵向减振技术实验研究

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