舰用齿轮箱及推力轴承抗冲击三维数值模拟

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基于有限元分析的舰船推进轴系抗冲击性能研究

第 39 卷第 11A 期 2017 年 11 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 39, No. 11A Nov. , 2017
基于有限元分析的舰船推进轴系抗冲击性能研究
姚胜昶
(苏州信息职业技术学院，江苏苏州 215200)
摘要 : 推进轴系是舰船动力系统的重要部件，决定了舰船动力输出的稳定性和可靠性。在舰船日常运行
1
水下爆炸冲击理论的研究
水下爆炸产生的冲击载荷是造成舰船结构、设备
收稿日期 : 2017 – 09 – 18 作者简介 : 姚胜昶 (1980 – ) ，男，硕士，讲师，研究方向为机械设计制造及其自动化、 PLC 电气控制。
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舰
船
科
学
技
术
第 39 卷
失效的主要原因，为了准确描述舰船推进轴系的抗冲击载荷性能，本节对水下爆炸的冲击载荷进行了详细研究。水下爆炸产生的冲击激励波形较复杂，有形状规则的正弦脉冲波形、锯齿波等 [3] 。爆炸产生的冲击波加速度如图 1 所示。
时，会受到水下爆炸、海浪作用力等动态因素的冲击载荷，导致推进轴系产生振动、变形等问题，进而影响舰船的正常运行。因此，研究动态环境下的舰船推进轴系抗冲击性能有重要意义。本文分析了舰船推进轴系工作时受到的扭振和弯曲振动，研究了舰船结构在水下爆炸下的动态响应，并利用有限元分析技术对高舰船推进轴系的抗冲击性能有重要的理论指导意义。
袭击，产生的爆炸冲击会造成舰船设备和结构的破坏，造成舰船沉没等事故。舰船推进轴系是动力系统的重要部件，决定了舰船的动力性能和使用寿命。当水下爆炸发生时，舰船推进轴系会受到振动和冲击载荷，产生较大的跳动和变形量，甚至引起推进轴系的失效。因此，研究舰船推进轴系的抗冲击性能有重要的军事意义和实际应用价值 [1]。水下爆炸可以分为接触式和非接触式 2 种，其中，接触式水下爆炸直接作用于船舶机械结构上，会

磁力轴承电机的抗冲击仿真计算

磁力轴承电机的抗冲击仿真计算摘要：可控磁悬浮轴承的刚度对系统的稳定性和可用性十分关键，在必须考虑水下爆炸冲击作用的船舰系统中更为重要。

本文使用有限元软件ABAQUS建立了磁力轴承电机组的三维有限元模型，着重分析系统在不同方向的冲击作用下，采用不同刚度的磁悬浮轴承的电机结构的响应，以及轴承-轴之间作用力的变化。

分析结果表明在船舰水下爆炸冲击下，磁悬浮轴承受力与轴承刚度相关。

所得结论对磁悬浮轴承的设计和在船舰上的应用提供了一定参考。

关键词：磁力轴承；冲击；有限元；A Preliminary Finite Element Analysis of the Shock Resistance of a Motor withMagnetic BearingsAbstract：The applications of magnetic bearings on warship equipments and submarine have gained more attentions recently. However, only limited researches have been carried out on the shock resistance of the equipments with magnetic bearings when exposed to underwater shock. The paper presents a finite element analysis of a motor with magnetic bearings subjected to impact loadings. The non-linear finite element package ABAQUS was employed to create the 3D model of the motor and analyze its shock response. Different stiffnesses of the bearings were considered in the FE analysis. The results show that the interactive forces between rotor and bearing vary significantly using magnetic bearings with different stiffness. Further research should be carried out by considering the impact between the rotor and bearings.Key words：finite element method；shock resistance；magnetic bearing0 前言在舰艇轴系中，轴承是其至关重要的组成，确保轴系在各种工况下正常运行，并且应具有隔音、减振、减噪等功能。

