无人艇轴系万向节运动学特性分析

针对采用万向节传动装置的无人艇推进系统,建立十字轴万向节运动学模型,分析轴线夹角对万向节运动学特性的影响,在此基础上,研究十字轴对万向节附加弯矩的影响规律;其次,建立双十字轴万向节简化当量模型,研究万向节弯-扭振动对主动轴支承处y和z方向转速以及从动轴输出转速的影响。结果表明：轴线夹角调节过程中,万向节从动轴角速度、角加速度以及附加弯矩随转角变化曲线呈正弦波动规律,而且其响应随轴线夹角的增大而增强;整体上万向节弯振对主动轴支承z方向转速响应要高于y方向,而扭振对万向节输出转速的影响受扭转刚度的影响,适当减小扭转刚度可有效降低转速的波动。     

船舶十字轴万向节轴系受力分析

船舶十字轴万向节轴系的轴承由于十字轴万向节的影响,其受力情况复杂。文章简要分析十字轴万向节特殊的力学特性和速度特性,并分析十字轴万向节的受力情况。在此基础上运用平衡方程、三弯矩方程、MATLAB软件和EXCEL软件计算船舶十字轴万向节轴系上各个轴承在各种情况下的径向负荷。最后,简要分析十字轴万向节轴向力计算方法及其对轴系轴向力轴承的影响。为十字轴万向节轴系设计、建造和维修提供理论依据。     

过渡过程中万向铰传动偏斜轴系的横向振动分析

研究了万向铰传动偏斜轴系在过渡过程中的横向振动问题。将从动轴处理为刚性轴,用一对欧拉角表示从动轴的横向振动角位移,在建立系统运动坐标系的基础上,得到万向铰的传递力矩,将支撑轴承处理为一对正交的弹簧-阻尼器系统,利用改进的欧拉方程推导出过渡过程中万向铰传动偏斜轴系的横向振动模型。对模型进行数值仿真,分析主动轴角加速度对振动响应的影响。结果表明:万向铰传递力矩引起系统的自激振动和参数振动,而万向铰结构偏斜和误差偏斜的存在,既能直接影响从动轴所受弯曲力矩的大小,还能引起系统的强迫振动。主动轴角加速度的变化影响系统的稳定性,角加速度越大,经过相同时间后,从动轴振动幅度变得越小。研究工作对进一步确定万向铰传动偏斜轴系的过渡过程运动稳定性具有重要的意义。     

船舶轴系力学建模与仿真研究

通过Pro/E建立实船的轴系三维仿真模型,并用动力仿真模块分析轴系在起动过程中轴承座和万向节十字轴轴头的受力。得到的轴承座受力和轴系中万向节转角关系,为通过改善轴系设计实现船舶振动噪声控制提供新思路;获得的万向节十字轴轴头在轴系起动、正常运转中的受力规律,可以为进一步研究万向节在工作过程中的应力规律提供参考。     

扩大万向节传动装置使用范围的优化设计

本文从实用出发，对万向节用于桨轴升降实现螺旋桨变吃水设计，对万向书用于轴系V型传动优化机舱布置及采用万向节提高低移传动螺旋桨推进效率的原理、结构及注意点，作了较为深入的分析与论述．     

万向铰传动偏斜轴系横向振动的主共振分析

研究万向铰传动偏斜轴系横向振动的主共振问题。考虑万向铰结构偏斜,将从动轴当作刚性细长轴,将从动轴端部支撑轴承简化为2对弹簧阻尼器,建立万向铰传动偏斜轴系的横向振动微分方程。应用希尔无限行列式方法对横向振动微分方程进行稳定性分析,得到系统主共振的稳定图,并分析系统参数对主共振稳定性边界的影响。结果表明,增大支撑轴承弹簧刚度系数与阻尼系数、增大从动轴转动惯量或者增大轴长,均可使主共振的不稳定区变大,系统在固有频率附近易产生主共振。研究工作对进一步确定万向铰传动的偏斜轴系的动力学行为,抑制轴系振动具有重要的参考价值。     

