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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：

（1）系统认识船舶轴系；

（2）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；

（3）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；

（4）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[[[] Y HORI, et al。 Lateral Vibration of Propeller Shaft Systems。Bulletin of the Marine 

Engineering Society in Japan[J]。 1978(4): 338-344]]。论文网

1。3船舶轴系扭转振动的研究成果

1。4现有的主要几种计算方法的简单介绍

轴系的机构都比较复杂，为了能清晰的了解，在计算轴系振动特性时，我们会将其简化成一个力学模型，方便求解，从现有的研究成果来看，模型的简化主要有两种形式：轴系质量经离散化后集总到许多集中点集总参数模型，还有就是轴系质量沿轴线连续分布的参数模型[[[] 毕永明。 基于有限元法的某集散两用货轮轴系扭振计算。 中国水运（下半月）, 2008, 10: 152—153,156]]。

柴油机轴系扭振计算包括两部分：固有频率计算（即自由振动计算）和强迫振动计算。固有频率计算中，经常使用霍尔茨法和传递矩阵法。在强迫振动计算中使用：近似法（即放大系数法或能量法）；分析法（递推解法，也称推广的霍尔茨法）。

1。4。1固有频率计算中的霍尔茨法和传递矩阵法

霍尔茨法及其延伸发展的传递矩阵法均是一种试凑法，首先假设一个频率，然后进行计算与分析，最终获得固有频率及固有振型。

船舶动力装置轴系中，质量数在十个左右，也有些复杂系统的质量数多达三十个的。有多种方法能对n个质量数的系统的固有频率进行计算，霍尔茨法就是其中一种。这是一种逐次渐进法，直到找到固有频率最接近的数值。虽然霍尔茨法不是一个最好的方法，但它在求出固有频率的同时可以求出系统中各集中质盘中相对振幅和各轴段的弹性力矩，从而得出该固有频率下的对应振型。可见，霍尔茨法仍是一种常用的方法[[[] 王平。 船舶轴系扭振计算方法的研究。  大连海事大学硕士论文。 2002年: 14-17]]。

传递矩阵法把系统分割成一系列简单的具有动力学特性的元件，振动时可以用各元件端点的状态矢量进行表示，各元件两端点的状态矢量关系即各元件的动力特性，用该元件的传递矩阵来表示利用各元件的传递矩阵及系统边界条件，分析得出系统振动特性[[[] 曹旭。 船舶轴系扭振计算的影响因素研究。 大连海事大学硕士学位论文。 2007年: 23-27 ]]。传递矩阵法是在霍尔茨法的基础上发展起来的，非常适用于轴系扭转系统这样的链式系统，得到广泛应用。