全回转推进器装配性能分析与优化

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 海洋工况介绍 1
1.2 全回转推进器工作原理 2
1.3 全回转推进器主要结构 4
1.4 全回转推进器研究现状 6
1.4.1 全回转推进器装配序列规划研究现状 7
1.4.2 全回转推进器装配误差分析研究现状 9
1.4.3 全回转推进器轴系振动研究现状 11
1.5 全回转推进器研究意义 13
参考文献 13
第2章 全回转推进器装配序列规划 18
2.1 引言 18
2.2 装配序列规划问题及其模型 19
2.2.1 装配序列规划问题简介 19
2.2.2 装配序列规划模型 20
2.3 基于改进和声搜索算法的装配序列规划方法 25
2.3.1 和声搜索算法简介 25
2.3.2 改进和声搜索算法求解装配序列规划问题 28
2.3.3 算例验证与分析 32
2.4 全回转推进器装配序列规划实例 38
2.4.1 全回转推进器概述 38
2.4.2 子装配体分解方法概述 41
2.4.3 关键部件的装配序列求解 43
2.5 本章小结 48
参考文献 49
第3章 全回转推进器弧齿锥齿轮装配误差分析 50
3.1 引言 50
3.2 传统装配误差建模方法 50
3.2.1 极值法 50
3.2.2 统计法 51
3.2.3 三维公差分析方法 51
3.3 局部并联尺寸链装配误差建模方法 53
3.3.1 局部并联尺寸链介绍 53
3.3.2 **类局部并联尺寸链求解方法 56
3.3.3 第二类局部并联尺寸链求解方法 58
3.4 实例分析 62
3.4.1 弧齿锥齿轮箱装配功能要求 63
3.4.2 并联尺寸链求解过程 64
3.4.3 结果比较分析 71
3.5 本章小结 73
参考文献 74
第4章 全回转推进器桨毂回转副装配误差分析 77
4.1 引言 77
4.2 全回转推进器桨毂回转副实际工况变形问题描述 77
4.3 实际工况下装配误差建模 79
4.3.1 基于修正雅可比模型的装配体公差建模 79
4.3.2 实际工况下零部件局部变形 81
4.3.3 实际工况下变形与装配误差耦合 81
4.4 实际工况下全回转推进器桨毂回转副负载分析 82
4.4.1 离心力负载 82
4.4.2 水动力负载 83
4.4.3 实际工况下桨毂回转副综合负载分析 84
4.5 实际工况下桨毂回转副桨毂结合面表面形变及装配间隙 87
4.5.1 螺旋桨有限元模型的建立 87
4.5.2 有限元分析结果 90
4.5.3 桨毂结合面实际工况变形与装配误差耦合 91
4.6 面向实际工况的桨毂回转副装配误差建模 92
4.6.1 装配误差分析 93
4.6.2 不同工况螺旋桨桨毂结合面的性能 96
4.6.3 实际工况对桨毂结合面装配间隙的影响 100
4.6.4 考虑实际工况以及装配误差对桨毂结合面装配间隙的影响 104
4.7 本章小结 108
参考文献 109
第5章 全回转推进器艉轴组件统计公差优化 110
5.1 引言 110
5.2 统计公差优化方法简介 110
5.3 统计公差优化问题 111
5.4 随机试验与多样本检验策略 113
5.4.1 基于蒙特卡罗仿真的随机试验 113
5.4.2 多样本检验策略 114
5.5 统计公差优化方法 116
5.5.1 布谷鸟搜索算法 117
5.5.2 遗传算法 118
5.5.3 粒子群优化算法 119
5.6 艉轴组件统计公差 119
5.6.1 装配误差分析 119
5.6.2 统计公差优化结果分析比较 122
5.6.3 基于不同策略的统计公差优化结果分析比较 124
5.6.4 基于多样本检验策略的统计公差优化结果分析与讨论 126
5.6.5 基于多样本检验策略的启发式算法统计优化结果分析与讨论 128
5.7 本章小结 129
参考文献 129
第6章 全回转推进器轴系动态特性分析与建模 132
6.1 引言 132
6.2 圆锥滚子轴承润滑特性分析 133