实现内河船舶推进器“一桨多能”方法的分析

本文首先指出，历来内河船舶的轴系因采用“固定”轴支架而无法使螺旋桨上下“升降”实现“一桨多能”等存在的问题。然后，通过分析在轴系中增万向节和变“固定”轴支架为螺旋副传动型式的“活动”轴支架后，则可使螺旋桨通过上下“无级升降”实现推进器变吃水设计；减少船艉振动和噪音；实现船内清洗桨叶，以及必要时还可实现在舱内更换进器，船不进坞切割浆叶与实现多浆船在非全速航行时对部分浆不工作实现的布置。     

采用活动轴支架实现螺旋桨“一桨多能”的分析

本文首先指出，历来船舶的轴系有用“固定”轴支架而无法使螺旋桨“升降”存在的问题，然后，从实用出发，通过在轴系中增设万向节和变“固定”轴支架为螺旋副传动型式的活动轴支架后，则可使螺旋桨通过“无级升降”实现推进器变吃水设计；减少船尾振动和噪音，实现船内清洗桨叶，以及必要时还可实现在舱内更换推进器…。由于该装置已经实船使用，螺旋桨的“一桨四能”特点显著，故本方案具有一定的实用性和可靠性。     

对两个决定推进轴系横向振动临界转速计算方法的探讨

我们在用施孟斯基决定推进轴系横向振动自振频率的方法与用三个艉轴轴承间的轴段计算推进轴系临界转速的方法——简称艉轴临界转速计算法[1]——计算轴系的临界转速时,发现用施孟斯基的公式可以算出两个以上的自振频率,有些轴系用该法计算时误差较大。还发现艉     

某船舶推进轴系扭振计算分析

提高轴系扭振计算精度,必须有精确的原始参数,以准确掌握船舶轴系扭振情况。在有限元分析软件中,建立曲柄半拐等的三维模型,用有限元分析方法精确的确定了各质量、轴段的转动惯量、扭转刚度等精确原始参数。基于建立的实船轴系当量系统,计算出了各结自由振动的频率及对应的共振转速,自由端和飞轮输出端的振幅,分析了轴段应力和扭矩随曲轴转角及转速的变化关系。结果表明在整个转速范围内,扭转振幅小于限定值,轴段的最大扭矩和应力均小于材料许用值,本船舶轴系扭转振动状况是良好的。     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。     

基于电阻应变片法的船舶推进轴系负荷测试方法研究

船舶推进轴系负荷测试是船舶推进轴系设计、校中计算、轴系安装、调整等过程中不可缺少的环节,其目的是使船舶实际运营中的轴承负荷在设计允许的范围之内.利用轴系截面应变测量原理,推导出轴系应变、截面弯矩与轴承负荷三者之间的数学关系式,在此基础上,确定了后艉轴承载荷分配比例与支点位置计算方法.经过实船数据的测量计算,并与国外实验结果的比较和分析,证明了该方法能够满足目前国内船舶推进轴系负荷测试的需要.     

考虑船体变形的轴系动态校中算法

船体变形是影响轴系校中质量的关键动态因素，其对船舶的安全运营起着至关重要的作用。对此，本文在船舶轴系合理校中计算的基础上，提出了一种考虑船体变形的轴系动态校中算法。通过研究船体变形对轴承相对位移的影响变化，结合轴系结构特点和船级社的相关统计规律，得到了在船体变形下轴承相对位移的数学表达式；将主机轴承脱空作为临界点，计算出轴系所能承受的最大船体变形，并以此确定了轴承位移的安全余量。以176000DWT散货船为例，实现了考虑船体变形的轴系动态校中，并验证了算法的准确性。     

复合材料螺旋桨纤维铺层对强度影响研究

为实现铺层角度、顺序对桨叶强度影响的准确预报,本文首先采用有限元计算软件Abaqus建立复合材料螺旋桨仿真计算方法,并通过静强度试验对仿真计算方法进行了佐证;然后加入Tsai-Wu强度准则作为桨叶强度的评价指标。通过对30种铺层方案进行仿真计算,阐明铺层角度、顺序对桨叶强度的影响规律,为研究纤维铺层对桨叶强度的影响提供一定的参考。     

一种船用发动机扭振测量方法及其硬件实现研究

本文提出了一种新的能实时预报船用发动机主轴系统扭转振动的精确测量方法.首先,根据脉冲填充法的原理,在主轴作匀速转动的条件下,推导了一个用于精确计算齿脉冲发生时刻主轴系统扭振振幅的理论公式.然后,由该式建立了实时求取主轴系统扭振数据的递推算法,并给出了测量主轴平均转速的公式.文中也对扭振算法的基本误差和主轴转速变化的影响进行了讨论.最后给出了一个基于FPGA实现本算法的硬件电路,并使用动态系统仿真工具SystemView对其工作性能进行了模拟和评价.结果表明:理论计算与实验数据有良好的吻合.     

