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(jìn)器工作原理 2
1.3 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器主要結(jié)構(gòu) 4
1.4 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器研究現(xiàn)狀 6
1.4.1 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器裝配序列規(guī)劃研究現(xiàn)狀 7
1.4.2 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器裝配誤差分析研究現(xiàn)狀 9
1.4.3 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器軸系振動研究現(xiàn)狀 11
1.5 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器研究意義 13
參考文獻(xiàn) 13
第2章 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)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(jìn)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(jìn)和聲搜索算法求解裝配序列規(guī)劃問題 28
2.3.3 算例驗(yàn)證與分析 32
2.4 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器裝配序列規(guī)劃實(shí)例 38
2.4.1 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)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(xiàn) 49
第3章 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)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(jì)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(shí)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(xiàn) 74
第4章 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)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(jìn)器槳轂回轉(zhuǎn)副實(shí)際工況變形問題描述 77
4.3 實(shí)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(shí)際工況下零部件局部變形 81
4.3.3 實(shí)際工況下變形與裝配誤差耦合 81
4.4 實(shí)際工況下全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器槳轂回轉(zhuǎn)副負(fù)載分析 82
4.4.1 離心力負(fù)載 82
4.4.2 水動力負(fù)載 83
4.4.3 實(shí)際工況下槳轂回轉(zhuǎn)副綜合負(fù)載分析 84
4.5 實(shí)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(shí)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(shí)際工況對槳轂結(jié)合面裝配間隙的影響 100
4.6.4 考慮實(shí)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(xiàn) 109
第5章 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器艉軸組件統(tǒng)計(jì)公差優(yōu)化 110
5.1 引言 110
5.2 統(tǒng)計(jì)公差優(yōu)化方法簡介 110
5.3 統(tǒng)計(jì)公差優(yōu)化問題 111
5.4 隨機(jī)試驗(yàn)與多樣本檢驗(yàn)策略 113
5.4.1 基于蒙特卡羅仿真的隨機(jī)試驗(yàn) 113
5.4.2 多樣本檢驗(yàn)策略 114
5.5 統(tǒng)計(jì)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(jì)公差 119
5.6.1 裝配誤差分析 119
5.6.2 統(tǒng)計(jì)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(jì)公差優(yōu)化結(jié)果分析比較 124
5.6.4 基于多樣本檢驗(yàn)策略的統(tǒng)計(jì)公差優(yōu)化結(jié)果分析與討論 126
5.6.5 基于多樣本檢驗(yàn)策略的啟發(fā)式算法統(tǒng)計(jì)優(yōu)化結(jié)果分析與討論 128
5.7 本章小結(jié) 129
參考文獻(xiàn) 129
第6章 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)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(xué)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(jì)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(jì)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(jì)算模型 144
6.3.3 圓錐滾子軸承接觸剛度計(jì)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(jìn)器傳動軸系的動力學(xué)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(xiàn) 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(yàn)材料以及試驗(yàn)裝置 177
7.2.2 試驗(yàn)過程 178
7.2.3 試驗(yàn)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(yàn)樣件及試驗(yàn)裝置 186
7.3.2 試驗(yàn)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(shí)際工況下Ti3SiC2 涂層實(shí)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(yàn)及分析 203
7.6 本章小結(jié) 205
參考文獻(xiàn) 206
第8章 槳轂回轉(zhuǎn)副密封性能分析與統(tǒng)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)際密封性能對比分析 223
8.3.4 考慮實(shí)際工況與不考慮實(shí)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(jì)案例 226
8.4.1 案例背景介紹 226
8.4.2 推進(jìn)器實(shí)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(jì) 239
8.5 本章小結(jié) 242
參考文獻(xiàn) 243
第9章 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)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(jì)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(xué)建模與分析 271
9.4.2 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器艉軸動密封性能分析 275
9.4.3 唇型密封泄漏率試驗(yàn)及結(jié)果分析 276
9.5 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)及溫度場分析與優(yōu)化 281
9.5.1 機(jī)械密封槽型結(jié)構(gòu)模型 282
9.5.2 機(jī)械密封波度與錐度結(jié)構(gòu)模型 283
9.5.3 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)與溫度場分析 284
9.6 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器艉軸機(jī)械密封性能分析 289
9.6.1 機(jī)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(jī)械密封性能的影響 292
9.7 本章小結(jié) 294
參考文獻(xiàn) 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