船用螺旋桨叶片四坐标数控砂带磨削自动编
程技术的研究
重庆大学硕士学位论文
学生姓名：吴建强
指导教师：黄云教授
专 业：机械制造及其自动化
学科门类：工学
重庆大学机械工程学院
二O一一年四月
Study on the Automatic Programming Technology of Four-axis NC Belt Grinding for Marine Propeller Blade
A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master Engineering
By
Wu Jian-Qiang
Supervised by Prof. Huang Yun
Major: Mechanical Manufacturing and Automation
College of mechanical and Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China
April 2011
摘要
船用螺旋桨叶片是由自由曲面组成的，而对它的加工一直是一个难题，传统的加工方法一般是先对叶片进行铣削加工，然后再进行人工抛磨，这严重影响了螺旋桨叶片的加工精度及效率，同时工人的工作环境也极其的恶劣。根据螺旋桨叶片的加工现状，本文以数控砂带磨床在船用螺旋桨叶片加工中的工程应用为背景，采用ACIS几何平台，深入研究了船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削自动编程技术。本文的主要内容包括以下方面。
本文首先对标准文件格式IGES和ACIS格式SAT进行了深入的剖析，建立了IGES文件和SAT文件的相互转换接口，并在此基础上完成了叶片模型的导入，然后对叶片模型的待加工面进行了提取, 生成了等距面。根据船用螺旋桨叶片的曲面特性，在等距面上采用参数线法生成了叶片砂带磨削的切削行轨迹线，并对磨削轨迹线的离散和节点获取算法进行了研究，采用参数线的差分算法对轨迹点进行了计算，在保证精度的同时减少了点位信息，大大的加快了计算速度。根据船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削的运动特点，研究了砂带磨削的刀轴矢量的计算方法，分析了磨削过程中所产生的加工误差，并对其产生的原因和误差补偿方法进行了深入的剖析和研究，另外还对加工带宽度、走刀步长及刀具半径的选择进行了研究，并生成了刀位文件。同时对四坐标砂带磨床的后置处理技术进行了研究。建立了四坐标数控砂带磨床的结构模型，对其运动链进行了分析，建立了相对于工件坐标系和刀具坐标系的相对坐标系，根据砂带磨床运动链对坐标系进行变换，建立了X、Z、A、C四轴联动的数控砂带磨床的运动变换方程，得到了四轴砂带磨床的运动坐标。同时对各轴的进给速度控制方法进行了研究。
在对上述研究成果的基础上，设计了船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削自动编程系统总体结构，采用面向对象的方法开发了船用螺旋桨叶片的四坐标砂带磨削自动编程系统。
关键词：船用螺旋桨，自动编程，砂带磨削，ACIS
ABSTRACT
Marine propeller is an important factor to determine the performance of a ship, its manufacturing accuracy affect the quality of the propulsion system directly. Marine propeller blade is composition of complex rational space surface, most of its processing method is that milling is carried out first, and then uses a large number of artificial grinding to complete. These result in the processing take too much time and effect, and its processing precision is difficult to guarantee. Meanwhile The working conditions of workers is also extremely poor .According to the actuality and the problem of processing for marine propeller blade, In this paper, based on the background of the engineering application of NC belt grinding machine in the processing of marine propeller blade, Using ACIS geometry engine, the automatic programming technology of marine propeller blade for four-axis belt grinding machine is studied deeply in this paper, Its main contents of the paper are as follows:
Firstly, analyzed deeply the standard file formats IGES and ACIS SAT format, established the conversion interface of SAT and IGES file, based on the above, imported the blade model into ACIS and extracted the surface that will be processed from the blade model，then Generated offset surface. the cutting line trajectory of belt grinding is generated on the offset surface use parameter line method according to the surface properties of marine propeller blades, studied the scatter algorithm of cutting line trajectory and node acquired algorithm, computed the tracking point on the cutting line trajectory using Parametric differential algorithm, Reduced the points information while ensured the accuracy of information, accelerated greatly the calculation speed. studied the control algorithm of cutter axis vector according to the movement characteristics of four-axis belt grinding for marine propeller blade, analyzed the mismachining tolerance generated in the belt grinding process, discussed deeply its cause and Error Compensation, researched cutting width, cutting step length and the choice of tool radius, and generated cutter location file. At the same time, studied the post-processing techniques of four-axis NC belt grinding machine, established its structure model and a relative coordinate system relative to the workpiece and the tool coordinate by way of analyzing its kinematic link, established the motion transformation equation of four-axis NC belt grinding machine according to the kinematic link, obtained the coordinates of motion for four-axis NC belt grinding
