47.65m顶推轮轴系振动计算(附件)【字数：12276】
The calculation of 47.65m push boat’s shafting vibration摘 要The calculation of 47.65m push boat’s shafting vibration摘 要现代船舶中，船舶轴系作为核心机构，是船舶动力系统中的传动装置。轴系的扭转振动对船舶动力系统中的传动装置的安全性能有很大的影响。所以，轴系的设计及振动计算对现代船舶发展起着非常重要的作用。以现在的科技发展及研究水平，有很多的轴系计算的方法。本文着重介绍了以霍尔茨表法，放大系数法及能量平衡法来计算分析计算轴系的自由振动及受迫振动。这些方法较为容易理解，实用性很高，并且有着成熟的理论指导。本课题主要内容是在VB平台上对推进轴系的扭转振动进行计算与分析，一共包含四大部分一，论述了船舶推进轴系扭转振动的简化模型及元件刚度和转动惯量的计算；二，轴系振动的主要计算方法（霍尔茨法和传递矩阵法）及方程；三，轴系在受到激振力矩作用下的受迫振动的常规计算方法（能量法、放大系数法）及它们的基本理论方程；四，特例船下程序的运行与计算分析。本文还分析了国内外船舶轴系扭转振动的研究情况及国内研究成果与世界先进水平之间的差距，简单介绍了一些关于轴系扭转振动的理论和计算方法。同时以47.65m顶推轮为例编写了扭转振动的计算软件，分析数据得出结论，还提出了减振、避振的方法。关键词船舶轴系；扭转振动；VB计算程序；
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的意义和重要性 1
1.2船舶轴系扭转振动的概述 1
1.3船舶轴系扭转振动的研究成果 1
1.4现有的主要几种计算方法的简单介绍 2
1.4.1固有频率计算中的霍尔茨法和传递矩阵法 3
1.4.2 强迫振动计算中递推解法 3
1.5 船舶推进轴系的组成与布置 4
1.6船舶轴系扭振的危害 4
第二章 轴系扭振计算的基本理论及方法 6
2.1船舶推进轴系扭振的简化模型 6
2.2船舶推进装置的扭转分析 6
2.2.1船舶推进装置的单质量弹性系统扭振分析 6
2.2.2船舶推进装置多质量弹性系统的简化及无因次处理 8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2.3振动惯量计算 10
2.3.1旋转运动的转动惯量 10
2.3.2 简单规则形状物体转动惯量的计算公式 10
2.3.3螺旋桨的转动惯量 11
2.4扭转刚度计算 12
2.4.1轴段弹性参数表示方法 12
2.4.2实际轴段的刚度 13
第三章 自由振动 15
3.1轴系的自由扭振分析计算 15
3.1.1自由振动方程 15
3.1.2变形方程和力矩方程 16
3.2霍尔茨法求固有频率和振型计算 19
3.2.1霍尔茨递推式与频率方程式 19
3.2.2计算步骤 20
3.2.3霍尔茨表 20
3.2.4计算频率的选取 21
3.2.5计算精度 22
第四章 强迫振动计算 23
4.1利用能量法近似求解强迫振动 23
4.2系统阻尼的相关计算 25
4.3放大系数法计算共振振幅 27
4.4临界转速的确定 28
第五章 船舶轴系扭转振动的控制措施 30
5.1概述 30
5.2调频避振 30
5.2.1选择合适的飞轮惯量 30
5.2.2改变系统柔度 31
5.2.3选定适当的螺旋桨惯量 31
5.3减少输入系统能量、平衡外干扰 31
5.4增大系统阻尼的降幅减振 31
第六章 Visual Basic的使用 33
6.1Visual Basic概述 33
6.2例船数据 33
6.2.1主机参数 33
6.2.2螺旋桨参数 34
6.3计算过程 34
6.4结论 46
结 论 47
致 谢 48