船用齿轮箱的有限元振动特性分析和试验

船用齿轮箱的有限元振动特性分析和试验胡磊;杨建国【摘要】主要介绍船用齿轮箱的振动激励力分析、多级齿轮传动系统和箱体的有限元建模，以及箱体表面的振动特性计算，试验验证了模型和计算方法的正确性。

研究表明：有限元分析为齿轮箱振动特性的分析提供了有效的分析方法。

%The analysis of vibration exciting forces for a marine gearbox, the model establishments of a multi-stage gear transmission and the marine gearbox and the vibration characteristics calculation of the gearbox body surface are proved in the paper. The models and the calculation method are verified by the vibration experiment. The finite element analysis is an effective method for the vibration characteristics of the marine gearbox.【期刊名称】《机电设备》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P38-42)【关键词】齿轮箱;振动特性;有限元【作者】胡磊;杨建国【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉 430063; 船舶动力系统运用技术交通行业重点实验室，武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U661.44作为传递动能和连接动力机械的船用齿轮箱广泛应用于船舶动力系统，目前船用齿轮传动系统正朝着高速、重载、轻型自动化和高可靠性方向发展，船用齿轮箱振动特性的研究具有十分重要的意义。

大功率船用齿轮箱输出轴推力瓦润滑及密封结构设计

61工业技术0　引言大功率船舶大多采用中低速柴油机作为动力源，按船舶推进所需的螺旋桨转速设计合适的减速齿轮箱（低速机不需要齿轮箱），工作时桨叶旋转产生的正/倒车轴向推力通过齿轮箱输出轴上的滑动推力瓦传递给与船体刚性连接的齿轮箱壳体上，从而实现船舶的前进或倒退。

齿轮箱输出滑动推力瓦一般设计在输出轴法兰侧，对于采用浸泡方式润滑的输出轴推力瓦，输出轴密封结构的设计对船舶正常使用及日常维护尤为重要。

1　齿轮箱输出轴推力瓦润滑油量设计大功率船用齿轮箱输出轴上的推力瓦一般采用米歇尔滑动轴瓦结构形式，采用巴氏合金的推力瓦设计计算比压要求不大于4Mpa,螺旋桨推力的大小一般由设计院提供。

我司推力瓦根据尺寸不同有相应的推荐润滑油量Q，据此，按公式πZ Q d /8=计算出润滑油进油孔直径d（Q:润滑油推荐流量l/min；Z:进油孔数量；d:进油孔直径mm）;之后，按小孔流量公式（L Q :润滑油实际流量，l/min;Z:进油孔数量;dC ：小孔流量系数，紊流时取0.6~0.61；0A :进油孔面积，mm 2；p ∆：压力差，bar;ρ:润滑油密度，kg/l ，润滑油压一般差取2.5bar）。

2　齿轮箱输出轴密封结构设计2.1　如图为典型大功率船用齿轮箱输出轴推力轴承及密封详细结构大功率船用齿轮箱输出轴推力瓦润滑及密封结构设计侯玉江,毛方元（南京高精船用设备有限公司,南京 211103）摘　要：齿轮箱推力轴瓦采用不间断注入一定压力润滑油浸泡的方式润滑，输出轴密封结构的设计极为关键。

本文提出的船用齿轮箱输出轴瓦密封结构设计方法已经过大量实船验证，为解决输出轴漏油提供了一种可靠的参考方案。

关键词：推力轴瓦；密封；回油孔；当量进油孔直径DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2018.02.052 在齿轮箱工作时，安装输出轴推力瓦（4）的轴瓦油腔（8）内充满润滑油，回箱体的润滑油有三个回路，一部分通过输出轴（1）与输出挡油环（3）的间隙后由箱体回油孔2（7）流入下箱体，第二部分通过油腔下端的回油孔3（10）流入箱体，第三部分通过油腔最上端的箱体回油孔1（5）返回齿轮箱箱体（9）；输出油封（2）用于密封和防尘。