machine. Then studied The axis feed speed control mode.
On the basis of the above research results, designed the gross structure of automatic programming system for four-axis belt grinding of marine propeller blade, developed the system by Object-oriented method.
Keywords: Marine Propeller, Automatic Programming, Belt Grinding, ACIS
目录
中文摘要..........................................................................................................................................I 英文摘要........................................................................................................................................II 1 绪论.. (1)
1.1选题的背景 (1)
1.2船用螺旋桨的加工现状 (2)
1.3自由曲面数控加工编程技术的发展及应用 (3)
1.3.1 自由曲面数控加工自动编程技术的研究现状 (3)
1.3.2 我国的数控自动编程技术的研究现状及应用 (4)
1.4砂带磨削技术简介 (5)
1.4.1 砂带磨削的过程 (5)
1.4.2 砂带磨削的主要特点 (6)
1.5船用螺旋桨叶片四坐标数控砂带磨削加工的可行性研究 (6)
1.6论文研究的意义和主要内容 (7)
1.6.1 论文研究的意义 (7)
1.6.2 论文的主要研究内容 (7)
2 系统开发平台和总体规划 (8)
2.1引言 (8)
2.2ACIS简介 (8)
2.2.1 ACIS的产生和影响 (8)
2.2.2 ACIS的几何和拓扑 (8)
2.2.3 ACIS的编程接口 (10)
2.3船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削自动编程系统的总体规划 (11)
2.3.1 系统技术路线规划 (11)
2.3.2 功能设计 (12)
2.4本章小结 (13)
3 叶片模型的输入及加工面的提取 (14)
3.1数据文件概述 (14)
3.1.1 基本图形交换规范标准IGES (14)
3.1.2 SAT数据文件 (15)
3.2叶片模型的格式转换及模型输入 (15)
3.2.1 叶片模型格式转换过程 (16)
3.2.2 叶片模型的HEAL 处理 (16)
3.3叶片加工面的提取 (17)
3.3.1 叶片模型拓扑对象的数据获取 (18)
3.3.2 待加工面的提取 (18)
3.4本章小结 (18)
4 船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削刀具轨迹的生成与研究 (19)
4.1船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削加工运动分析 (19)
4.2砂带磨削刀具轨迹生成方法的研究 (20)
4.2.1 与刀具轨迹有关的几个基本概念 (20)
4.2.2 砂带磨削刀具轨迹生成方法的选择 (21)
4.3砂带磨削切削行曲线生成的研究 (22)
4.3.1 叶片等距面的建立 (22)
4.3.2 叶片砂带磨削切削行曲线的生成 (23)
4.4曲线的离散分割及节点的获取 (24)
4.4.1 等参数步长法 (25)
4.4.2 参数线的差分算法 (25)
4.5刀轴矢量控制的研究与计算 (27)
4.5.1 刀轴运动分析 (27)
4.5.2 刀轴矢量的计算 (28)
4.6加工误差分析及补偿方法 (29)
4.6.1 加工误差原因分析 (29)
4.6.2 加工误差的补偿 (31)
4.7走刀步长及加工带的计算 (33)
4.7.1 走刀步长的计算 (33)
4.7.2 加工带宽度的计算 (33)
4.8砂带磨头刀具的半径选择 (34)
4.8.1 刀具半径选择的计算依据 (34)
4.8.2 刀具半径选择的影响因素 (34)
4.9本章小结 (35)
5 船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨床的后置处理 (36)
5.1四坐标螺旋桨叶片砂带磨床后置处理的实现过程 (36)
5.2四坐标螺旋桨叶片砂带磨床的运动求解 (37)
5.2.1 四坐标螺旋桨叶片砂带磨床的运动结构模型 (37)
5.2.2 四坐标螺旋桨叶片砂带磨床各轴的运动变换 (38)
5.3四坐标数控砂带磨床进给速度控制的研究 (40)
5.4本章小结 (42)
6 系统的具体设计及工程应用论证 (43)
6.1系统的模块设计 (43)
6.2系统的结构设计 (43)
6.2.1 面向对象软件工程概述 (44)
6.2.2 面向对象的软件开发方法 (44)
6.2.3 面向对象软件开发方法(OMT)的特点 (44)
6.2.4 数据结构设计 (45)
6.3工程应用论证 (47)
6.4小结 (51)
7 结论与展望 (52)
7.1全文总结 (52)
7.2今后工作展望 (53)
致谢 (54)
参考文献 (55)
附录 (58)
A作者在攻读学位期间发表的论文目录 (58)
B作者在攻读学位期间取得的科研成果目录 (58)
1 绪论
1.1 选题的背景
船用螺旋桨是船舶的核心部件，它是船用推进器中效率比较高，应用最广的一种，其主要功用是使船舶前进和后退，有时也协助船舶回转。船舶的性能主要取决于该船的船型、主发动机和螺旋桨三大因素。而螺旋桨的推进效率又主要取决于螺旋桨桨叶的设计与制造[1,2]。船用螺旋桨叶片是一类典型的自由曲面零件，对螺旋桨叶片的加工实际上就是对自由曲面的加工，而自由曲面的加工一直是机械加工领域的难点。自由曲面之所以难以加工是由其本身的几何特点所决定的[3]。
自由曲面是不可以由数学解析公式进行表示的，它是由复杂的方式而自由变化的曲面。而这类曲面如果只是采用画法几何和机械制图是无法表示清楚的，这种曲面在工程中比较复杂同时又经常遇到，在造船、能源、航空、国防等部门中许多的关键零件如汽轮机叶片、船用螺旋桨叶片、航空发动机叶片等均是空间自由曲面，其表面形状复杂、精度要求高、材料难以加工，在整个零件的生产过程中它的加工效率和加工质量都具有重要的地位[4]。
随着自动控制技术、微电子技术、计算机技术的发展，数控加工技术开始慢慢地应用到曲面的加工中，这在一定程度上改变了曲面类零件加工的生产状况，采用数控机床对曲面类零件进行加工，一般都是使用三坐标机床[3]。对于比较复杂的空间自由曲面，仅仅采用三坐标机床进行加工是无法完成加工的。而这样，就需要采用多坐标机床，在空间自由曲面类零件的加工过程中，由于机床自由度得增加，可以根据自由曲面类零件的表面情况，可以使用空间几何的方式来确定刀具的空间姿态。因此除了球头铣刀之外，还可以采用其它形式的刀具例如砂轮(带)磨削，盘状铣刀、圆锥刀侧铣等来改善自由曲面类零件的加工效率和加工精度，而这就是曲面加工的线接触问题。由此可见，由于机床自由度的增加，多坐标数控加工技术对自由曲面类零件的加工产生了重大的影响。
许多先进武器装备的制造，如飞机、导弹、潜艇等的关键零件，都离不开高性能数控机床的加工，因此数控加工技术也是发展军事工业的重要战略技术[5]。美国与西方各国在高档数控机床与加工技术方面，一直对我国进行封锁限制。因此，为解决各类自由曲面零件的加工问题，必须走自力更生的道路，深入地研究多坐标数控加工技术的理论并开发相关的自动编程软件。
由于船用螺旋桨叶片等是由空间自由曲面组成的，对这类零件进行手工编制多坐标数控加工代码是不可能的。许多螺旋桨生产厂家使用通用的CAD/CAM软件(如CATIA、CAMMAND、UGNX、Pro/E等)作为螺旋桨叶片设计和加工编程平台。
由于通用软件用于螺旋桨叶片加工编程缺乏针对性，并非专门针对螺旋桨叶片设计和加工进行编制的，所以工程技术人员必须进行大量的手工操作，设计出的数控加工代码也很可能存在大量冗余，并且需要操作人员具有较高的软件水平，耗费人力较多，在使用时，工程人员的工作量仍然很大。国外有专用螺旋桨CAD/CAM 软件，但是，这些软件价格及其昂贵，令大多数厂家难以承受[6,7]。同时，由于螺旋桨加工在军事工业中的重要地位，国外专业的软件公司在出售软件的同时对核心关键技术严格保密，对我国进行技术封锁。因此，本课题的研究对船用螺旋桨的加工有着非常重要的现实意义。
1.2 船用螺旋桨的加工现状