参考文献 49
第一章 绪论
1.1选题的意义和重要性
现代船舶中，轴系是核心机构，在现代船舶发展中起着非常重要的作用。了解了轴系，十分有利于我们今后走上工作岗位后处理实际问题。处理在毕业设计中出现的实际问题，不断的锻炼思考及与人交流沟通的能力。推进轴系的安全性能对舰船来说至关重要。随着科技的发展，柴油机的功率不断增加，推进装置型式不断多样化、复杂化，扭转振动的危险现象的出现率也在不断增加。成为当前柴油机不断出现故障的主要原因之一。在我国，扭转振动造成断轴，断桨的例子不在少数。由此可见，研究船舶轴系扭转振动对船舶行业非常必要。
研究该课题有很重要的意义：
系统认识船舶轴系；
理论研究计算后对船舶轴系布置，减振避振等方面提出合理的建议；
学习Visual Basic 6.0进行可视化编程，编写本例船的实际计算软件；
不断学习的理论知识，不断翻阅相关文献，动手能力增强，理论与实际计算相结合的能力提高；
1.2船舶轴系扭转振动的概述
轴产生的周期性扭转变形的现象称为扭转振动。严重的扭转振动会对轴系带来很严重的后果，如轴系断裂等，给船舶安全性带来极大的影响。
由于柴油机具有间隙性喷油燃烧的特点，输出的扭矩会有不均匀性，使船舶在周期性的交变力矩下运行，当交变力矩和轴系的自振的频率值相同时，会产生共振。这种条件下整个轴系（包括曲轴）的多个轴段将发生来回摆动的强迫振动的现象，就是船舶轴系的扭转振动[]。
1.3船舶轴系扭转振动的研究成果
扭转振动是机械振动的一种形式，其最早的研究可以追溯到牛顿时代，但作为一个实际的生产问题出现就比较晚，19世纪末，大西洋上的邮轮的推进轴系多次出现故障，人们怀疑扭转振动是事故发生的主要原因。但由于当时扭振引发的事故不多见，且研究技术并没有那么发达，没有研究出具体的事故原因。20世纪20年代，轴系的扭转振动开始被人们研究，并发明了相关的测量工具——Geiger惯性式扭振仪，及扭振固有频率，固有振型相关的计算方法——霍尔茨（Holzer）表法，直到现在，这种测量工具和计算方法仍被广泛的运用，随柴油机功率的不断提高，配套的样式也越来越复杂，严重的扭转振动现象的概率也在不断增加，成为导致柴油机故障的主要原因之一。严重的扭转振动将导致的现象有：曲轴，中间轴断裂；弹性联轴器连接螺钉切断；弹性元件断裂；传动齿轮面点蚀、齿轮断裂；凸轮轴断裂；局部轴发热严重等等。严重事故的不断发生迫使人们花费大量的人力物力进行研究，也因此获得了很多的经验和资料，受限于当时的技术水平，人们不断的探索寻找一种比较简便的计算方法，最终形成一套完整的船舶轴系扭振的计算方法，其中包含：
构建船舶轴系的简化模型；
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的意义和重要性 1
1.2船舶轴系扭转振动的概述 1
1.3船舶轴系扭转振动的研究成果 1
1.4现有的主要几种计算方法的简单介绍 2
1.4.1固有频率计算中的霍尔茨法和传递矩阵法 3
1.4.2 强迫振动计算中递推解法 3
1.5 船舶推进轴系的组成与布置 4
1.6船舶轴系扭振的危害 4
第二章 轴系扭振计算的基本理论及方法 6
2.1船舶推进轴系扭振的简化模型 6
2.2船舶推进装置的扭转分析 6
2.2.1船舶推进装置的单质量弹性系统扭振分析 6
2.2.2船舶推进装置多质量弹性系统的简化及无因次处理 8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2.3振动惯量计算 10
2.3.1旋转运动的转动惯量 10
2.3.2 简单规则形状物体转动惯量的计算公式 10
2.3.3螺旋桨的转动惯量 11
2.4扭转刚度计算 12
2.4.1轴段弹性参数表示方法 12
2.4.2实际轴段的刚度 13
第三章 自由振动 15
3.1轴系的自由扭振分析计算 15