大功率船用齿轮箱耦合非线性动态特性分析及噪声预估_陆波

振　动　与　冲　击第28卷第4期J O U R N A LO FV I B R A T I O NA N DS H O C KV o l .28N o .42009　大功率船用齿轮箱耦合非线性动态特性分析及噪声预估基金项目:国家十一五科技支撑计划资助项目(2006B A F 01B 07-01)和新世纪优秀人才计划(N C E T-05-0766)资助项目收稿日期:2008-05-09　修改稿收到日期:2008-07-15第一作者陆　波男,博士生,1978年4月生陆　波1,2,朱才朝1,宋朝省1,王海霞1(1.重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆　400044;2.西南科技大学制造科学与工程学院,绵阳　621010) 摘　要:对某大型船用齿轮箱的动态特性进行分析,将系统分为传动子系统和结构子系统,通过支撑轴承把两个子系统耦合起来,建立齿轮-轴-轴承-箱体耦合系统三维有限元模型。

在研究斜齿轮接触线变化规律基础上,提出了一种计算斜齿轮时变刚度的方法。

在考虑传动子系统内部激励和外部激励的影响下,对系统动态特性进行了数值仿真,得出了结构子系统各点的振动位移、速度等动态评价指标,以及系统的结构预估噪声,为船用齿轮箱系统动态性能优化提供了理论依据。

关键词:船用齿轮箱;耦合振动;固有特性;动态响应;噪声预估中图分类号:T H 113.1 文献标识码:A 大功率船用齿轮箱装置是船舶轮机系统的重要设备之一,其结构复杂,精度要求很高,且处于重载的运行条件下,综合技术指标远远高于其它船用齿轮箱。

重载齿轮在传动过程中产生较大的振动、噪声和动载荷,有可能导致系统某些环节的失灵或损坏,甚至会导致齿轮系统本身的破坏和故障等。

因此,开展船用大功率齿轮箱动态特性分析、控制齿轮箱系统的振动与噪声,实现船用齿轮系统的动态设计己成为重要的研究课题。

目前关于齿轮箱系统的研究主要集中在齿轮—转子系统动态特性以及齿轮箱体优化减重分析,而通过轴承连接把齿轮-转子系统和箱体系统作为一个整体进行研究涉及较少[1-5]。

舰艇机械设备冲击响应仿真建模计算方法综述

ｌ
１．１
式使用模态叠加法的增景模态叠加法。增最模态叠加法的主要优点是频率和振型是不断变化的以适应系统的瞬态动力特性。与下文中将要提到的伪力法相比，它不需要把非线性项作为伪力进行处理”ｑ１。江国和”ｏ将增量模态叠加法引入到带有限位器的单层隔离系统和浮筏隔振系统的冲击响应计算之中，并与试验结果进行了比较。对于非线性系统，如果把阻尼和刚度矩阵分成线性和非线性２部分，并把非线性部分作为伪力矢量从系统运动微分方程的左边移至右边，使得微分方程的左边仍然具有线性形式，这样仍可采用模态迭加法。Ｊ．ＥｄｗａｒｄＡｌｅｘａｎｄｅｒ采用这一伪力法（Ｐｓｅｕｄｏ—ＦｏｒｃｅＡｐｐｒｏａｃｈ，ＰＦＡ），计算了带有非线性刚度的两自由度系统的冲击响应¨－。１．２动力分析方法（直接积分法）机械设备按其质鼍、弹簧、阻尼系统模型化，根据动力学原理建立运动方程式，进行系统激励和响应计算，根据冲击的性质，又可以分为阶跃速度法、规则形冲击计算和不规则形冲击计算（包括Ｄｕｈａｍｅｌ积分近似计算和相平面图解法等）¨－。这种分析方法，一般适合于单自由度系统或多自由度简单系统的冲击响应理论分析。与模态叠加法相比，直接积分法对线性和非线性系统都适用，且对阻尼矩阵不要求具有解耦特性。常用直接积分方法有线性加速度法、Ｎｅｗｍａｒｋ—Ｂ法、Ｗｉｌｓｏｎ一＠法、Ｈｏｕｂｏｈ法等。就求解方法的适应性而言，线性加速度法和Ｗｉｌｓｏｎ一＠法不如Ｎｅｗｍａｒｋ法，后者计算量比较小，而且数值稳定性容易保证。
ＤｅｓｉｇｎＡｎａｌｙｓｉｓＭｅｔｈｏｄ，
分作为伪力矢量从系统动力学方程的左边移到右边，使得方程左边仍然具有线性形式，这样可采用冲击响应谱方法。Ａｌｅｘａｎｄｅｒ采用这种伪力法计算了带有非线性刚度的两自由度系统的冲击响应。对于输入是时间历程载荷的非线性系统，应用伪力法能很好的实现模态叠加，但输入是冲击谱时，还需要把冲击谱转化成相应的合成时间序列，Ａｌｅｘａｎｄｅｒ给出了合成方法，也指出了合成方法存在的问题¨“＂’。ＤＤＡＭ方法可以分析高阶的破坏模式，但它具有很大的局限性，如只能分析线弹性安装的设备；只能分析设备的线弹性破坏；安装基础的弹性变形的影响、设备重量的影响等必须由试验数据得出；不能考虑临近设备和船体输入对冲击输入的影响；只能考虑单向冲击。针对ＤＤＡＭ方法只能考虑单向冲击的情况，刘建湖推导给出了三维ＤＤＡＭ方法的计算公式，同时，他对各阶模态计算结果的合成方法进行了精度研究，并对密集模态的合成问题进行了讨论。三维ＤＤＡＭ方法能分析三维结构在非冲击方向的耦合响应，但是，ＤＤＡＭ方法不适合于分析以密集模态响应为主的设备冲击强度，ＤＤＡＭ方法是一种近似方法，即使在非密集模态情况下，在一定条件下其合成过程中也能产生４０％的误差旧１。

