某船舶轴系校中设计thedesignofshaftingalignmentinaship(附件)【字数：10921】
摘 要摘 要轴系校中在现代的船舶生产与建造过程中占据着非常重要的一环，因为轴系校中质量的好坏不仅会直接影响到船舶动力装置工作的可靠性，更严重的将会影响到船舶的安全航行。而且随着现在船舶行业对船舶的建造向着的大型化和高功率化方向发展，导致了螺旋桨质量和轴系刚性较之以前大大增加，随之而来的就是船体结构没有以前那样结实，现在的船舶事故的发生很多是由于校中不良引起的，像尾轴承磨损加剧，烧损、减速箱齿轮啮合不良，轴系振动情况恶化等事故就在船舶运行中经常发生。因此就更引起人们对轴系校中的重视。总而言之，轴系合理校中，可以使各轴承的负荷和轴上的弯曲力矩得到合理的分配，使与轴系连接的相关部件能够有更稳定的工作环境和稳定的运行状态，从而提高轴系设计质量和工作可靠性。本文采用力矩分配法，通过VB编程对74500DWT散货轮的轴系进行校中设计，从而对轴系提出一系列改进方案，使船舶轴系和轴承载荷分布更加合理均匀。关键词轴系校中；载荷 ；力矩分配法
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文的主要工作 4
第二章 轴系的布置设计 5
2.1 轴线的选择设计 5
2.1.1 轴线的数目 5
2.1.2 轴线的长度及位置 5
2.2 轴承的选择设计 6
2.2.1 轴承的位置确定 6
2.2.2 轴承的数目与间距 7
2.3 传动轴选择设计 8
2.3.1 传动轴的材料 8
2.3.2 传动轴的基本直径的计算 8
2.4 计算螺旋桨质量 9
2.5 轴的强度计算 10
2.5.1 列表计算中间轴的强度 11
2.5.2列表计算螺旋桨轴强度 12
2.6轴系布置图 14
第三章 轴系合理校中设计 15
3.1 VB程序简介 15
3.2 程序设计 16
3.3 轴系校中计算 18
3.3.1 各轴段载荷的计算 18
3.3.2 求解各轴段截面惯性矩 19
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.3.3 各轴段的相对刚度计算 20
3.3.4 各结点两侧分配系数 20
3.3.5 各节点初始弯矩的计算 20
3.3.6 列表计算各点的弯矩 21
3.3.7 求各点的支反力 22
3.4 轴承负荷的调整 25
3.5 图表 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
绪论
1.1 课题的背景和意义
近些年来，船舶行业主要选择建造大型集装箱船、巨型油轮和大型散货船、矿砂船等一系列船型，企业对于船型的选择建造也逐渐趋向于大型化、高速化，另外随着现代人乘坐船舶时对船的舒适度和安全性尤为看重，所以在船舶航行时，人们对它的轴系运行状态投入了密切的关注。由于船舶在运行过程中，它的推进轴系由于长时间的工作，会在轴系在运行中受到许多不同载荷的影响，如果船舶轴系校中的结果没有十分准确，直接影响到船舶运行时轴系中各轴承的受力状况，如果船舶轴系校中质量不符合运行时达到的要求，轴承的承受力将会超出允许范围，如果影响较小只会造成轴承局部温度过高，严重的会直接导致轴承出现机械损坏，从而不能正常工作。有的有时会引起螺旋桨和船体产生机械振动，并产生很大的噪声，这些细小的问题将有可能影响到实际生产过程中交付订单的日期，甚至船舶的航行性能也可能因为振动或噪声二受到许多的不良影响，导致船舶在运行过程中出现许多意料之外的故障，因此最近这些年人们一直将注意力集中在船舶轴系校中上。
通过生产设计过程，可以得知为了保证轴系的较长的使用寿命，安全的工作状态，我们可以采用许多方法。首先，轴系的强度及刚度在我们进行设计时要达到严格的要求，其次，我们可以让在轴系的安装有合理的状态，这样就能合理均匀地分配轴系在安装过程中各轴段内的应力，使每段轴承的受力分布都比较合理。我们可以从设计计算以及生产安装过程中看出，安装好的轴系，除设计因素之外，轴系校中质量的好坏会对轴系各个轴段的应力及各轴承上的载荷产生决定性的影响。
