4。1  轴系扭转振动的激励来源 26

4。2  柴油机曲轴扭振激励分析 26

4。3  柴油机凸轮轴扭振激励分析 29

4。3。1 燃油凸轮轴激励分析 30

4。3。2 配气凸轮轴激励分析 34

4。4 本章小结 40

第五章  柴油机推进轴系的强迫振动计算 41

5。1  推进轴系强迫振动计算原理 41

5。2  扭振引起的附加振动力矩及应力 44

5。2。1 轴段附加力矩的确定 44

5。2。2 轴段扭振应力的确定 45

5。3  强迫振动编程及算例对比 45

5。4  轴系扭转振动的响应计算 47

5。5 本章小结 49

结 论 50

致 谢 51

参考文献 52

第一章  绪论

1。1 课题研究背景

现代社会交通运输中使用最普及的动力机械必属柴油机。它集良好的可靠性、经济 性、动力性于一体，所以长久以来在社会生产活动中占有无法取代的地位。柴油机因为 其工作的周期性，必然会产生较大的振动，所以需要有效的控制其振动的产生及危害[1]。 扭振分析的目的就是振动控制，以获得良好振动性能的结构或装置等，避免扭振所带来 的一系列危害，并提高发动机工作的可靠性、弱化整机振动、消除有害噪声。论文网

船舶柴油机推进轴系，是船舶动力装置的最要组成部分，它由减振器、柴油机、联 轴器、齿轮减速箱、中间轴、螺旋桨等构成。推进轴系的振动最主要为三种：横振、纵 振和扭振，其中各国科研工作者的焦点大多是曲轴轴系的扭转振动,因为其危害最大。柴 油机中最为重要的运动部件就是曲轴，其运动学分析和动力学分析在柴油机设计制造中 拥有核心地位。它作为柴油机的“心脏”不仅承受最大的负载，而且造价也格外昂贵。 曲轴在整个柴油机工作过程中，不停地做着旋转运动，当受到外部干扰力矩的作用时， 会发生微小的小位移。消除外力后，曲轴运转过程中绕轴线的周期性交变转动会越发明 显，并且最终导致了自由扭振。实际运行中，气缸内气体的激振力矩和主要运动部件的 往复惯性力联合作用于曲柄销，导致曲轴发生强迫振动。当干扰力矩的频率和某阶固有 频率相同时，即产生“共振”，“共振”的特点主要是隐藏性、确定性和迸发性 [2]，因此， 多年来一直是科研工作者努力研究改进的方向。另外，轴系发生扭振时,不仅会使曲轴断 裂，同时会破坏其它相配合的设备。扭振问题的加剧会使曲轴、中间轴、螺旋桨轴等轴 段断裂，并且产生剧烈的噪音，这些都将影响船舶的运行效率及安全。

扭转振动造成的危害巨大，对船舶柴油机推进轴系进行扭振分析是至关重要的。一 般的扭振计算大多采用集总参数法简化模型，这种简化一般忽略附属结构的影响，如凸 轮轴、水泵、滑油泵等，所以对凸轮轴等附属部件进行扭转振动分析的学者少之又少。 然而在很多实际问题中，轴段发生破坏的部位恰好处于柴油机的正时齿轮处，这表明了 这些损坏必然与凸轮轴的啮合有着千丝万缕的关系。所以本文在研究扭振的同时还考虑 了凸轮轴的影响，使扭振分析更加严谨，可靠。总体而言，曲轴轴系的扭转振动分析是 柴油机安全设计中必不可缺的。