目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 海洋工況介紹 1
1.2 全回轉(zhuǎn)推進器工作原理 2
1.3 全回轉(zhuǎn)推進器主要結(jié)構(gòu) 4
1.4 全回轉(zhuǎn)推進器研究現(xiàn)狀 6
1.4.1 全回轉(zhuǎn)推進器裝配序列規(guī)劃研究現(xiàn)狀 7
1.4.2 全回轉(zhuǎn)推進器裝配誤差分析研究現(xiàn)狀 9
1.4.3 全回轉(zhuǎn)推進器軸系振動研究現(xiàn)狀 11
1.5 全回轉(zhuǎn)推進器研究意義 13
參考文獻 13
第2章 全回轉(zhuǎn)推進器裝配序列規(guī)劃 18
2.1 引言 18
2.2 裝配序列規(guī)劃問題及其模型 19
2.2.1 裝配序列規(guī)劃問題簡介 19
2.2.2 裝配序列規(guī)劃模型 20
2.3 基于改進和聲搜索算法的裝配序列規(guī)劃方法 25
2.3.1 和聲搜索算法簡介 25
2.3.2 改進和聲搜索算法求解裝配序列規(guī)劃問題 28
2.3.3 算例驗證與分析 32
2.4 全回轉(zhuǎn)推進器裝配序列規(guī)劃實例 38
2.4.1 全回轉(zhuǎn)推進器概述 38
2.4.2 子裝配體分解方法概述 41
2.4.3 關(guān)鍵部件的裝配序列求解 43
2.5 本章小結(jié) 48
參考文獻 49
第3章 全回轉(zhuǎn)推進器弧齒錐齒輪裝配誤差分析 50
3.1 引言 50
3.2 傳統(tǒng)裝配誤差建模方法 50
3.2.1 極值法 50
3.2.2 統(tǒng)計法 51
3.2.3 三維公差分析方法 51
3.3 局部并聯(lián)尺寸鏈裝配誤差建模方法 53
3.3.1 局部并聯(lián)尺寸鏈介紹 53
3.3.2 第一類局部并聯(lián)尺寸鏈求解方法 56
3.3.3 第二類局部并聯(lián)尺寸鏈求解方法 58
3.4 實例分析 62
3.4.1 弧齒錐齒輪箱裝配功能要求 63
3.4.2 并聯(lián)尺寸鏈求解過程 64
3.4.3 結(jié)果比較分析 71
3.5 本章小結(jié) 73
參考文獻 74
第4章 全回轉(zhuǎn)推進器槳轂回轉(zhuǎn)副裝配誤差分析 77
4.1 引言 77
4.2 全回轉(zhuǎn)推進器槳轂回轉(zhuǎn)副實際工況變形問題描述 77
4.3 實際工況下裝配誤差建模 79
4.3.1 基于修正雅可比模型的裝配體公差建模 79
4.3.2 實際工況下零部件局部變形 81
4.3.3 實際工況下變形與裝配誤差耦合 81
4.4 實際工況下全回轉(zhuǎn)推進器槳轂回轉(zhuǎn)副負載分析 82
4.4.1 離心力負載 82
4.4.2 水動力負載 83
4.4.3 實際工況下槳轂回轉(zhuǎn)副綜合負載分析 84
4.5 實際工況下槳轂回轉(zhuǎn)副槳轂結(jié)合面表面形變及裝配間隙 87
4.5.1 螺旋槳有限元模型的建立 87
4.5.2 有限元分析結(jié)果 90
4.5.3 槳轂結(jié)合面實際工況變形與裝配誤差耦合 91
4.6 面向?qū)嶋H工況的槳轂回轉(zhuǎn)副裝配誤差建模 92
4.6.1 裝配誤差分析 93
4.6.2 不同工況螺旋槳槳轂結(jié)合面的性能 96
4.6.3 實際工況對槳轂結(jié)合面裝配間隙的影響 100
4.6.4 考慮實際工況以及裝配誤差對槳轂結(jié)合面裝配間隙的影響 104
4.7 本章小結(jié) 108
參考文獻 109
第5章 全回轉(zhuǎn)推進器艉軸組件統(tǒng)計公差優(yōu)化 110
5.1 引言 110
5.2 統(tǒng)計公差優(yōu)化方法簡介 110
5.3 統(tǒng)計公差優(yōu)化問題 111
5.4 隨機試驗與多樣本檢驗策略 113
5.4.1 基于蒙特卡羅仿真的隨機試驗 113
5.4.2 多樣本檢驗策略 114
5.5 統(tǒng)計公差優(yōu)化方法 116
5.5.1 布谷鳥搜索算法 117
5.5.2 遺傳算法 118
5.5.3 粒子群優(yōu)化算法 119
5.6 艉軸組件統(tǒng)計公差 119
5.6.1 裝配誤差分析 119
5.6.2 統(tǒng)計公差優(yōu)化結(jié)果分析比較 122
5.6.3 基于不同策略的統(tǒng)計公差優(yōu)化結(jié)果分析比較 124
5.6.4 基于多樣本檢驗策略的統(tǒng)計公差優(yōu)化結(jié)果分析與討論 126
5.6.5 基于多樣本檢驗策略的啟發(fā)式算法統(tǒng)計優(yōu)化結(jié)果分析與討論 128
5.7 本章小結(jié) 129
參考文獻 129
第6章 全回轉(zhuǎn)推進器軸系動態(tài)特性分析與建模 132
6.1 引言 132