ANSYS环境中的船舶推进轴系冲击动力学仿真计算

ANSYS环境中的船舶推进轴系冲击动力学仿真计算许庆新1沈荣瀛1臧述升2(1. 上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室，上海，200030，2.上海交通大学动力机械与工程实验室，上海，200030)摘要:本文提出了一种基于ANSYS环境的船舶推进轴系冲击动力学计算的方法。

首先采用有限元方法，把连续轴系离散成由二维梁单元构成的离散质量系统，轴承座处理成弹性约束的边界条件，螺旋桨简化为集中质量，求得轴系弯曲振动的固有频率和固有振型。

然后在垂向加速度冲击输入条件下，求解轴系任意点处的位移响应，以及轴承支承处的冲击应力。

通过一个工程计算实例，说明该方法的适用性。

关键词：推进轴系、冲击响应、仿真计算Simulation of Shock Dynamics of Ship Propulsive Shafting UsingANSYSXU Qingxin1 SHEN Rongying1 ZANG Shusheng2(1.Shanghai Jiaotong University State Key Laboratory of Vibration Shock Noise, Shanghai,200030 2.Shanghai Jiaotong University Power Mechanical Engineering Laboratory,Shanghai, 200030)Abstract : This paper discusses the method of simulation of shock dynamics of ship propulsive shafting by use of ANSYS. According to Finite Element Method, continuous shafting is considered as a discrete mass system in terms of 2D beam element, bearing block is considered as elastic constraint condition, and the propeller is simplified lumped mass, so the natural frequency and natural mode of flexural vibration of shafting can be calculated. Then, shock response of propulsive shafting and shock stress of bearing block under vertical acceleration shock can be computed. Finally, the practical engineering calculation example illustrates the availability of the proposed method.Keywords : propulsive shafting, shock response, simulation computing1 前言：船舶推进轴系是船舶动力系统的一个重要组成部分，它包括从主机输出端推力轴承直到螺旋桨之间的传动轴及轴上附件。

