武汉理工大学毕业设计（论文）

船舶推进轴系扭转振动计算分析

学院（系）： 能源与动力工程学院

专业班级 ： 轮机工程 1007班

学生姓名 ： 袁扬

指导教师 ： 周瑞平

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摘要

船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，包括从主机输出端推力轴承直到螺旋桨之间的传动轴以及轴上的附件，其主要功能是，将船舶主机发出的功率传递给螺旋桨，使螺旋桨产生转动，同时又将螺旋桨旋转时产生的推力传给船体，推动船舶前进。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见解，对扭振的减振避振提出了相应的措施。本文主要内容如下：

（1）对船舶轴系扭振计算进行了研究，建立了船舶轴系振动的集中参数模型，包含：刚性匀质元件、无惯量阻尼元件、无惯量扭转弹簧元件。以此将船舶轴系复杂的实际问题转化为数学问题，进而使问题得到解决。

（2）在船舶推进轴系扭振计算中，对自由扭振的固有特性（固有频率以及固有振型）的理论进行学习及研究。通过几种计算方法的具体操作，比较其特点及适用性。

（3）通过具体实船轴系的建模、计算及分析，并与所给参数进行对比，以此验证所采用方法的正确性。

（4）在实际计算过程中，通过一些应用软件的使用使计算变得简单。这其中包括：MATLAB软件应用于矩阵方程的求解以及相关数据的编程计算。

关键词：扭转振动；轴系；霍尔茨法；MATLAB

Abstract

Ship propulsion shafting is a complicated flexible system with multi-masses，whose function is mainly as follows: transferring the power generated by main engine to drive the propeller, so the thrust is born for ship moving. Propulsion shafting torsional vibration is one of the combustion engine power unit malfunction reasons. The torsional vibration aggravated problems can cause crankshaft, intermediate shaft, propeller shaft and other shaft segment fracture can cause gear wear, tooth surface pitting, coupler damage, excessive noise and other issues. These all affect the dynamic property and safety of ship driving, so the propulsion shafting torsional vibration research has very important significance.

Having looked up to plenty of information, this paper is taking ship propulsion shafting as a researched object, gives a brief summary of principles and methods for research and study of torsional vibration. The main works are as follows:

(1)Establish a lumped parameter model for various parts of the ship shafting to transfer the complex shafting to a simple model: homogeneous rigid disc elements, no inertia damping elements, no inertia torsion spring elements.

(2)Do the study or research about the theory of the inherent characteristics of torsion vibration (natural frequencies and mode shape) in ship propulsion shafting torsional vibration calculation. Comparing different characteristics and applicable features by their calculation process.

(3) Verify the correctness of the methods used by modeling specific real ship shafting, calculation and analysis, and comparison with the given parameters.

(4)In the actual calculation, it becomes easier with the use of application software by the computation, which comprises: MATLAB software for solving the matrix equation and programming to calculate the related data.

Key Words : Torsional vibration; Shafting; Horlzer; MATLAB