传统的螺旋桨加工方法是经过普通铣床粗加工，然后加上大量的人工修磨来完成的，此方法费时费力，且精度难以保证，同时工人的劳动环境和条件也较差，而且这样的加工手段需要工人具有熟练的技术和丰富的经验。随着数控技术和计算机技术的发展，目前国内许多企业开始采用四坐标和五坐标数控铣床对船用螺旋桨进行加工，然后抛光至满意的精度。而这些均离不开最后对螺旋桨的人工拋磨，人工拋磨虽然能实现复杂曲面的打磨与抛光，但是由于人的主观影响，曲面表面的质量由操作人员的熟练程度决定，因而无法做到对工件尺寸精度的有效管控，导致加工精度较差、型面的质量难以保证[8-10]。图1.1所示为船用螺旋桨毛坯，图1.2所示为船用螺旋桨在数控铣削加工后的表面状态，图1.3为叶片在人工抛磨后的表面状态。
由于欧美发达国家对我国数控机床引进进行限制，我国多坐标数控加工的应用水平要落后于西方发达国家。很多螺旋桨制造厂仍使用三坐标机床或手工铲磨进行螺旋桨加工。近年来，我国机床制造业迅速发展，已经能够生产出高性能的多坐标数控联动加工机床。而国内针对的多为多坐标铣削机床，对砂带磨削的多坐标磨床的研究而涉及很少，而砂带磨削同时兼有磨削和抛光的双重作用，可以同时完成螺旋桨叶片的粗加工和精加工，同时其工艺灵活性和适应性非常强，在曲面加工中可以充分发挥其切除效率高、表面质量加工好的优良性能，加上砂带磨削具有弹性磨削的特点、在曲面型面平滑过渡方面有很好的拟合效果，是复杂曲面，特别是诸如汽轮机叶片、船用螺旋桨、水轮机叶片等大余量、大面积、高表面质量要求的大型曲面磨削加工非常有效的加工手段[11]。
图1.1 船用螺旋桨毛坯图1.2 铣削加工后的螺旋桨Fig1.1 Marine propeller workblank Fig1.2 Marine propeller after NC milling
图1.3 人工抛磨后的船用螺旋桨
Fig1.3 Marine propeller after manual polishing
1.3 自由曲面数控加工编程技术的发展及应用
1.3.1 自由曲面数控加工自动编程技术的研究现状
数字控制技术是一种自动控制技术，在制造业中主要是指在生产过程中采用数字信息实现自动控制和操纵运行机床，实现加工过程的自动化[12]。20世纪50年代，随着计算机技术的发展，就出现了计算机数字控制，并迅速发展和应用，与计算机辅助制造系统的其他环节组成一体化。1952年，美国的Person公司与麻省理工学院(MIT)合作研制出了的一台三坐标数控铣床，为了解决数控机床的编程问题，美国空军与MIT合作于第二年研制成了APT系统，从此便开始了数控加工和数控编程的发展进程。
目前，对自由曲面的自动编程技术的研究多为对刀具路径生成方法的研究。Young-Keun Choi 等对贝赛尔自由曲面的多轴加工的刀具路径生成方法进行了研究，此方法包括两个核心的部分。首先forward-step功能,它决定着已给定公差的两个刀触点的最大距离，第二是side step功能，它决定着已给定残留高度的两个相邻刀具路径的最大距离。他们利用贝赛尔曲线曲面生成了刀触点和刀位点数据文件。
经实施，此算法效率很高，同时可以应用到所有连续的参数线曲面[13,14]。I. Lazoglu 等在他的论文中提出了决定自由曲面全局最佳刀具路径的一种新方法，它不同于商业化的CAM系统中仅仅几何学的计算分析。这个新的优化处理方法包括对铣削加工的刀具路径生成。这个刀具路径最优化算法提出的是切削力的最小化逼近[15]。
D.C.H. Yang等在他们的论文中的参数空间中对trimmed边界的二维重新参数化的三种方法进行了比较，分别是Coons、Laplace和一个新的developed boundary-blending方法，通过比较它们的表面参数化和刀具路径的生成算法，发现Coons算法相对简单，但是当边界比较复杂时则会出现异常，Laplace算法是健壮的，但相对计算时间长同时也存在着等参数的分布不均匀问题，而developed boundary-blending方法解决了以上两种算法所存在的问题[16,17]。
国外曲面数控加工及编程技术经过三十多年的发展，已广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、造船等许多行业。迄今，国外己经出现不少商品化软件，较著名的有美国PTC公司的Pro/Engineer, EDS公司的Unigraphics, 美国EDS公司的UG软件，英国Delcam公司的PowerMill,法国Matra公司的Euclid及Strim软件, SDRC 公司的I-DEAS, 法国达索公司的CATIA, MATRA公司的Euclid, Autodesk公司的MDT(Autodesk Mechanical Desktop), Masterseries公司的MasterCAM, CNC公司的SurfCAM，以色列的CIMATRON90，以及Solidworks和Solidedge等都具有曲面造型与数控加工模块[18,19]。
1.3.2 我国的数控自动编程技术的研究现状及应用
我国数控加工及编程技术的研究起步较晚，其研究始于航空工业的PCL数控加工自动编程系统SKC-1。在此基础上，以后又发展了SKC-2、SKC-3和CAM251数控加工绘图语言，这些系统没有图形功能，并且以2坐标和2.5坐标加工为主。我国从“七五”开始有计划有组织地研究和应用CAD/CAM技术，引进成套的CAD/CAM系统，首先应用在大型军工企业和研究所，航天航空领域也开始应用，虽然这些软件功能很强，但由于价格昂贵，并且操作复杂，专业性要求高，难以在我国推广普及。“八五”又引进了大量的CAD/CAM软件，如：EUCLID-IS、UG、CADDS、I-DEAS、Pro/Engineer等，以这些软件为基础，一些重点高校和研究所都进行了一些二次开发工作，也取得了一些应用成功，但进展比较缓慢。
我国在引用CAD/CAM系统的同时，也开展了自行研制工作。蔺小军等提出了一种螺旋桨叶数控加工编程的新方法，他利用了螺旋桨叶的“螺旋”特性——螺旋桨叶的螺旋面是由母线做螺旋运动形成的，来对桨叶螺旋面进行数控编程。该方法编程方便简单，程序数量少，很大的提高了加工表面质量和加工效率[20]。孙全平等提出了适合高速铣削面向复杂曲面的三轴精加工可变行距的螺旋线与Zigzag 混合刀轨优化算法，该算法采用了行间NURBS过渡边优化法和跨区域刀轨优化
法，生成的刀轨光顺简洁，算法稳定可靠[21]。赖喜德对大型雕塑曲面零件的五轴联动加工的数控编程过程、刀位轨迹规划及计算、切削仿真、机床运动仿真、后置变换等关键技术进行了研究开发。提出了在计算五轴联动加工刀位时采用等残余高度刀位规划，考虑了三维非线性误差来计算走刀步长的刀位轨迹生成策略。分析和确定了大型雕塑曲面零件五轴联动加工中的刀轴控制给定和计算方法。在严格控制加工误差的同时又尽可能提高了加工效率，并已用于实际生产中[22]。朱明在他的硕士论文中提出了基于ACIS实体造型的任意非圆曲面零件的数控磨削新算法；实现了以实体造型为基础的任意非圆曲面零件的内圆和外圆数控磨削；根据零件的特征和磨削方式，生成了相应的走刀路线；实现了针对不同机床的后置处理[23]。
国内在多坐标的数控编程技术方面除理论成果外，在软件方面的成果主要有:航空工业总公司第602研究所研制的CAM-251数控编程语言；北京航空航天大学完成的飞机发动机整体叶轮的四、五坐标加工；西北工业大学研制的飞机框、肋类零件及水轮机叶片的多坐标加工图像编程软件。华中科技大学InteCAM系统；南京航空航天大学CAD/CAM工程研究中心研制开发的超人CAD/CAM系统软件。重庆理工大学开发的数控砂带磨床专用CAM软件。以上成果各有特色，它们均在生产实际中获得了比较好的效果[24,25]。
1.4 砂带磨削技术简介
1.4.1 砂带磨削的过程
砂带磨削是按照待加工工件的要求，在一定的机械装置上以相应的接触方式，并在一定的压力作用下，使高速运转的砂带与工件表面接触产生摩擦，将工件加工表面的余量逐渐磨除或抛磨光滑。在磨削过程中，磨粒和工件表面间产生一定的干涉。按照干涉的程序，可以分为三个不同的过程[11]：
①滑擦此时磨粒开始接触工件，干涉很少，磨粒只摩擦工件表面，起“滑擦”作用，此时磨粒在工件上滑擦，实际上产生了切除材料的弹性和塑性变形。
②耕犁随着机床进给，切削厚度的增加，干涉增大了，这时磨粒在工件表面上犁出“刻线”，称为“耕犁”。此时工件材料产生塑性流动，材料产生一个挤压式的运动，而从磨粒下方向前面和两侧挤出，同时切除少量材料。
③切削在一定压力的作用下，当有足够的干涉并伴随一定的切削温度时，开始真正的“切削”，此时在滑动磨粒的前方产生断裂而形成切屑，有相当快的切除率。砂带上的众多磨粒，在与工件接触的瞬间，一部分磨粒进行切削，另一部分犁出沟槽，还有一些只起滑擦作用，甚至同一颗磨粒的不同部位以及同一部位在不同的加工时间里所起的作用也不同。除此之外，砂带的旋转运动又起了擦净切屑的
作用，将前进着的磨粒前方的切屑清除干净。
1.4.2 砂带磨削的主要特点
①砂带磨削是一种弹性磨削。由于砂带磨粒的载体是由布基等有一定弹性的材料组成的，加之粘接剂和橡胶接触轮的弹性特点，因而砂带磨削是一种具有磨削、研磨、抛光多种作用的复合加工工艺。