推力瓦块几何参数对推力轴承润滑性能的影响分析

第３１卷第ｌ２期２００９年１２月
舰船科学技术
ＳＨＩＰＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．，２００９
推力瓦块几何参数对推力轴承润滑性能的影响分析
张金国，姚世卫，舒礼伟，疏舒
（１．武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉４３００６４；２．海军驻某地军代表室，湖北武汉４３００６４）
性能。因此，在瓦面工作比压力大的工况下，推力瓦块的变形问题将变得十分突出，其结构参数对轴承动静态性能的影响非常显著，并会严重影响到推力轴承的安全运行。控制瓦块变形、确保润滑油膜的可靠建立，对于大型滑动推力轴承的设计与应用是一项十分重要的工作。长期以来，国内外对轴承在不同载荷下的润滑状态进行了大量的研究。研究主要包括工程应用研究以及理论数值计算２个方面。孙军 ¨ 等分析了当轴受载变形导致轴颈倾斜时，径向滑动轴承的流体动力润滑特性，计算了不同轴载荷情况下，轴承油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦系数。李忠和李白新在对可倾瓦推力轴承中的油膜厚度方程，油膜压力方程，能量方
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐａｄａｎｇｌｅ，ｐａｄｆａｃｅｓｈａｐｅａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｍｓＯＩ１ｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇ’ＳｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｙＣＦＤ，ａｎｄａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｉｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｃｏｎｔｒａｓｔｓｔｈｅａｂｏｖｅ—ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｒｅｓｕｌｔｓ．

船用齿轮箱箱体的有限元模态分析

用绑定约束（ｔｉｅ）。绑定约束（ｔｉｅ）用于将模型中的两个区域（面或节点区域）绑定在一起，使它们之间没有相对运动。该类约束允许绑定两个网格划分不同的区域。在模拟过程中，绑定约束（ｔｉｅ）用来将两个面绑定在一起。此时，在从属面上的节点被约束为与在主控面上距它最接近的点具有相同的运动。对于结构分析，这意味着约束了所有平移自由度，也可以选择旋转自由度［４］。
因此，本文在ＡＢＡＱＵＳ线性摄动步的频率提取分析步里，采用Ｌａｎｃｚｏｓ法计算了齿轮箱箱体的前１０阶约束模态。对箱体的分析采用Ｌａｎｃｚｏｓ法，求解精度高，计算速度较快，是较理想的求解方法。
图４齿轮箱箱体的有限元模型
整个齿轮箱箱体有限元模型共生成单元５４０７７个，节点９２８６４个。表２给出了上下箱体两部分划分单元后的单元数目以及节点数目。
《装备制造技术》２００９年第８期
支持条件等有关，一旦边界条件改变，则系统的固有频率及其对应的振型将随之改变。如果边界条件一定，则系统的固有频率和振型则主要由系统的惯性与弹性来决定。另外，系统的固有特性，还是用振型叠加法求解系统响应的基础。由机械振动理论可知，结构的低阶模态对系统的振动响应的影响较大，而高阶模态由于能量大则可忽略不计［５］。
（５）在进行排放试验室比对前，要根据比对的目的和比对大纲的要求，来确定适用本次比对的数学统计方法。所选的统计方法首先要科学，其次要分析得全面，最后将比对所要达到的目的完全体现出来。
参考文献：［１］ＧＢ１８３５２．３－２００５，轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、
Ⅳ阶段）［Ｓ］．［２］国家认证认可监督管理委员会．质检机构管理知识［Ｍ］．北京：中国
齿轮箱箱体的固有频率如表３所示。

