船舶传动系统结构振动控制技术的研究.pdfVIP

船舶传动系统结构振动控制技术研究 童宗鹏 1，周文建 1，王国治2 ，沈建平 1 （1 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 上海 200090 ；2 江苏科技大学 镇江 212003 ） 摘要：柴油机推进系统是船舶广泛采用的动力系统，现有的传动系统振动分析侧重 于轴系扭转振动，主要针对轴系的安全性，没有考虑结构振动的影响，也没有考虑 振动能量沿轴系的传递和衰减，缺乏专业的计算分析方法。论文以典型的柴油机推 进系统为研究对象，采用高弹性连轴器、橡胶隔振器等元件进行传动系统结构振动 控制技术研究，建立了柔性传动系统结构振动的虚拟仿真计算方法。 关键词：船舶，传动系统，振动控制，虚拟仿真计算 引言 船舶推进传动系统的振动从根本上说，来自于发动机及其传动部件的运动学与动力学特 性。当发动机及其传动部件处于隔振状态时，船舶推进系统的振动还与隔振系统的耦合情况 有关。以往对船舶推进系统的动力学特性进行研究时，大多采用基于集中质量系统的计算分 析法[1] 。该方法对于简单传动系统运动规律的描述具有一定的准确性，利用现代的计算机技 术可以方便地得到其各种振动特性。 然而，船舶推进传动系统是一个包含着各种传动机构以及减振装置的复杂结构。在研究 其整体的动力学特性时，由于传动关系的复杂性加上各种结构的振动耦合，基于集中质量系 统的计算分析法难以准确描述传动系统及其部件的振动响应规律。国内迄今还没有相关的计 算规范或指导性文件，尤其是传动系统结构振动控制技术研究。因此，基于计算机的仿真技 术就成为探索传动系统结构振动控制设计的新途径。 论文以十一五船舶基础科研任务为目标，针对船舶推进的典型形式双机并车传动系 统，采用近年来流行的虚拟仿真技术，在三维实体的参数化建模基础上，模拟船舶推进动力 的多种运行工况，仿真分析传动系统的弹性元件刚度参数 （隔振器刚度、高弹联轴节的刚度） 对船舶传动系统结构振动特性的影响，建立了柔性传动系统结构振动的计算方法，为进一步 探索船舶传动系统的减振技术奠定基础。由于论文篇幅有限，试验及其结果另有论文作详细 介绍。 1 基本理论 利用虚拟仿真技术，对柔性传动系统的运动学与动力学特性进行仿真分析，其理论建立 在多体系统动力学和弹性结构力学的基础上。多体系统动力学是在经典力学基础上产生的新 学科分支，在经典刚体系统动力学的基础上，经历了多刚体系统动力学与计算多体系统动力 学两个发展阶段，其理论迄今已经趋于成熟。 在计算多体动力学理论中，所采用的坐标系是笛卡儿坐标系。体的位置用三个笛卡儿坐 标 y z ,, x 、 、 来表示，体的方位角用三个欧拉角（ ）来表示，即： x           p y a  （1）         z      体i 的整体坐标用如下形式来表示： p   qi i （2 ）    a i   基于这种整体坐标的选择，体的线速度和角速度的表示如下为： 