复杂分支轴系扭振计算的动态矩阵法

讨论了目前国内外在船舶推进轴系扭转振动计算中所应用的诸多方法，比较了它们的优缺点。在此基础上，提出应用改进的动态矩阵法进行船舶推进轴系的扭振计算，并论述了该方法的理论基础，使其能更加简单、方便地解决船舶复杂分支推进轴系的扭转振动计算。最后还列举了实际算例的扭振计算，证明此方法在解决船舶推进轴系扭振计算方面是一种有效、方便的方法。     

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

推进轴系的合理校中直接关系到舰船推进系统运行和舰船航行的安全性与可靠性,因此,其计算方法的合理性和准确性是推进系统研究的重要内容之一。基于有限元分析,建立了舰船推进轴系合理校中计算模型,并计入了螺旋桨水动力、齿轮动态啮合力、轴承刚度、轴承变位、轴段剪切变形以及运行温度等因素对推进轴系校中的影响。以某型舰船的推进轴系为研究对象,采用所提出的方法进行了推进轴系冷态、热态以及安装状态的合理校中计算分析,并与Kamewa公司采用Shaft Analysis AB软件的计算结果进行了比对,平均计算偏差小于1.54%。     

基于波分析法油膜刚度对轴系扭转振动影响的研究

为确保带减速齿轮箱主推进系统的可靠性,文章对船舶轴系的扭转振动进行了研究。首先根据各组成部件的特点将轴系分解为连续和离散的两个子系统,分别利用波分析法和多自由度系统分析法列出连续子系统的波动形式及离散子系统的振动微分方程,同时考虑了减速齿轮箱油膜刚度的影响。然后根据两子系统连接处的动态平衡和连续条件,建立整个轴系在扭转振动模式下总运动方程,通过求解总方程得到系统的位移响应。该扭转振动分析被应用到某LNG船带减速齿轮箱的轴系振动计算中,通过考虑轴系减速齿轮箱啮合齿面间油膜刚度使轴系扭转振动模型更接近轴系实际运转工况。计算结果显示：随着减速齿轮箱啮合齿面间油膜刚度的增加,最大轴系扭转应力向低转速区域偏移。这对船舶轴系转速禁区的划分产生极大的影响。有助于防止因不良轴系振动计算引起轴系事故的发生。     

基于复合建模方法的轴系扭转振动特性及仿真

为了提高主机轴系计算准确度,本文提出了一种新型的主机轴系建模方法,该方法将主机轴系分为连续子系统和离散子系统。推进轴段如螺旋桨轴、中间轴、螺旋桨及法兰划分为连续子系统,柴油机曲轴端划分为离散子系统。分别应用波分析法和多自由度动力特性分析,得到连续子系统和离散子系统的控制方程,同时通过边界条件将两个子系统动态刚度矩阵连接,推导出全局控制方程。对某型主机轴系扭转振动计算进行了仿真分析,并与传统建模方法比较。从计算结果可知,在高阶模态上,新型建模方法计算更精确,更接近真实振动状态,同时在保证相同计算精度的情况下,新型建模计算方法计算时间和计算资源占用较少,相对更为简便。同时,新型建模方法克服了当模态节点集中于轴段时,传统建模方法由于将轴系等效为一至两个质量单元而引起的节点偏移所带来的误差,这在实际主机轴系计算特别是长推进轴和刚度较低的轴系中具有重要意义。     

三弯矩方程的改进及在船舶轴系动态校中中的应用

针对船舶轴系静态校中计算的缺点，对船舶轴系动态校中计算进行了理论分析，并对传统的连续梁三弯矩方程进行了改进，提出了对轴系同时进行垂直平面和水平平面校中计算的方法；同时，利用改进的三弯矩方程，开发了基于VB的计算软件，通过对实船轴系的校中计算与测试，证明是完全正确的。