舰船动力轴系冲击响应性能分析

国外对舰船推进动力轴系在冲击载荷作用下的特性已做过许多研究工作，是由于涉及军事秘密，但公开的材料很少，特别是缺乏对舰船推进轴系抗冲击理论体系、分析方法以及实用的抗冲击装置的报道。国内
现代的各类舰船推进轴系，论是从主动力装置无
一
些单位对舰船推进轴系的冲击响应开展了不少工
输出端的推力轴承到螺旋桨之间的传统推进轴系，还
是由主动力轴系及推进轴系组成的整个推进动力轴系，是保证舰船航行能力、动性和安全性最关键的系机统之一，其抗冲击能力直接关系到舰船动力系统的生存能力，舰船抗冲击研究中一个极为重要的研究是
虑轴承动力特性的影响。沈荣瀛等采用有限元与数
值仿真相结合，立了推进轴系冲击响应计算的数学建模型，们把连续轴系离散成由二维梁单元构成的离他
散质量系统，并将轴承处理成弹性约束，轴系每阶模在
ｐｏｕｓｏｈｆｎｒｐｌｉｎｓａｉｇ，ｐｒｐｓｏｌｃｒｃｍｏｏｎｔｉｒｔｏｓｌｔｒｗｅｅａａｙｅｉｇＳＨＡＦＥｔｉｅｅｔｓｏｋｔｏｕｌｉｎｅｅｔｉｔｒａｄｉｓｖｂａｉｎｉｏａｏｒｎｌｚｄｕｓｎＴＦｗｉｄｆｒｎｈｃｈｆｆｒｅｎａａｔｒｏｃｓａｄｐｒｍｅｅｓ，ａｄｅｆｃｓｏｈｔｕｔｒｌｄｓｇｒｍｅｅｓｏｈｈｐｓｆｉｙｔｍｎｔｅｓｃｅｐｎｅｎｆｅｔｆｔｅｓｒｃｕａｅｉｎｐａａｔｒｆｔｅｓｉｈａｎｇｓｓｅｏｈｈｏｋｒｓｏｓｔｗｅｅａａｙｅｒｎｌｚｄ．Ｔｈｅｕｔｈｗｅｈｔｔｈｐｐｗｅｈｆｉｇｓｓｅｈｓａｌｒｅｓｌｃｍｅｔｕｄｒｔｅａｔｎｏｈｅｒｓｌｓｓｏｄｔａｈｅｓｉｏｒｓａｎｙｔｍａａｇｒｄｉｐａｅｎｎｅｈｃｉｆｔｅｔｏｂｓｈｃａｅｓｏｋ，ＳｒｔｅｔｏｓｅｐａｄｔｈｈｃｈｒｃｅｆｓｉｏｒｓａｉｇｓｓｅｒｎｅｉｎｉｒｅｏＯｍｏｅａｔｎｉｎｍｕｔｂｉｏｔｅｓｏｋｃａａｔｒｏｈｐｐｗｅｈｆｎｙｔｍｓｄｕｉｇｄｓｇｎｏｄｒｔｔ

