船舶轴系-艇体耦合振动特性研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

曲轴是发动机中最重要的部件之一,其制造周期长,加工工艺复杂,造价高,同时也是柴油机中受力最复杂的部件。工作时,其同时承受着气缸内气体作用力、往复运动质量及旋转运动质量的惯性力以及功率输出端转矩的作用。这些周期性的激励载荷,不仅会引起发动机曲柄等各部位产生交变的弯曲应力和扭转应力,还会导致轴系产生剧烈的振动。曲轴在轴向变截面、过渡圆角、曲柄臂等地方会产生应力分布不均匀、应力集中等现象,但对于大型船舶柴油机,由于其尺寸相对较大,大部分故障产生是因振动引起的。船舶轴系的振动直接影响到轴系中各轴承的受力,引起柴油机、传动装置与轴系振动,并诱发船体梁及上层建筑的垂向和纵向振动。导致柴油机、传动装置与轴系的故障,导致尾轴管早期磨损等。轴系扭转振动可以激起纵向振动,特别是在扭转振动频率与纵振固有频率相同或相近时,这种振动的耦合主要是通过柴油机曲轴和螺旋桨形成的。所以轴系振动一直是船舶界十分关心的问题。[1]

国外学者很早就开始了对船舶轴系纵扭耦合振动的研究。霍尔茨法作为轴系扭振计算领域最为古老与经典的算法,早在1922年由holzer[13]提出。mayer dirk[16]提出对有限元改进进行船舶振动研究。zhang[15]运用数据库技术将轴系振动研究与信息化结合。xiao[14]对霍尔茨法进行改进建立模型,

随着中国船舶工业技术的发展以及船舶动力装置大型化,国内学者也渐渐开始了对船舶轴系纵扭耦合振动的研究。方开翔 ,邹春平[3,4]介绍了一种部件模态综合法,它是hurty提出的固定界面法和hou提出的自由界面法的改进。邹春平,方开翔,叶祖荫[5]用动态子结构方法对多分支轴系横向振动进行分析和计算。庾应文[6]选取集中质量法、霍尔茨(holzer)法作为论文研究的理论基础。通过对轴系扭振计算的霍尔茨(holzer)法进行详细、全面的研究后,组合出了一套比较符合实际情况同时具有计算方法相对简单、物理意义明确的轴系扭转振动的通用动力学分析模型与计算方法。王磊[7]在研究船舶复杂推进轴系扭振基本理论基础上,对复杂轴系扭转振动涉及的一系列理论问题进行了深入的研究,基于研究成果,以gui design studio,visual studio 6.0为软件的开发环境,以数据库技术、xml技术建立软件数据系统,开发了船舶复杂推进轴系扭转振动计算软件,并通过实例进行了验证。徐翔[8]推导了圆截面梁的扭转一轴向耦合振动方程,分析了其振动耦合固有频率的变化规律;并根据三种振动形式下的两两耦合振动方程,导出了圆截面梁的轴向一横向一扭转耦合振动方程。赵进刚,刘刚,王伟吉[9]分析了船舶轴系扭转振动的传递矩阵计算方法,建立集总参数元件一分布参数元件混合系统模型,得出各种简化模型的传递矩阵。闫东,文立华[10]利用有限元法分析复杂空间分支轴系的横向振动。针对某型发动机的结构特点、连接关系,将其简化为一种复杂的空间分支轴系,建立有限元模型。沈小寒[11]在对传统轴系扭转振动计算及船标作了详细研究和分析的基础上,结合轴系计算的需求针对大功率复杂推进轴系的特点,分别在建模及算法方面进行了改进,并根据改进结果编制了相应的计算软件。张驰[12]采用vb.net与matlab混合编程的方法开发了船舶推进轴系扭振计算软件。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本文主要通过采用轴系耦合振动模型,研究在齿轮啮合作用下轴系耦合振动特性,分析影响耦合振动的各种因素,为详细分析船舶轴系耦合振动特性打下基础。

2.2研究目标

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3. 研究计划与安排

(1)、英文翻译,完成开题报告和文献综述(第1周-第3周)

(2)、船舶轴系振动计算方法研究(第4周-第6周)

(3)、船舶轴系-艇体振动有限元计算(第7周-第8周)

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]刘开. 低速柴油机轴系扭转振动分析及润滑研究[d].杭州电子科技大学,2013.

[2]周春良. 船舶轴系振动研究 [d].哈尔滨工业大学,2006.

[3] 方开翔 ,邹春平. 动态子结构方法在多分支轴系扭振计算中的应用[j]. 镇江船舶学院学报,1988,(z1):83-91.

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