6.2.1 滚动体与内外滚道之间弹流润滑数学模型的建立 133
6.2.2 滚动体与内外滚道之间弹流润滑的数值计算 136
6.2.3 滚动体与内外滚道之间弹流润滑分析 138
6.3 圆锥滚子轴承综合刚度计算模型的建立 141
6.3.1 圆锥滚子轴承综合刚度理论基础 142
6.3.2 圆锥滚子轴承油膜刚度计算模型 144
6.3.3 圆锥滚子轴承接触刚度计算模型 150
6.3.4 滚动轴承综合刚度及其影响因素分析 152
6.4 全回转推进器传动轴系的动力学建模及功率流优化 154
6.4.1 传动轴系振动模型 155
6.4.2 传动轴系自由振动 156
6.4.3 传动轴系谐响应分析 158
6.4.4 传动轴系的功率流分析优化 163
6.5 本章小结 173
参考文献 173
第7章 服役工况下桨毂结合面微动磨损分析 175
7.1 引言 175
7.2 表面形貌对桨毂结合面微动磨损的影响 177
7.2.1 试验材料以及试验装置 177
7.2.2 试验过程 178
7.2.3 试验结果与分析 180
7.3 润滑条件对桨毂结合面微动磨损的影响 185
7.3.1 试验样件及试验装置 186
7.3.2 试验结果与分析 187
7.4 表面涂层对桨毂结合面微动磨损的影响 192
7.4.1 涂层常用材料 192
7.4.2 常用涂层的制备方法 193
7.4.3 实际工况下Ti3SiC2 涂层实例分析 197
7.5 新制备工艺对桨毂结合面微动磨损的影响 202
7.5.1 3D 打印技术制备铜合金的发展现状 202
7.5.2 制备工艺 203
7.5.3 微动磨损试验及分析 203
7.6 本章小结 205
参考文献 206
第8章 桨毂回转副密封性能分析与统计公差优化 210
8.1 引言 210
8.2 桨毂回转副装配间隙分析与统计公差优化方法 210
8.2.1 桨毂回转副装配间隙分析 210
8.2.2 桨毂回转副统计公差优化方法 213
8.3 基于装配间隙的桨毂回转副密封性能预测与优化 215
8.3.1 基于装配间隙的桨毂回转副密封性能预测模型 215
8.3.2 基于统计公差分析的桨毂回转副密封性能优化模型 220
8.3.3 优化前后不同工况下实际密封性能对比分析 223
8.3.4 考虑实际工况与不考虑实际工况优化结果对比分析 225
8.4 桨毂回转副组件公差优化设计案例 226
8.4.1 案例背景介绍 226
8.4.2 推进器实际工况与内部零部件受力分析 228
8.4.3 桨毂结合面间隙分析与密封性能预测 234
8.4.4 桨毂回转副装配体三维公差优化设计 239
8.5 本章小结 242
参考文献 243
第9章 全回转推进器艉轴动密封分析与装配参数优化 244
9.1 引言 244
9.2 唇型油封热力耦合分析 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 唇型油封热力耦合模型的建立 253
9.3 唇型油封线接触弹流润滑性能研究 258
9.3.1 弹流润滑理论及油膜形成原理 258
9.3.2 润滑脂Reynolds 方程的推导 259
9.3.3 润滑脂Reynolds 方程的求解方法 264
9.3.4 计算结果及分析 267
9.4 唇型油封动密封性能研究 270
9.4.1 唇型油封泄漏率数学建模与分析 271
9.4.2 全回转推进器艉轴动密封性能分析 275
9.4.3 唇型密封泄漏率试验及结果分析 276
9.5 机械密封结构及温度场分析与优化 281
9.5.1 机械密封槽型结构模型 282
9.5.2 机械密封波度与锥度结构模型 283
9.5.3 机械密封结构与温度场分析 284
9.6 全回转推进器艉轴机械密封性能分析 289
9.6.1 机械密封极端环境下密封性能 289
9.6.2 装配参数同轴度对机械密封性能的影响 292
9.7 本章小结 294
参考文献 295
附录 某石油钻井平台作业工况下动力定位数值仿真完整数据 297