船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，船舶轴系在运行过程中承担着一些列重要的任务，它需要将主机工作所产生的功率最大可能的传送给螺旋桨，通过螺旋桨产生的轴向推力来操纵船体，从而实现船舶的推进以及在海洋上的安全航行[7]。]轴系的组成包括以下许多部件：螺旋桨、桨轴、中间轴及中间轴承、推力轴以及它得轴承、艉管及艉管轴承、艉密封件。如果轴系能得到合理的安装及良好的校中质量，那么船舶在运行过程中的安全性能将会得到极大的提高，船体振动所带来的影响也将会被大大的削弱。
船舶在运行过程中所遇到的问题是我们都知道的，其中就包括轴系在运转过程中承受着不同的负荷和应力。实际的运行为我们证明，为了保证轴系较长的工作寿命，稳定的工作状态，我们可以在轴系进行设计时着重考虑它的刚度，在轴系进行装配时，保证每个零件的装配准确无误，这样就能使轴系得到合理的校中设计，保证船舶的稳定航行。
1.2 国内外研究现状
世界上比较有名的一些大型船厂在进行船舶设计生产时，都在轴系校中这方面出现过许多不同的问题，有些问题会导致主机拐挡出现故障，导致主机不能正常工作，轴承的温度也会受到影响。有很多问题导致了这些事件的发生，有时设计人员会在进行建立模型的时候一些细小的问题忽视，没有将它们考虑在内，还有一些影响因素是视环境而产生的，会在某些特定的环境下产生不同的影响，不同的船型会在不同的生产装配过程中遇到不同的问题。这些问题导致了船舶在实际生产装配过程中是一项十分严格的任务。
如果船舶推进动力装置的轴系得到了精确的校中，将会极大地提升它的工作性能，因此这就决定了我们要将更多的精力投入到生产、设计以及管理的过程中去。现在我们对轴系校中分为两个不同的方向来进行研究，一种是船舶设计时候的校中状态，另一种是船体的振动状态，其实我们在实际过程中遇到的问题远远不止这些，而且受制于技术的问题，船舶轴系的状态的描述对我们来说还存在一些困难，在描述过程中存在近似性和不确定性。由于国家对船舶行业的大力支持，目前我国船舶行业正在加速发展，制造了很多大型船舶。由于现在船舶生产建造趋向大型化，加大了人们在进行轴系布置时遇到的困难，所以轴系校中已经成为实际设计和生产过程中必须要解决的重要问题。
最近这些年以来，船舶向着大型化、高速化发展，加之人们生活水平的提高，人们对船舶运行是也提出了更高的要求，在乘坐船舶时不仅要安全，还需要在乘坐船舶时有足够的舒适度，所以船舶在运行时轴系的工作状态吸引了人们更多的注意力。当下，轴系校中有许多不同的技术种类，如果按照轴系状态以及所包含的各种影响因素，我们可以将轴系校中分为静态校中和动态校中[1]。欧美国家在上世纪中期开始就已经对轴系的静态校中花费了大量的精力进行研究，并且已经取得了一系列研究成果，他们通过研究建立了一套完整的校中方法，使轴系校中的精确度极大提高，并且在轴系校中运用了优化算法，极大地提高了工作效率，缩短了产品的生产周期 ，提升了船厂获得的利润。随着校中方法在发展过程中得到不断完善以及改良，在船舶设计时可以通过校中使轴系的各轴承负荷忽的最合理的分配方案，通过这些方式可以极大的提高轴系校中质量。然而在实际操作过程中往往会遇到其他的问题，因为这些校中方法并不是凭空猜测得到的，我们必须依据原理对他们提出合理的假设，有时实际测量的结果往往和设计过程中理论计算的结果有很大的差异。另一方面，轴系正常工作时受到多种因素的影响，有时可能受外部的“环境因素”的的影响，有时自身也会产生“动力因素”影响，由于这些影响因素的出现，以前的静态校中方法不能够完美的解决这些问题，使得船舶生产过程中的安全性能受到极大地影响。另外静态校中法在解决轴系在轴系在运动状态下的轴承载荷和内部产生的应力也遇到了麻烦，为了解决这个问题，人们又提出了另一种校中方法，就是对在受到动态因素影响下的轴系进行校中计算与测试。于是，近年来人们把更多的研究精力投入到轴系动态校中。