②砂带磨粒的植砂方式采用重力植砂，所以砂带上的磨粒比砂轮磨粒具有更强的切削能力，砂带磨削具有较高的切除率、磨削比和机床利用率。砂带的磨削比大大超过了砂轮，高达300：1，砂带磨床的功率利用率现在高达96%,远远高于其它切削机床。
③砂带磨削的工件表面质量高。砂带磨削具有磨削，研磨和抛光等多重作用，并且砂带磨削具有“冷态”磨削之称，磨削温度较低，工件表面不易出现烧伤等现象，另外由于砂带本身质量较轻，其磨削工艺结构系统的平衡状态易于控制，所以砂带磨削系统振动较小且稳定性比较好。
④砂带的磨削精度较高。随着砂带制作质量的砂带磨床技术水平的提高，砂带磨削已跨入了精密和超精密加工的行列，最高精度已达到0.1μm。
1.5 船用螺旋桨叶片四坐标数控砂带磨削加工的可行性研究
按构造的不同，船用螺旋桨可分为定距和变距螺旋桨两大类、定距螺旋桨多为整体叶轮，重量较轻。而变距螺旋桨即为可调螺距螺旋桨，其螺距可以在一定范围内进行调整，以保证螺旋桨与发动机相配，如果某一片桨叶损坏，便可以将其更换继续使用，避免了螺旋桨的报废，本系统所针对加工的螺旋桨即为可调螺距船用螺旋桨，加工方法为X、Z、A、C四轴联动砂带磨削。
可调螺距船用螺距螺旋桨的加工是分别对其单个桨叶叶片的加工，在对叶片进行砂带磨削时，其与工件的接触方式不同于球头铣，球头铣与工件的接触方式为点接触，而砂带磨削与工件的接触方式为线接触，因此，在加工相同工件时，砂带磨削要比球头铣多一个坐标轴。对于一般曲面起伏不是很大的曲面来说，在不考虑加工质量的情况下，可以用三坐标球头铣完成对工件的加工，对于曲面起伏较大的曲面，三坐标球头铣就存在很大的局限性[26,27]。
本系统所针对的叶片属于可调螺距螺旋桨叶片，其叶片表面起伏不大，通过上面的分析可知，采用四坐标的砂带磨削可以完成对其的加工，而由于砂带接触轮与工件为线性接触，其加工精度在一定的情况下较差，采用五坐标砂带磨削可以提高其加工精度，但是其成本较高。由于本系统所针对的螺旋桨叶片尺寸不大，在保证对叶片加工效率的情况下，在磨床的设计的过程中采用了宽度较小的接触轮，从而减小了在叶片四坐标砂带磨削过程中而由于线接触问题而产生的加工误差，使其控制在客户的要求范围之内，另外，采用A轴的转动代替了Y轴的平动，
减小了砂带磨床的体积。综合以上，对本系统所针对的螺旋桨叶片采用四坐标加工既保证了叶片的加工精度，同时又控制了成本，是切实可行的。
1.6 论文研究的意义和主要内容
1.6.1 论文研究的意义
船用螺旋桨的制造精度对舰船、潜水艇等的整体性能有着很大的影响，包括：噪音、功率损耗、疲劳损坏，同时对其推进效率和航行速度也具有一定的制约，随着我国各方面实力的不断增强，一些舰船、潜水艇等对螺旋桨的加工精度有着更高的要求，同时由于军事工业、能源工业等关系到国家命脉的领域都涉及到类似螺旋桨叶片自由曲面的加工，例如汽轮机叶片、航空发动机叶片等，国外对相关技术一直对我国进行封锁，此课题的研究对其它同类零件的制造加工也具有一定的意义，所以对本课题的研究是非常必要的。
本课题在重庆市重点科技攻关项目课题的支持下，针对重庆三磨海达磨床有限公司开发的四坐标砂带磨床，开发了适合于船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨床磨削的自动编程系统，该方法能避免出现加工方式带来的种种弊端，提高螺旋桨叶片的加工精度和加工效率，改善工人的工作环境，降低螺旋桨叶片的生产成本，实现螺旋桨叶片机械加工的自动化，同时也对其它自由曲面的数控砂带磨削加工自动编程技术的研究起到了很好的借鉴作用。
1.6.2 论文的主要研究内容
本文是在作者在重庆大学攻读硕士学位期间，结合重庆市重点科技攻关项目“船用螺旋桨叶片九轴六联动龙门式高效抛磨加工机床的研制（编号CSTC2008AB3014）”，在阅读大量文献的基础上，对船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削自动编程技术进行了深入的研究，主要的研究内容如下：
①标准格式文件IGES与ACIS格式文件SAT之间的接口研究，船用螺旋桨叶片模型的输入及其待加工面的提取。
②根据船用螺旋桨叶片和四坐标砂带磨削加工的特点，对其切削行的生成方法进行研究，然后对生成的切削行轨迹线离散算法进行研究，使其离散并得到其离散点，根据砂带磨削工艺及砂带磨削的特点，在离散点处对刀轴矢量进行计算，进而得到叶片四坐标砂带磨削的刀位点数据。
③得到叶片四坐标砂带磨削的刀位点数据后，根据四坐标砂带数控磨床的结构特点，对磨头相对于叶片的位置随磨床的运动变化，即其后置处理方法进行研究，进而可以得到叶片数控砂带磨削过程中四坐标砂带磨床的运动坐标。
④在上述研究的基础上，采用面向对象的方法对船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削自动编程系统进行设计和分析，在VC++6.0的平台下，利用C++语言和几何造型系统ACIS对其进行开发。
2 系统开发平台和总体规划
2.1 引言
CAD/CAM系统的开发主要可分为三种方式：一是完全自主版权的开发，一切需从底层做起；二是基于某个通用CAD 系统的二次开发，如基于AutoCAD软件的二次开发；三是基于CAD/CAM软件平台的开发，此类开发介于前两种方式之间，较二次开发可以更深入核心层，具有开发周期短、见效快、系统稳定性好和功能强等特点，同时平台的价格也很昂贵。前两种开发方式在国内较普遍，而对于第三种开发中用到的开发平台方面的阐述则几乎没有，当今比较流行的CAD/CAM平台很多，主要有ACIS，PARASOLID，CAS.CADE，DESIGNBASE等，本文采用最具代表性的ACIS作为开发平台[24]。
2.2 ACIS 简介
2.2.1 ACIS的产生和影响
实体造型通用平台ACIS是美国Spatial Technology公司推出的三维几何造型引擎，ACIS起源于英国剑桥大学1973年Ian Braid 的博士论文。而ACIS一词正是Braid 的剑桥同窗Alan Grayer、导师Charles Lang、Ian Braid 本人以及实体Solid 的第一个字母的组合。ACIS集线框、曲面和实体造型于一体，并允许这三种表示共存于统一的数据结构中，为各种3D造型应用的开发提供了几何造型平台。Spatial Technology公司在1986年成立，目前ACIS 3D Toolkit在世界上已有380多个基于它的开发商，并有180多个基于它的商业应用，最终用户已近一百万.许多著名的大型系统都是以ACIS作为造型内核，如AutoCAD，CADKEY，Mechanical Desktop，Bravo，TriSpectives，TurboCAD，Solid Modeler，Vellum Solid等。2.2.2 ACIS的几何和拓扑
几何(Geometry)、拓扑(Topology)和属性(Attribute)构成了ACIS模型，三者统一由最基础的抽象类ENTITY所派生。虽然ENTITY本身不代表任何对象，但在ENTITY中定义了它所有描述实体的子类应具有的数据和方法(如存储、恢复、回溯等)。ACIS模型数据的C++类层次关系如图 2.1所示。ACIS的拓扑包括BODY(体)、LUMP(块)、SHELL(壳)、SUBSHELL(子壳)、FACE(面)、LOOP(环)、WIRE(线框)、COEDGE(公共边)、EDGE(边)和VERTEX(顶点)。它们继承了ENTITY 的所有性质，并增加了专有的结构数据及访问这些数据的接口。从ENTITY获得的数据结构可以去掉模型中的冗余数据，并且允许数据的分割，也就是说，可以将大模型的数据限制在某个特定的区域之内。ACIS把线框(WIREFRAME)、曲面
(SURFACE)和实体(SOLID)存储在统一的数据结构中，这种共存机制使ACIS支持混合维模型和各种非流型模型。
在ACIS系统中，BODY处于最上层，它可以由任意的拓扑元素组成。几个不共点的BODY可看作一个BODY。BODY可以有任何数目的LUMP。LUMP代表空间中一个约束的连接的区域。一个LUMP是一系列整个相连点集，而不论它们是三维、二维、一维或是它们的混合。因此一个实体带有一个悬挂面的是一个LUMP，而两个不相连的薄面则代表两个LUMPS。SHELL是一系列整个相连的面。一个实体带有一个悬挂面的是一个SHELL，而一个实体带有一个不相连的面则是两个SHELL。SUBSHELL 不能够通过API来访问，它基本上不直接使用。一个FACE 是空间一个几何表面，FACE的边界是由LOOP构成的。LOOP是由一系列相连的COEDGE所组成。COEDGE记录的是一个面LOOP的中的一条边。引入是COEDGE 为了表示多个面共边，这就使得流体和非流体的造形成为可能。对于COEDGE很重要的一点是要理解它的方向性。在COEDGE类中有很多指针，可指向它的相邻，前一个，后一个等等，这就使得在进行模型的遍历时是很方便的。拓扑模型的遍历就是一个从上到下的循环查找的过程[28]。
图2.1描述了拓扑对象间的关系以及拓扑与几何间的关系。图中所示的模型数据结构确定了模型的拓扑和几何信息。从图2.1可见，体也可以没有面，也就是线架模型。从ENTITY派生的表示模型几何的类为CURVE(派生类为ELLIPSE, INTCURVE和STRAIGHT), PCURVE, APOINT, SURFACE(派生类为CONE, PLANE, SPHERE,SPLINE，和TORUS)和TRANSFORM。特定的几何信息对这些子类来说是私有的，对这些类的访问都需通过成员函数进行。