6.2 圓錐滾子軸承潤滑特性分析 133
6.2.1 滾動體與內(nèi)外滾道之間彈流潤滑數(shù)學模型的建立 133
6.2.2 滾動體與內(nèi)外滾道之間彈流潤滑的數(shù)值計算 136
6.2.3 滾動體與內(nèi)外滾道之間彈流潤滑分析 138
6.3 圓錐滾子軸承綜合剛度計算模型的建立 141
6.3.1 圓錐滾子軸承綜合剛度理論基礎(chǔ) 142
6.3.2 圓錐滾子軸承油膜剛度計算模型 144
6.3.3 圓錐滾子軸承接觸剛度計算模型 150
6.3.4 滾動軸承綜合剛度及其影響因素分析 152
6.4 全回轉(zhuǎn)推進器傳動軸系的動力學建模及功率流優(yōu)化 154
6.4.1 傳動軸系振動模型 155
6.4.2 傳動軸系自由振動 156
6.4.3 傳動軸系諧響應(yīng)分析 158
6.4.4 傳動軸系的功率流分析優(yōu)化 163
6.5 本章小結(jié) 173
參考文獻 173
第7章 服役工況下槳轂結(jié)合面微動磨損分析 175
7.1 引言 175
7.2 表面形貌對槳轂結(jié)合面微動磨損的影響 177
7.2.1 試驗材料以及試驗裝置 177
7.2.2 試驗過程 178
7.2.3 試驗結(jié)果與分析 180
7.3 潤滑條件對槳轂結(jié)合面微動磨損的影響 185
7.3.1 試驗樣件及試驗裝置 186
7.3.2 試驗結(jié)果與分析 187
7.4 表面涂層對槳轂結(jié)合面微動磨損的影響 192
7.4.1 涂層常用材料 192
7.4.2 常用涂層的制備方法 193
7.4.3 實際工況下Ti3SiC2 涂層實例分析 197
7.5 新制備工藝對槳轂結(jié)合面微動磨損的影響 202
7.5.1 3D 打印技術(shù)制備銅合金的發(fā)展現(xiàn)狀 202
7.5.2 制備工藝 203
7.5.3 微動磨損試驗及分析 203
7.6 本章小結(jié) 205
參考文獻 206
第8章 槳轂回轉(zhuǎn)副密封性能分析與統(tǒng)計公差優(yōu)化 210
8.1 引言 210
8.2 槳轂回轉(zhuǎn)副裝配間隙分析與統(tǒng)計公差優(yōu)化方法 210
8.2.1 槳轂回轉(zhuǎn)副裝配間隙分析 210
8.2.2 槳轂回轉(zhuǎn)副統(tǒng)計公差優(yōu)化方法 213
8.3 基于裝配間隙的槳轂回轉(zhuǎn)副密封性能預(yù)測與優(yōu)化 215
8.3.1 基于裝配間隙的槳轂回轉(zhuǎn)副密封性能預(yù)測模型 215
8.3.2 基于統(tǒng)計公差分析的槳轂回轉(zhuǎn)副密封性能優(yōu)化模型 220
8.3.3 優(yōu)化前后不同工況下實際密封性能對比分析 223
8.3.4 考慮實際工況與不考慮實際工況優(yōu)化結(jié)果對比分析 225
8.4 槳轂回轉(zhuǎn)副組件公差優(yōu)化設(shè)計案例 226
8.4.1 案例背景介紹 226
8.4.2 推進器實際工況與內(nèi)部零部件受力分析 228
8.4.3 槳轂結(jié)合面間隙分析與密封性能預(yù)測 234
8.4.4 槳轂回轉(zhuǎn)副裝配體三維公差優(yōu)化設(shè)計 239
8.5 本章小結(jié) 242
參考文獻 243
第9章 全回轉(zhuǎn)推進器艉軸動密封分析與裝配參數(shù)優(yōu)化 244
9.1 引言 244
9.2 唇型油封熱力耦合分析 244
9.2.1 唇型油封工作原理 245
9.2.2 唇型油封有限元模型的建立 246
9.2.3 唇型油封熱力耦合模型的建立 253
9.3 唇型油封線接觸彈流潤滑性能研究 258
9.3.1 彈流潤滑理論及油膜形成原理 258
9.3.2 潤滑脂Reynolds 方程的推導(dǎo) 259
9.3.3 潤滑脂Reynolds 方程的求解方法 264
9.3.4 計算結(jié)果及分析 267
9.4 唇型油封動密封性能研究 270
9.4.1 唇型油封泄漏率數(shù)學建模與分析 271
9.4.2 全回轉(zhuǎn)推進器艉軸動密封性能分析 275
9.4.3 唇型密封泄漏率試驗及結(jié)果分析 276
9.5 機械密封結(jié)構(gòu)及溫度場分析與優(yōu)化 281
9.5.1 機械密封槽型結(jié)構(gòu)模型 282
9.5.2 機械密封波度與錐度結(jié)構(gòu)模型 283
9.5.3 機械密封結(jié)構(gòu)與溫度場分析 284
9.6 全回轉(zhuǎn)推進器艉軸機械密封性能分析 289
9.6.1 機械密封極端環(huán)境下密封性能 289
9.6.2 裝配參數(shù)同軸度對機械密封性能的影響 292
9.7 本章小結(jié) 294
參考文獻 295
附錄 某石油鉆井平臺作業(yè)工況下動力定位數(shù)值仿真完整數(shù)據(jù) 297