轴系静态校中，就是指轴系在停止工作的状态下对其进行校中计算，由于这种校中方法仅仅计算了轴系在不运动状态下的各种静载荷，所以不能对轴系进行准确地校中[2]。但在实际的计算过程中，我们可以对轴系采取一定的方法进行简化，按经典力学对轴系进行各轴段的受力分析，求出轴系受力及变形值，由此得到轴系校中的具体数值，在检验时按照相应的参数进行工艺检验。由于船舶实际运行中受到各个方面的动态因素比如轴承刚度等的影响，因而现在人们将轴系校中的主要研究方向改成了轴系动态校中。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文的主要工作 4
第二章 轴系的布置设计 5
2.1 轴线的选择设计 5
2.1.1 轴线的数目 5
2.1.2 轴线的长度及位置 5
2.2 轴承的选择设计 6
2.2.1 轴承的位置确定 6
2.2.2 轴承的数目与间距 7
2.3 传动轴选择设计 8
2.3.1 传动轴的材料 8
2.3.2 传动轴的基本直径的计算 8
2.4 计算螺旋桨质量 9
2.5 轴的强度计算 10
2.5.1 列表计算中间轴的强度 11
2.5.2列表计算螺旋桨轴强度 12
2.6轴系布置图 14
第三章 轴系合理校中设计 15
3.1 VB程序简介 15
3.2 程序设计 16
3.3 轴系校中计算 18
3.3.1 各轴段载荷的计算 18
3.3.2 求解各轴段截面惯性矩 19
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.3.3 各轴段的相对刚度计算 20
3.3.4 各结点两侧分配系数 20
3.3.5 各节点初始弯矩的计算 20
3.3.6 列表计算各点的弯矩 21
3.3.7 求各点的支反力 22
3.4 轴承负荷的调整 25
3.5 图表 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
绪论
1.1 课题的背景和意义
近些年来，船舶行业主要选择建造大型集装箱船、巨型油轮和大型散货船、矿砂船等一系列船型，企业对于船型的选择建造也逐渐趋向于大型化、高速化，另外随着现代人乘坐船舶时对船的舒适度和安全性尤为看重，所以在船舶航行时，人们对它的轴系运行状态投入了密切的关注。由于船舶在运行过程中，它的推进轴系由于长时间的工作，会在轴系在运行中受到许多不同载荷的影响，如果船舶轴系校中的结果没有十分准确，直接影响到船舶运行时轴系中各轴承的受力状况，如果船舶轴系校中质量不符合运行时达到的要求，轴承的承受力将会超出允许范围，如果影响较小只会造成轴承局部温度过高，严重的会直接导致轴承出现机械损坏，从而不能正常工作。有的有时会引起螺旋桨和船体产生机械振动，并产生很大的噪声，这些细小的问题将有可能影响到实际生产过程中交付订单的日期，甚至船舶的航行性能也可能因为振动或噪声二受到许多的不良影响，导致船舶在运行过程中出现许多意料之外的故障，因此最近这些年人们一直将注意力集中在船舶轴系校中上。
通过生产设计过程，可以得知为了保证轴系的较长的使用寿命，安全的工作状态，我们可以采用许多方法。首先，轴系的强度及刚度在我们进行设计时要达到严格的要求，其次，我们可以让在轴系的安装有合理的状态，这样就能合理均匀地分配轴系在安装过程中各轴段内的应力，使每段轴承的受力分布都比较合理。我们可以从设计计算以及生产安装过程中看出，安装好的轴系，除设计因素之外，轴系校中质量的好坏会对轴系各个轴段的应力及各轴承上的载荷产生决定性的影响。
船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，船舶轴系在运行过程中承担着一些列重要的任务，它需要将主机工作所产生的功率最大可能的传送给螺旋桨，通过螺旋桨产生的轴向推力来操纵船体，从而实现船舶的推进以及在海洋上的安全航行[7]。]轴系的组成包括以下许多部件：螺旋桨、桨轴、中间轴及中间轴承、推力轴以及它得轴承、艉管及艉管轴承、艉密封件。如果轴系能得到合理的安装及良好的校中质量，那么船舶在运行过程中的安全性能将会得到极大的提高，船体振动所带来的影响也将会被大大的削弱。