从ENTITY派生的属性类ATTRIB提供了定义系统属性和用户属性的接口函数。ATTRIB给应用提供了确定属性类型的手段及其处理方法。
ENTITY包含一个指向公告板(bulletin hoard)的指针。缺省状态下公告板的登录机制为开启状态，该指针支持回溯机制。在开始造型时，在每个实体中公告板指针均初始化。当实体发生变化时，如果需要则备份函数创建一新的公告板。
ENTITY的构造函数与析构函数也处理公告板记录。由于实体连续不断地备份到公告板上，因此所有从 ENTITY派生的对象必须用new操作符分配内存空间。new操作符被重载。它调用一特殊的内存分配器来操作私有的内存链表，该内存链表的使用使得ACIS可以更有效地管理内存。
ENTITY还包含从创建的对象指向系统定义的及用户定义的属性的指针。当然并不是所有的对象都使用这些属性指针，但对任何对象来说，ACIS都支持这些指针的创建和删除[29]。
图2.1 ACIS中的几何与拓扑
Fig 2.1 ACIS Geometry and Topology
2.2.3 ACIS的编程接口
C++应用程序与ACIS的接口可以通过API(Application Procedural Interface,应用程序接口)、C++类及直接接口函数来实现。对于Microsoft 的Windows 平台，开发人员也可以在MFC（Microsoft Foundation Classes,微软基本类库）中使用ACIS接口[26,27]。
① API函数（Application Procedural Interface）
API函数提供了应用与ACIS间的主要接口。它是应用程序用来产生、修改和接收数据的主要方法。API函数将造型功能和一些应用程序特征结合在一起，如参数错误检查和返回操作等。应用程序通过调用API函数建立、修改或恢复数据，无论ACIS底层的数据结构或函数如何修改，这些函数在每一版本中均保持不变.当在API例程中发生错误时，ACIS可立即自动回溯到调用此API例程前的状态，从而保证模型不会崩溃。
②类（Class）
类是ACIS以C++类的形式提供的开发接口，可用于定义模型的几何、拓扑以及实现其它功能。在应用中，可直接通过类的公共（public）数据成员和保护（protected）数据成员以及成员函数（member function）与ACIS相互作用。开发者也可以根据特殊的需要从ACIS类派生出自己的应用类。
③ DI函数(Direct Interface)
DI函数提供了不依赖于API而对ACIS造型功能可直接访问的接口，与API 不同的是，这些函数在各版本中可能有变化。DI函数并不能访问ACIS中的所有功能，它们通常用于那些并不改变模型的操作，如查询等功能。另外，DI函数提供了底层样条库的接口。
2.3 船用螺旋桨叶片四坐标砂带磨削自动编程系统的总体规划
2.3.1 系统技术路线规划
图2.2 系统技术路线规划流程图
Fig 2.2 The flow diagram of technical route for automatic programming system
如图2.2所示为系统的技术路线规划流程图，首先通过三维造型软件对叶片进行建模，保存为IGES格式，然后对其进行格式转换，进而导入ACIS，在此基础上对叶片的待加工面进行提取，利用导动规则生成磨削加工刀具轨迹，得到其刀位文件，再通过后置处理，生成NC加工代码[5,30]。
2.3.2 功能设计
船用螺旋桨叶片四坐标自动编程系统应当符合软件工程的要求，系统的总体结构根据软件工程的目标进行设计。面向对象的模块化设计是现代软件设计的最基本要求。根据对系统的技术路线的规划，将本系统划分为五个功能模块，分别为文件输入输出模块、切削行生成模块、磨削轨迹生成模块、后置处理模块、参数设置模块。图2.3为系统的功能框架图。
图2.3 系统功能框架图
Fig 2.3 System functions framework diagram
①文件输入输出
在文件I/O模块中包括：文件打开、文件保存、文件导入、文件导出、文件打印、退出应用程序等内容。利用文件打开菜单只能打开一个*.sat扩展名的文件，利用文件导入、导出菜单可导入、导出一个扩展名为*.sat/*.igs的文件，文件的导入、导出部分采用直接嵌入自动编程系统中，省略了文件转换的中间环节，收到了无缝集成的效果。
②切削行的生成
切削行的生成是直接影响着叶片最后的加工精度，它的目标是采用合适的切削行生成算法，根据合适的加工带宽在叶片待加工面上生成较适合的切削行路线。
③磨削轨迹生成
磨削轨迹的生成模块是整个系统的基础和关键，它的首要目标就是所生成的磨削轨迹可以满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑、代码质量高等，最后生成磨削加工轨迹文件。
船用螺旋桨的设计关键分析 船、机、桨系统中，船体是能量的需求者，主机是能量的发生器，螺旋桨是能量转换装置，三者之间是相互紧密联系的，但同时又要遵从各自的变化特性。 1.螺旋桨 民用船使用的图谱桨，一般以荷兰的B型桨和日本的AU桨为主。AU桨为等螺距桨、叶切面为机翼型；B型桨根部叶切面为机翼型、梢部为弓形，除四叶桨0.6R至叶根处为线性变螺距外，其余均为等螺距，桨叶有15°的后倾。为便于设计方便，由．KT、KQ——J敞水性征曲线图转换为BP一δ图谱。 桨与船体各自在水中运动时，都会形成一个水流场。水流场与桨的敞水工作性能和船的阻力性能密切相关。当桨在船后运动时，2个原本独立的水流场必然会相互作用、相互影响。船体对螺旋桨的影响体现在2个方面：（1）伴流。由于船尾部螺旋桨桨盘处因水的粘性等因素作用，形成一股向前方向的伴流，使得螺旋桨的进速小于船速。（2）伴流的不均匀性。船后桨在整个桨盘面上的进速不等(在实用上可取相对旋转效率为1)。 2.螺旋桨对船体的影响 由于螺旋桨对水流的抽吸作用，造成桨盘处的水流加速，由伯努利定律可知，同一根流线上，水质点速度加快，必然会导致压力下降，从而造成船的粘压阻力增加。也就是桨产生的推一部分用于克服船体产生的附加阻力。 如果用伴流分数ω表征伴流与船速的比值，用推力减额t表征船体附加阻力与船体自身阻力的比值。那么，敞水桨与船后桨的差别就在于一个船身效率(1一t)／(1一ω)从中可以看出，伴流分数ω越大、推力减额t越小，则船身效率越高。 从螺旋桨图谱可以看出，横坐标的参数为√BP或BP。BP称为收到功率系数(或称为载荷系数)，其值为：BP=NPD0.5 /VA2.5式中：N为螺旋桨转速；PD为螺旋桨敞水收到功率；VA为螺旋桨进速。 BP值越小，对应的螺旋桨敞水效率越高；反之，则螺旋桨效率越低。从个体因素来讲，N值和PD0.5 /VA2.5值越小，BP 值就越小。PD和VA参数有联动关系，在相对低速的范围内，PD值变大、BP值变小；在相对高速的范围内，PD值变大、BP值也变大。这取决于船的阻力特性。 实际船螺旋桨设计时，还要考虑以下的先决条件：螺旋桨直径有无限制、船舶航速的具体要求。 一般情况下，螺旋桨设计工况都对应船舶满载航行的状态，在该航行状态下，主机发出预定功率、螺旋桨效率达到最佳，船、机、桨匹配理想。但如果设计参数选择不当，就会造成螺旋桨产生“轻载”或“重载”的现象，“轻载”是指螺旋桨达到设计转速后，不能充分吸收主机的转矩，主机发不出预定功率；“重载”是指螺旋桨还未达到设计转速时，主机转矩已达到最大值，主机同样发不出预定功率。 螺旋桨设计产生“轻载”还是“重载”现象，主要取决于2个方面：(1)伴流分数ω、推力减额t取值是否正确。(2)船舶阻力计算的误差。 如选取的伴流分数ω大于船后实际值，则螺旋桨不能吸收预定的功率和发出要求的推力，从而无法达到预定的航速，螺旋桨处于“轻载”状态；反之螺旋桨处于“重载”状态。
A controller enabling precise positioning and sway reduction in bridge and gantry cranes Khalid L. Sorensen, William Singhose, Stephen Dickerson The George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, 813 Ferst Dr., MARC 257, Atlanta, GA 30332-0405, USA Received 28 September 2005; accepted 30 March 2006 Available online 5 June 2006 一个控制器使门式起重机和减摇桥精确定位 Khalid L. Sorensen, William Singhose, Stephen Dickerson, 乔治亚机械工程学院，乔治亚技术学院， Ferst博士813，MARC 257 ,亚特兰大，GA 30332-0405,美国，2005年9月28日收到，2006年3月30日接受，2006年6月5日可在线使用.
