一种船用摇摆设备设计封存鸿汇报.pptx

一种船用摇摆设备的设计2019/5/30报告人：黄开鸿导师：姜胜强副教授院系：机械工程学院班级：机设五班学号：2015500703

目录1、研究背景2、方案确定及研究内容4、摇摆台的三维建模5、相关二维图纸3、关键零部件设计计算6、总结

研究背景

图1船舶在海上的摇摆3船舶电力推进系统最关键的部件是驱动电机，电机主轴采用滑动轴承支撑，其性能好坏直接影响船舶推进系统的工作性能。船舶在风浪中前行必将造成船身的摇摆，这则会导致滑动轴承工作环境为：1.工况恶劣，存在不同程度的横纵摇摆2.油温↑→润滑粘度↓→油膜厚度↓→轴承寿命↓

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研究背景

船用摇摆设备应运而生，利用摇摆试验台模拟船舶受海上风浪作用而产生的横摇，对舰船仪器设备进行可靠性检测和测试，保证船舶上的设备能在复杂的工况下稳定工作。图2进行摇摆实验的船用轴承

1方案二是电机带动减速箱，再通过曲柄摇杆机构带动摇篮架往复运动，模拟船舶摇摆姿势。5

方案确定及设计内容

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一、方案列举

方案一是通过电机带动减速箱然后输出转矩，带动摇篮架，然后通过控制系统控制摇篮架进行往复运动，以此来模拟船舶的摇摆运动。图3方案一草图图4方案二草图

(1）方案一的优缺点：优点是传动部分设计结构简单，传动效率高，可采用廉价的三相交流电机。缺点是必须给电机设置相应的控制系统，电机必须要在特定的时刻完成正反转转换，对控制部分要求高。6

方案确定及设计内容

3方案三是通过分别控制若干个液压缸的行程，达到控制试验台姿态的目的，模拟船舶的摇摆运动。

二、方案对比及选择

图5方案三草图

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方案确定以及研究内容

(2）方案二的优缺点：优点是不需设置特别复杂的控制系统。缺点是结构相对于第一个方案更加复杂，使用了曲柄连杆机构，对各个杆的强度要求较高，并且曲柄连杆结构具有急回特性，在传动到一定角度时会产生明显震荡，影响实验台稳定性，造成实验结果不准确。(3）方案三的优缺点：优点是可以实现横摇和纵摇并可实现多角度摇摆且控制角度精准。缺点是相比于第二种方案，结构更为复杂，对单个液压缸强度要求高，需要复杂的液压控制系统对每个液压缸进行单独控制。对比三个方案，方案一结构设计更为简单，传动效率高，可采用廉价的三相异步电机，并且编程容易，使用简单。故选择第一个方案：通过电机带动减速箱输出转矩，带动摇篮架进行往复运动。

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方案确定及设计内容

三、设计内容

设计相关技术指标为：（1）横摇最大角度40度;（2）摇摆周期为10s;（3）尽可能保证运动平稳。结构上，主要有两个方面的设计，分别是摇篮架和摇摆实验台的底架，其中摇篮架是装置中进行摇摆的部分，摇摆实验台的底架是不动的部分。电机传送扭矩给主轴，主轴与摇篮架刚性连接，从而带动摇篮架往复摆动。其中，摇摆试验台上的底架上需要有能支承传动轴的滑动轴承，轴和滑动轴承需要进行详细设计计算。图6摇摆台示意草图

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方案确定及设计内容

四、方案细化

主传动装置主驱动装置摇篮架摇篮底架表针表盘方向控制装置被试轴承

关键零部件的设计计算10一、电动机的选型1、在所给参数下，摇篮架及船用轴承绕主轴左右摇摆，其摇摆的位置示意图及摇摆过程中速度随位置的变化如下图所示。图7位置示意图图8速度变化图由能量守恒定理，并且在满足摇摆试验台运动的极端情况下设定安全系数以让电机功率达到满足摇摆试验台的运动要求，求得满足运动要求的所需功率。

关键零部件的设计计算112、考虑在传动系统中传动的功率损耗，定出所需电机的功率为3.24KW，故选用电动机的额定功率为4KW。符合这一要求的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min,对这些电机的容量进行比较，如下图：图9电机方案图由图5电机方案图考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及成本，可见第二种方案较为合理，因此选择型号为Y132M1-6的电动机。

关键零部件的设计计算12二、传动比分配1.计算总传动比：2.分配V带传动和减速器的传动比设V带传动的传动比,则减速器的传动比V带传动的传动比,则减速器的传动比为：3.减速器分配到的传动比为200，根据该传动比数据与电机的额定功率选用蜗轮蜗杆型减速器，型号为WPEA