船舶在运行过程中所遇到的问题是我们都知道的，其中就包括轴系在运转过程中承受着不同的负荷和应力。实际的运行为我们证明，为了保证轴系较长的工作寿命，稳定的工作状态，我们可以在轴系进行设计时着重考虑它的刚度，在轴系进行装配时，保证每个零件的装配准确无误，这样就能使轴系得到合理的校中设计，保证船舶的稳定航行。
1.2 国内外研究现状
世界上比较有名的一些大型船厂在进行船舶设计生产时，都在轴系校中这方面出现过许多不同的问题，有些问题会导致主机拐挡出现故障，导致主机不能正常工作，轴承的温度也会受到影响。有很多问题导致了这些事件的发生，有时设计人员会在进行建立模型的时候一些细小的问题忽视，没有将它们考虑在内，还有一些影响因素是视环境而产生的，会在某些特定的环境下产生不同的影响，不同的船型会在不同的生产装配过程中遇到不同的问题。这些问题导致了船舶在实际生产装配过程中是一项十分严格的任务。
如果船舶推进动力装置的轴系得到了精确的校中，将会极大地提升它的工作性能，因此这就决定了我们要将更多的精力投入到生产、设计以及管理的过程中去。现在我们对轴系校中分为两个不同的方向来进行研究，一种是船舶设计时候的校中状态，另一种是船体的振动状态，其实我们在实际过程中遇到的问题远远不止这些，而且受制于技术的问题，船舶轴系的状态的描述对我们来说还存在一些困难，在描述过程中存在近似性和不确定性。由于国家对船舶行业的大力支持，目前我国船舶行业正在加速发展，制造了很多大型船舶。由于现在船舶生产建造趋向大型化，加大了人们在进行轴系布置时遇到的困难，所以轴系校中已经成为实际设计和生产过程中必须要解决的重要问题。
最近这些年以来，船舶向着大型化、高速化发展，加之人们生活水平的提高，人们对船舶运行是也提出了更高的要求，在乘坐船舶时不仅要安全，还需要在乘坐船舶时有足够的舒适度，所以船舶在运行时轴系的工作状态吸引了人们更多的注意力。当下，轴系校中有许多不同的技术种类，如果按照轴系状态以及所包含的各种影响因素，我们可以将轴系校中分为静态校中和动态校中[1]。欧美国家在上世纪中期开始就已经对轴系的静态校中花费了大量的精力进行研究，并且已经取得了一系列研究成果，他们通过研究建立了一套完整的校中方法，使轴系校中的精确度极大提高，并且在轴系校中运用了优化算法，极大地提高了工作效率，缩短了产品的生产周期 ，提升了船厂获得的利润。随着校中方法在发展过程中得到不断完善以及改良，在船舶设计时可以通过校中使轴系的各轴承负荷忽的最合理的分配方案，通过这些方式可以极大的提高轴系校中质量。然而在实际操作过程中往往会遇到其他的问题，因为这些校中方法并不是凭空猜测得到的，我们必须依据原理对他们提出合理的假设，有时实际测量的结果往往和设计过程中理论计算的结果有很大的差异。另一方面，轴系正常工作时受到多种因素的影响，有时可能受外部的“环境因素”的的影响，有时自身也会产生“动力因素”影响，由于这些影响因素的出现，以前的静态校中方法不能够完美的解决这些问题，使得船舶生产过程中的安全性能受到极大地影响。另外静态校中法在解决轴系在轴系在运动状态下的轴承载荷和内部产生的应力也遇到了麻烦，为了解决这个问题，人们又提出了另一种校中方法，就是对在受到动态因素影响下的轴系进行校中计算与测试。于是，近年来人们把更多的研究精力投入到轴系动态校中。轴系静态校中，就是指轴系在停止工作的状态下对其进行校中计算，由于这种校中方法仅仅计算了轴系在不运动状态下的各种静载荷，所以不能对轴系进行准确地校中[2]。但在实际的计算过程中，我们可以对轴系采取一定的方法进行简化，按经典力学对轴系进行各轴段的受力分析，求出轴系受力及变形值，由此得到轴系校中的具体数值，在检验时按照相应的参数进行工艺检验。由于船舶实际运行中受到各个方面的动态因素比如轴承刚度等的影响，因而现在人们将轴系校中的主要研究方向改成了轴系动态校中。
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