一个控制器使门式起重机和减摇桥精确定位 摘要 起重机是很难精确操纵载荷的。振荡,可以诱导成大桥或手推车的阻尼系统轻度运动,并且还对环境造成滋扰. 为解决上述两种振荡的来源,结合反馈和输入整形控制器的发展。该控制器是由三个不同的模块组成，反馈模块的检测和定位误差补偿; 第二反馈模块侦测并拒绝振动; 使用塑料造填充的第三个模块,以减轻振荡。一个使用精确的模型矢量驱动的交流感应马达，为典型的大型起重机, 用同一个褶分析技术,将非线性动力学起重机器分为对照设计。在佐治亚技术学院实验10吨桥式起重机控制器。该控制器具有良好的定位精度和性能以减少摆动.。 关键词:输入整形；指挥整形；起重机控制；振动控制；防摇；桥式起重机；龙门吊床 1. 绪论 桥、门式起重机在工业生产中占据了关键地位。它们被使用在世界各地数以千计的船场、建筑工地、钢铁厂、仓库、核电厂及废料储存设施，以及其他工业园区。这种操纵系统的及时性和有效性为工业生产力起了重要贡献。因此，可以提高企业经济效益的起重机是极其宝贵的。这些结构，见图一。1.被给予高度评价的压电性质.、抗外部干扰，如风力或气压 (例如桥梁或小车) 能造成载荷振动。在许多实际生产中，这些振动产生了不良后果。摇动使得有效载荷或钩的精确定位在一人操作的时候费时费力；此外，当载荷或周边障碍有是一个危险和脆弱的时候，振荡可能存在安全风险。广泛使用的桥、门式起重机，再加上要控制不必要的振荡，使得大量的研究与控制这些结构有了干劲。工程师们正试图改善其易用性，以增加经济效益，并减轻安全上的顾虑，起重机系统的三个主要要解决的方面: (1)运动诱发的振荡；(2)扰动诱发的振荡；(3)定位能力。一个15吨的桥式起重机采用鲁棒输入整形技术来减少运动诱发的振荡(Singer,Singhose, & Kriikku,1997)。莱利建议控制小车位置和振荡通过比例-微分( PD )控制，在这之间的耦合电缆角和运动的小车将被增加(Fang,Dixon, Dawson, & Zergeroglu, 2001)。Piazzi提出了动态基于逆控制以降低瞬态和残余运动诱发振荡(Piazzi & Visioli, 2002)。金大中推行了极点配置策略,对一个真正的集装箱起重机运动控制和振荡以及定位(Kim, Hong, & Sul, 2004) 。 Moustafa今日发达非线性控制载荷轨迹律跟踪基于Lyapunov的稳定性分析((Moustafa, 2001) 。奥康纳制定了控
船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究 2010年6月11日 摘要 基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序，利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究，并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨，保持其原有的径向负荷分布形式，指定不同的弦向负荷分布形式，采用上述方法进行螺距及拱度的优化设计（桨叶其它参数与母型桨相同）。CFD计算表明，通过指定适当的负荷弦向分布，可以在保证效率的同时使桨叶表面压力分布更加均匀，从而推迟桨叶空化。 关键词：船舶、舰船工程；螺旋桨；优化；设计；升力面理论；CFD 0引言 随着船舶向大型化、高速化发展，对螺旋桨的综合性能要求日益提高。现代船舶螺旋桨设计在追求高推进效率的同时，还必须在复杂的船尾流场中尽量推迟乃至避免空化的发生，从而降低螺旋桨诱发的船体振动及噪声。为了满足这些相互制约的要求，螺旋桨优化设计方法的研究日益受到船舶工程界的重视。 传统的螺旋桨设计方法分为图谱设计和理论设计两大类，前者无法直接用于适伴流及大侧斜桨的设计，后者可分为升力线、升力面及面元方法等，能够处理伴流及侧斜问题，但对负荷面分布形式的处理比较单一，应用也不够广泛。近年来，优化方法在螺旋桨设计中的应用研究开始出现，性能计算采用系列桨性能试验回归公式或升力面、CFD等数值方法，优化采用遗传算法、序列二次规划法、DOE方法等，优化目标包括推力、效率、激振力或其组合，但尚未形成比较成熟的体系，与工程应用的要求也有较大距离。 Benini开发了基于遗传算法的系列螺旋桨多目标优化方法，采用试验数据的回归公式计算敞水性能。以敞水效率和推力最大化为目标、Keller空泡限界公式为限制条件，对B
毕业设计(论文)外文资料翻译 系（院）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： 学号： 外文出处： (用外文写)Baidu library 附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 注：请将该封面与附件装订成册。
附件1：外文资料翻译译文 基础防雷 简介 闪电是一个反复无常，随机和不可预测的事件。它的物理特征包括：电流超过400 kA；温度超过50000华氏度，速度接近或超过三分之一的光速。自2000年以来持续雷击地球约100次每秒。美国保险公司的资料显示每57索赔有一次是因为雷击损坏。这些数据还不包括商业，政府和工业雷电造成的损失。在美国每年因雷电造成的火灾超过26000起，财产损失在5-6亿美元。 地球上的雷击现象，按目前的技术角度来看，遵循一个近似的规律： 1。从顶层雷云朝地球的向下脉冲，寻求电气地面目标。 2。地基对象（围栏，树木，草叶，建筑，避雷针，等等）对此事件发出不同程度的电力活动。从这些地基对象向上发送电力波动，在离地面几十米的位置，会出现一个“聚集区”加剧当地的电场。 3。当带有异种电荷的雷云相遇，相当于电路“开关”被关闭，于是有电流流过。我们就会看到闪电。 闪电效果可以直接也可能是间接的。直接影响是有电阻发热，出现电弧并可能燃烧起来。间接影响是，多数时候对电容，电感出现电磁影响。在绝对意义上实现闪电的防护是不可能的，只能使其产生的影响减少，可以由一个整体性，系统性的风险缓解办法来实现保护。下面对通用条款进行描述。 避雷针 从富兰克林研究雷电开始，就使用避雷针进行建筑物防雷并引流接地。避雷针，是现在最常用的防雷装置，根据建筑物不同的地点，高度和形状，使用合适类型的避雷针来达到设计要求。一些公共事业如架空线、变电所喜欢屏蔽电线。在某些情况下，没有任何避雷装置的使用是最适当的。 高空避雷装置的使用可能会改变闪电的动作。在等效电力场所，钝尖杆被看作是一种有效的避雷针类型。高空防雷装置的设计和性能是一个有争议的并尚未解决
毕业设计论文外文资料翻译 附件1：外文资料翻译译文 起重机的工作需要更多的科学技术 起重机的出现大大提高了人们的劳动效率，以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。 战后的前几年，世界性的工业诞生了，起重机行业几乎完全停止。然而到这个年代末，起重机的建造变得多元化并传播到世界各地，它的前所未有的蓬勃发展似乎整个工业注入了新能源。轻型起重机投入到工作地点并准备作为主要机械，因为人们意识到了在工作间不用拆除他们的的优点。这些新的设计也不再需要其他起重设备协助操纵——相比以前在安装前要进行繁琐的设计。但是，在这一切之前发生了恐怖的第二次世界大战。到1940年，欧洲完全陷入了战争中。到战争结束后的几十年来，欧洲和世界其他地区发生了巨大的政治，经济和社会变化，将影响整个社会结构，包括建造业和起重机行业。在美国，蒸汽机已开始改为柴油机——到1953年超过百分之五十的机车将使用柴油机。战争期间，挖掘机，铲运机和起重机的大规模生产在继续。例如1940年，看到Thew推出新的'Lorain Motocrane'系列。这其中包括三种起重机，是历史上首次自身安装了底盘的起重机。最小的MC - 2 ，起重量达7.6吨，MC – 2起重量为9.9吨，MC – 3起重量为13.5吨。这些起重机许多被用于军队，有的还安装在港口用作港湾式起重机（在MC - 4型）。当然，这场战争已经削弱了能在起重机行业工作的健壮的男人的数量，并且优秀的起重机司
机严重短缺。在Thew ，一位毕业于美国海军学院的经验丰富的技工A C Burch和L K Jenkins进行了为期两天的起重机业务课程的教授。这两位绅士好比是我们今天所知的―经营者培训‖的创始人。他们实际上已设计了动力起重机，都深深地了解起重机，并很高兴传授这方面的知识。 当日本国家铁路公司致力于采购一种旨在搬动钢轨扣板的原型机，潮流逆转。该设备工作极为出色。iVlasuo Tadano环游日本，用35毫米的电影展示该设备的强大用途。沿路上，他获取了大量订单。同时，他好像成为当今市场营销专家所宠爱的公司影像传播的先驱！ 其他国家也在大力发展起重机。特别是意大利，逐渐发展成为该行业的创新基地。1948年Carlo Raimodi在米兰附近的Legnano，首次建造了回转塔式起重机，一种经典的顶端回转起重机。公司最初成立于1863年，在生产起重机之前，是一间铸造厂并为技工和其他行业生产机械设备。当时全球建筑业空前繁荣，吸引了专业设备制造商的注意。其中许多公司在推广起重机后，推出了混凝土搅拌设备。提供了多种不同组合，例如，Reich， Ibag和Liebherr设计开发了起重机与混凝土搅拌设备一起使用的组合。 桥式起重机小车运行机构设计主要包括起升机构、小车架、小车运行机构、吊具等部分。其中的小车运行机构主要由减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴和一些连接件组成。桥式起重机是水电站桥式起重机，安装于丰满水电站扩建工程厂房内，用于水轮发电机组及其附属设备的安装和检修工作。水电站内设备一般都是大中型设备，对桥式起重机的载荷要求较高，所以对减速器性能要求较高。 桥式抓斗起重机是桥架在高架轨道上运行，由起重小车带动抓斗抓取物料的一种桥架型起重机。桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式抓斗起重机广泛应用于电厂、煤厂等需要散料装卸的场合，由于该设备笨重，运输安装困难，对其产品质量检测一般需要在现场进行。所以要求控制设备接线方便，体积小便于携带。又由于使用现场条件不动，还要求检测设备有随机手动控制功能，以保证运行时的安全。随着对起重运输机械控制要求的不断提高,控制手段也越来越先进。目前国内的桥式起重机控制系统都需要人在现场进行控制，控制方式都比较落后。在中小型起重机中, 大都采用控制器直接控制大、小车运行, 主、副钩提升、下降重物及调速。
1145 DWT油污水接收船螺旋桨设计书 指导老师： 专业班级： 学生姓名： 学号： 邮箱： 完成日期：2013/4/24