3.1.1自由振动方程 15
3.1.2变形方程和力矩方程 16
3.2霍尔茨法求固有频率和振型计算 19
3.2.1霍尔茨递推式与频率方程式 19
3.2.2计算步骤 20
3.2.3霍尔茨表 20
3.2.4计算频率的选取 21
3.2.5计算精度 22
第四章 强迫振动计算 23
4.1利用能量法近似求解强迫振动 23
4.2系统阻尼的相关计算 25
4.3放大系数法计算共振振幅 27
4.4临界转速的确定 28
第五章 船舶轴系扭转振动的控制措施 30
5.1概述 30
5.2调频避振 30
5.2.1选择合适的飞轮惯量 30
5.2.2改变系统柔度 31
5.2.3选定适当的螺旋桨惯量 31
5.3减少输入系统能量、平衡外干扰 31
5.4增大系统阻尼的降幅减振 31
第六章 Visual Basic的使用 33
6.1Visual Basic概述 33
6.2例船数据 33
6.2.1主机参数 33
6.2.2螺旋桨参数 34
6.3计算过程 34
6.4结论 46
结 论 47
致 谢 48
参考文献 49
第一章 绪论
1.1选题的意义和重要性
现代船舶中，轴系是核心机构，在现代船舶发展中起着非常重要的作用。了解了轴系，十分有利于我们今后走上工作岗位后处理实际问题。处理在毕业设计中出现的实际问题，不断的锻炼思考及与人交流沟通的能力。推进轴系的安全性能对舰船来说至关重要。随着科技的发展，柴油机的功率不断增加，推进装置型式不断多样化、复杂化，扭转振动的危险现象的出现率也在不断增加。成为当前柴油机不断出现故障的主要原因之一。在我国，扭转振动造成断轴，断桨的例子不在少数。由此可见，研究船舶轴系扭转振动对船舶行业非常必要。
研究该课题有很重要的意义：
系统认识船舶轴系；
理论研究计算后对船舶轴系布置，减振避振等方面提出合理的建议；
学习Visual Basic 6.0进行可视化编程，编写本例船的实际计算软件；
不断学习的理论知识，不断翻阅相关文献，动手能力增强，理论与实际计算相结合的能力提高；
1.2船舶轴系扭转振动的概述
轴产生的周期性扭转变形的现象称为扭转振动。严重的扭转振动会对轴系带来很严重的后果，如轴系断裂等，给船舶安全性带来极大的影响。
由于柴油机具有间隙性喷油燃烧的特点，输出的扭矩会有不均匀性，使船舶在周期性的交变力矩下运行，当交变力矩和轴系的自振的频率值相同时，会产生共振。这种条件下整个轴系（包括曲轴）的多个轴段将发生来回摆动的强迫振动的现象，就是船舶轴系的扭转振动[]。
1.3船舶轴系扭转振动的研究成果
扭转振动是机械振动的一种形式，其最早的研究可以追溯到牛顿时代，但作为一个实际的生产问题出现就比较晚，19世纪末，大西洋上的邮轮的推进轴系多次出现故障，人们怀疑扭转振动是事故发生的主要原因。但由于当时扭振引发的事故不多见，且研究技术并没有那么发达，没有研究出具体的事故原因。20世纪20年代，轴系的扭转振动开始被人们研究，并发明了相关的测量工具——Geiger惯性式扭振仪，及扭振固有频率，固有振型相关的计算方法——霍尔茨（Holzer）表法，直到现在，这种测量工具和计算方法仍被广泛的运用，随柴油机功率的不断提高，配套的样式也越来越复杂，严重的扭转振动现象的概率也在不断增加，成为导致柴油机故障的主要原因之一。严重的扭转振动将导致的现象有：曲轴，中间轴断裂；弹性联轴器连接螺钉切断；弹性元件断裂；传动齿轮面点蚀、齿轮断裂；凸轮轴断裂；局部轴发热严重等等。严重事故的不断发生迫使人们花费大量的人力物力进行研究，也因此获得了很多的经验和资料，受限于当时的技术水平，人们不断的探索寻找一种比较简便的计算方法，最终形成一套完整的船舶轴系扭振的计算方法，其中包含：
构建船舶轴系的简化模型；
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