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３ＤＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｈｏｃｋＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＷａｒｓｈｉｐＧｅａｒｂｏｘｅｓａｎｄＴｈｒｕｓｔＢｅａｒｉｎｇｓ
作者简介：程潇欧（１９８８一），女，硕士生。研究方向：水下爆炸载荷及舰艇防护理论。Ｅ．ｍａｉｌ：ｈａｒｂｉｎｃｘｏ＠１２６．ＣＯＢ
聂方（１９８０一），女，硕士，工程师。研究方向：船舶工程通信作者：程潇欧
击问题，其冲击源主要有２类：第１类为接触爆炸，
接触爆炸不仅会对舰船结构本身造成损伤，同时
收稿日期：２０１３１３ — ０８ — ２２０９：１５
基金项目：牵引动力国家重点实验室资助项目（ＴＰＬ１１０８）
齿轮传动轴辐板部位、大齿轮传动轴轴承座、加载
基座上的支撑板结构、下箱体箱壁交叉处以及下箱体与上箱体搭接侧壁位置处等齿轮箱的抗冲击危险区域，发现了舰用齿轮箱的抗冲击薄弱环节。在此基础上，针对齿轮箱结构的薄弱部位进行了抗冲击改进计算，通过对比分析发现，适当增加危险区域的板厚能保证在设备质量仅微量增加的前提下显著提高舰用齿轮箱的抗冲击能力。
摘要：采用动态设计分析方法对舰用齿轮箱和推力轴承进行抗冲击性能分析，同时创新性地引入质量控制领
域中的３准则思想，基于齿轮箱和推力轴承冲击作用响应确定齿轮箱和推力轴承的抗冲击危险区域，针对大齿轮传动轴轴承、轴承座、大齿轮传动轴辐板部位、下箱体箱壁交叉处等抗冲击的薄弱环节和危险区域进行结
ｗａｒｓｈｉｐｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄｉｔａｌｓｏｓｅｒｖｅｓａｓａｇｏｏｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｗａｒｓｈｉｐｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｔｅｒｍｓｏｆｓｈｏｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅａｒｂｏｘ；ｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇ；ｓｈｏｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｄｙｎａｍｉｃｄｅｓｉｇｎａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ；ｄａｎｇｅｒｏｕｓａｒ —
８６
中
国
舰
船
研
究
第８卷
齿轮箱在爆炸冲击载荷作用下的动态响应，并首次引入３口准则对仿真数据进行筛选，有效减小了数值计算过程中产生的累积误差，据此，确定了大
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６，
构优化设计，并与原结构进行对比分析。结果显示，适当增加危险区域的板厚，在设备质量仅微量增加的前提
下可显著提高舰用齿轮箱的抗冲击能力，所采用的评估体系和流程适用于舰船所有设备的抗冲击性能预测与
ｓｅａｒｃｈｏｎｉｍｐｕｌｓｉｖｅｒｒｅｓｐｏｎｓｅｂｅｔｗｅｅｎａｓｉｎｇｌｅ－ｈｕｌｌ
第８卷第５期
２０１３年１０月
中
国
舰
船
研
究
Ｖｏ１．８Ｎｏ．５０ｃｔ．２０ｌ３
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｉｐＲｅｓｅａｒｃｈ
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７３ — ３１８５．２０１３．０５．０１４网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｅｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／４２．１７５５．ＴＪ．２０１３０８２２．０９１５．０１４．ｈｔｍｌ
２ＣｈｉｎａＳｈｉｐＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＡｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｓｈｏｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｗａｒｓｈｉｐｇｅａｒｂｏｘａｎｄｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｄｅｓｉｇｎａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ，ａｎｏｖｅｌｃｏｎｃｅｐｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｄａｎｇｅｒａｒｅａｏｆｇｅａｒｂｏｘｅｓａｎｄｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇｓｕｎｄｅｒｉｍｐａｃｔｓ，ｉ．ｅ．，ｅｍｐｌｏｙｉｎｇｔｈｅ３ａｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓｔｈａｔａｒｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｌｙａｐ— ｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｉｅｆｌｄ．ＢｙｄｏｉｎｇＳＯ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｃａｎｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｃｃｏｒｄ — ｉｎｇｌｙｏｎｔｈｅｖｕｌｎｅｒａｂｌｅｓｐｏｔｓｏｆｌａｒｇｅｇｅａｒｓｈａｆｔｂｅａｒｉｎｇｓ，ｂｅａｒｉｎｇｃｈｏｃｋｓ，ｌａｒｇｅｇｅａｒｓｈａｔｆｗｅｂｐｌａｔｅｓ，ａｎｄｌｏｗｅｒｂｅａｒｉｎｇｂｏｘｗａｌｌｉｎｆａｌｌｓ．Ａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｓｔｈｅｎｍａｄｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．
参考文献：
［１］刘兴永，朱枫，计方．单双壳体潜艇冲击响应对比研
究［Ｊ］．传感器与微系统，２０１０，２９（９）：４５ — ４７，５０．
ＬＩＵＸｉｎｇｙｏｎｇ，ＺＨＵＦｅｎｇ，ＪＩＦａｎｇ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｒｅ —
评估。
关键词：齿轮箱；推力轴承；抗冲击；动态设计分析方法；危险区域；判断准则；优化设计
中图分类号：Ｕ６６４．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３—３１８５（２０１３）０５—８１ —０６
ｅａ；ｊｕｄｇｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ
０引
士Ｉ＝１
击，以及发射自身武器ｔ－，ｔ由反冲击造成的冲击。
舰艇在其服役期内必然会面临各种各样的冲
ＣＨＥＮＧＸｉａｏｏｕ１，ＮＩＥＦａｎ
１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ
Ｏｖｅｒａｌｌ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｓｈｏｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆａｌｌ
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