目录 1．船型............................. 错误!未定义书签。2．主机参数. (4) 3．推进因子的确定 (4) 4．桨叶数Z的选取 (4) 5．AE/A0的估算 (4) 6．桨型的选取说明 (5) 7．根据估算的AE/A0选取2～3张图谱 (5) 8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 (5) 9．空泡校核 (6) 10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 (8) 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算 (9) 12．桨叶强度校核 (9) 13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 (10) 14．桨毂设计 (10) 15．螺旋桨总图绘制 (11) 16．螺旋桨重量及转动惯量计算 (11) 17．螺旋桨设计总结 (12) 18．课程设计总结 (12)
1. 船型 单甲板，流线型平衡舵，柴油机驱动，适于油污水接收的中机型单桨船。 1.1艾亚法有效功率估算表：（按《船舶原理（上）》P285实例计算）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。）
2．主机参数（设计航速约11kn ） 型号： 6L350PN 标定功率： P S2 = 650kw 标定转速： 362 r/min 3．推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨内河船，故使用巴甫米尔公式估算 =0.165*C B x x=1 =0.1×(Fr-0.2)=0.1*(0.228-0.2)=0.0028 ω=0.185 (2)推力减额分数t 本船为有流线型舵使用商赫公式 t=k =0.111 k=0.6 (3)相对旋转效率： 近似地取为ηR =1.00 (4)船身效率 ηH =w -1t -1=1.091 4．桨叶数Z 的选取 根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找， 故选用四叶。 5．A E /A 0的估算 按公式A E /A 0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p 0-p v )D 2 + k 进行估算， 其中：T =P E /(1-t)V= 346/((1-0.111)*11*0.515)=68.7028kN 水温15℃时汽化压力p v =174 kgf/m 2=174×9.8 N/m 2=1.705 kN/m 2 静压力p 0=p a +γh s =(10330+1000×2.5)×9.8 N/m 2=125.734kN/m 2
浅谈船舶螺旋桨的设计 目录 目录 (1) 2 摘要 ...................................................... 关键词 (2) 引言 (2) 1结构与计算要素 .......................................... 1.1结构组成 ............................................ 1.2计算要素 ............................................ 2项目设计过程及结果与分析 ................................ 2.1船体估算数据 ....................................... 2.2螺旋桨要素选取及结果与分析 .......................... 2.3推力曲线及自由航行计算及结果与分析 .................. 2.4计算总结 ............................................ 2.5螺旋桨模型的敞水实验 ................................ 3螺旋桨设计的发展 ....................................... 3.1节能减排促使螺旋桨加快创新 ......................... 结束语 ................................................... 3 3 3 5 6 6 7 9 9 11 11 13 14 14 14 参考文献 ................................................. 致谢 ..................................................... 附录 .....................................................
船用螺旋桨小知识集锦 螺旋桨简介 由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。 普通运输船舶有1～2个螺旋桨。推进功率大的船，可增加螺旋桨数目。大型快速客船有双桨至四桨。螺旋桨一般有3～4片桨叶，直径根据船的马力和吃水而定，以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。螺旋桨转速不宜太高，海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。 驱动船前进的一种盘形螺旋面的推进装置。由桨叶及与其相连结的桨毂构成。常用的是三叶、四叶和五叶。包括单体螺旋桨、龙叶导管螺旋桨、对转螺旋桨、串列螺旋桨、可调螺距螺旋桨、超空泡螺旋桨、大侧斜螺旋桨等。螺旋桨一般安装在船尾（水下）。船用螺旋桨多由铜合金制成，也有铸钢，铸铁，钛合金或非金属材料制成。对船用螺旋桨的研究分理论和试验两个方面。理论方面现已有动量定理、叶元体理论、升力线理论、升力面理论、边界元方法等理论和分析方法，能较准确地预报螺旋桨的水动力性能并进行理论设计。试验方面的研究主要是通过模型试验研究螺旋桨性能，绘制螺旋桨设计图谱。船用螺旋桨的设计方法分两大类，即理论设计方法和图谱设计方法。 60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。 螺旋桨的分类 在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能，更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率，发展了以下几种特种螺旋桨。 可调螺距螺旋桨 简称调距桨，可按需要调节螺距，充分发挥主机功率;提高推进效率，船倒退时可不改变主机旋转方向。螺距是通过机械或液力操纵桨毂中的机构转动各桨叶来调节的。调距桨对于桨叶负荷变化的适应性较好，在拖船和渔船上应用较多。对于一般运输船舶，可使船-机-桨处于良好的匹配状态。但调距桨的毂径比普通螺旋桨的大得多，叶根的截面厚而窄，在正常操作条件下，其效率要比普通螺旋桨低，而且价格昂贵，维修保养复杂。 导管螺旋桨 在普通螺旋桨外缘加装一机翼形截面的圆形导管而成。此导管又称柯氏导管。导管与船体固接的称固定导管，导管被连接在转动的舵杆上兼起舵叶作用的称可转导管。导管可提高螺旋桨的推进效率，这是因为导管内部流速高、压力低，导管内外的压力差在管壁上形成了附加推力;导管和螺旋桨叶间的间隙很小，限制了桨叶尖的绕流损失;导管可以减少螺旋桨后的尾流收缩，使能量损失减少。但导管螺旋桨的倒车性能较差。固定导管螺旋桨使船舶回转直径增大，可转导管能改善船的回转性能。导管螺旋桨多用于推船。
二○一三届毕业设计外文翻译 学院：工程机械学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：赵国超 学号：2504090516 指导教师：陈新轩 完成时间：2013 年 3 月 27 日
Type of Cranes 起重机的类型 Cranes can be classified into four kinds, namely, (a) overhead traveling crane; (b) jib crane; (c) bridge or gantry crane; and (d) cantilever crane. 起重机可分为四类：高架移动起重机、动臂起重机、桥式或门式起重机、悬臂吊车。 Overhead traveling crane. Consists of a girder and a trolley. The girder is supported at each end on trucks capable of traveling on elevated fixed tracks. The trolley is equipped with hoisting and other mechanism, capable of traversing from end to end of such girder. The girder and associated end carriages are known as the bridge. 高架移动起重机由横梁和空中吊运装置组成。横梁靠固定道轨支承，并且可以在轨上来回移动。空中吊运装置由提升装置和其他装置组成，可以从横梁的一端运动到另一端。横梁和与之相连的框架统称为桥。 Such cranes vary in lifting capacity from about 2 tons to 400 tons, and in span from 20 ft to 150 ft,or more. Depending on the purpose for which it is to be used, the crane can be operated either from a cabin fixed to the bridge or the trolley, or from the ground. When two trolleys are furnished, these may run on a common tracks arranged side-by-side or one above the other so that each trolley can traverse the entire span. 这些的起重机囊括了起重量从2吨到400吨，跨度从20英尺到150英尺的各种类型。根据目的不同,在机舱工作的起重机常在桥或空中吊运装置进行控制,其他情况控制装置常在地面。当两个空中吊运装置安装完毕，他们就能在同一道轨上并行或上下交错的并行，以确保每个空中吊运装置都能在整个横梁上移动。 Jib crane 动臂起重机 Consists of an inclined member, or jib, capable of suspending a load at its outer end. The jib is supported by a rope or other member attached to a vertical mast of frame. The out reach of the jib can be constant or variable, and the crane as a whole may be either fixed or movable. 动臂起重机有能在它的外侧提升重物的倾斜动臂。动臂通过绳索或其他方式连接到垂直的框架上。动臂可以是定长或者可伸缩的。起重机可以是固定式或移动式。 Included in this kind are: mobile and caterpillar cranes, builders tower cranes, wharf cranes, and movable cranes mounted on high pedestals, gantries, pontoons and barges. 这一类的起重机包括：移动和履带起重机,建筑商,码头起重机、塔式起重机和可移动的安装在高台子,井架,浮筒和驳船上的起重机。 Lifting capacities vary from 1/2 ton to 300 tons or more, and outreaches from a few feet to 150 ft. Cranes required for handling heavy machinery and equipment in shipyards and at ports are frequently mounted on pontoons. 起重能力不同从1/2吨到300吨不等,动臂可伸展范围从几英尺到150英尺。
SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 螺旋桨设计计算书 姓名:王志强 学号：5130109174 课程:船舶原理（2） 专业:船舶与海洋工程 日期:2016年4月
一、船舶的主要参数船型：单桨集装箱船 二、最大航速确定
按满载工况、主机功率P s=0.85P max、螺旋桨转速102r/min，设计MAU型5叶右旋桨1只。 螺旋桨敞水收到功率： P D=0.85ηSηR P max=0.85×0.97×1.0×33000kW=27208.5kW 最大航速设计的步骤： 假定若干个盘面比（ 0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8），对每一个盘面比进行以下计算： 1）假定若干直径（范围7.5m ~ 8.5m，每隔0.01米取一次值）； 2）对每个直径，假定若干航速（范围21节~25节，每隔0.001节取一次值）； 3）对每个直径与航速的组合，用回归公式计算设计进速系数下不同螺距比（范围0.4~1.6）螺旋桨的推力、扭矩，通过插值（或二分法）确定满足设计功率要求（即：螺旋桨要求的扭矩与设计功率与转速下的收到转矩平衡）的螺距及相应的有效推力与敞水效率； 4）对每个直径，根据阻力曲线及不同航速下的有效推力值，通过插值确定有效推力与阻力平衡的航速，以及对应的螺距和敞水效率； 5）根据航速（或敞水效率）与直径的关系，确定最大航速（或最高敞水效率）对应的直径，该直径即为所假定盘面比下的最佳直径。 三、空泡校核 柏立尔空泡限界线图 空泡校核计算结果： P0=P a+γ?s=10330+1025×(12.7?4.7)kgf/m2=18530kgf/m2=181594N/m2
第一章绪论 第二章螺旋桨的几何特征 一、主要内容 1、本课题的主要研究内容； 2、有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进系数的 概念； 3、螺旋桨的外形和名称及几何特征的有关专业术语。 二、重点内容 1、有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进系数的 概念； 2、桨叶数、桨的直径、螺距比和盘面比等概念。 三、教学方法 多媒体授课、结合螺旋桨模型组织教学 四、思考题 1、什么是有效马力、机器马力、收到马力和传送效率、推进效率和推进 系数？ 2、表征螺旋桨几何特征的主要参数有哪些？ 三、下讲主要内容 理想推进器理论。
第一章绪论 一、本课题的研究对象和内容 1、船舶快速性 船舶在给定主机马力（功率）情况下，在一定装载时于水中航行的快慢问题。 2、推进器 将能源（发动机）发出的功率转换为推船前进的功率的专门装置或机构。常见的推进器为螺旋桨。 3、主要内容 1）推进器在水中运动时产生推力的基本原理及其性能好坏； 2）螺旋桨的图谱设计方法。
二、马力及效率 1、有效马力P E 1）公制有效马力（本教材常用）2）英制有效马力式中，Te 为有效推力（kgf ），R 为阻力（kgf ），v 为船速（m/s ）E ()7575P v Rv UShp =e ＝或hp T E ()7676P v Rv UKhp =e ＝T 思考：在船舶专业中常用的速度单位还有哪些？
2、主机马力和传送效率 推进船舶所需要的功率由主机供给，主机发出的马力 称为主机马力，以P S 表示。 主机马力经减速装置、推力轴承及主轴等传送至推进器，在主轴尾端与推进器联接处所量得的马力称为推进器 的收到马力，以P D 表示。 传送效率η s ＝P D / P S ，它反映了推力轴承、轴承地、 尾轴填料函及减速装置等的摩擦损耗。
一、选题背景和意义： 起重机是现代工业在实现出产过程机械化、自己主动化，改善物料搬运前提，提高劳动出产率必不可少的重要机械设备。它对于发展国民经济，改善人们的事物、文化生活的需要都起着重要的作用。随着经济建设的迅速发展，机械化、自己主动化程度也在不停提高，与此相适应的起重机技能也在高速发展，产物种类不停增加，使用规模越来越广。一些企业由于没有起重机械，不仅工作效率低，劳动强度大，甚至难以工作。高层建筑的施工，上万吨级或几十万吨级的大型船只的建造，火箭和导弹的发射，大型电站的施工和安装，大重件的装卸与搬运等，都离不开起重机的作业。 起重机不仅可以作为辅助的出产设备，完成原料、半成品、产物的装卸、搬运，进行机电设备、船体分段的吊运与安装，而且也是一些出产过程及工艺操作中的必需的装备。再如冶炼金属工业出产中的炉料筹办、加料、钢水浇铸成锭、脱模取锭等，必需依靠起重机进行出产作业。据统计，在国内的冶炼金属、煤炭部门的机械设备总数量或总自重中，起重运输机械约占45%。起重机是机械化作业的重要的事物基础，是一些工业企业中主要的固定资产。对于工矿企业、港口码头、车站库场、建筑施工工地，和海洋开发、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的出产力要素，在出产中进行着高效的工作，组成合理社团批量出产和机械化流水作业的基础，是现代化出产的重要标志之一。 龙门起重机作为物料搬运机械中的最主要的一种，在各行各业中得到广泛的应用，龙门起重机起重范围可以从几吨到几十吨甚至几百吨，在机械制造、冶金、钢铁、码头集装箱装运等行业都必须有龙门起重机。而起升机构更是起重机的咽喉设备，因此对其进行研究，改进其结构使其更加合理，使用更加方便，成本更加低廉，具有重要的现实意义。 龙门起重机的市场份额越来越大，使用非常广泛，这是产品本身及起重 机厂家以及国家政策等多种因素共同作用下的结果，随着经济的不断发展， 尤其是目前经济危机的刺激，国家的一揽子计划的推动，龙门起重机市场的 需求、发展前景大好。 龙门起重机（gantry crane）是水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一种桥架型起重机。这种起重机在地面轨道上运行，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。 课题研究目的及价值： 我们研究这一课题的目的是：设计、分析、计算龙门起重机的各个部分的结构、受力、运作情况；通过研究龙门起重机机械系统结构了解龙门起重机的运作，运用机械知识并进一步优化其结构设计。 本项目所设计的龙门起重机是起重机中应用最广泛的一种，其主要由主梁
飞机螺旋桨工作原理.txt吃吧吃吧不是罪，再胖的人也有权利去增肥！苗条背后其实是憔悴，爱你的人不会在乎你的腰围！尝尝阔别已久美食的滋味，就算撑死也是一种美！减肥最可怕的不是饥饿，而是你明明不饿但总觉得非得吃点什么才踏实。与现实中飞行技术的对比：飞机螺旋桨工作原理 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段,讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度;n—螺旋桨转速;φ—气流角,即气流与螺旋桨旋转平面夹角;α—桨叶剖面迎角;β—桨叶角,即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT,与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作,才能获得较大的拉力,较小的阻力矩,也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖,半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。而在接近桨根,半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面,剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化,拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角,J ＝V/nD。式中D—螺旋桨直径。理论和 试验证明:螺旋桨的拉力(T),克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 式中:Ct—拉力系数;Cp—功率系数;ρ—空气密度;n—螺旋桨转速;D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线,它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为72千米/小时,发动转速为6500转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提高螺旋桨的效率。 二、几何参数 直径(D):影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下,直径增大拉力随之增大,效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速
船用螺旋桨推进器探讨 一，船用推进器的发展历程。 船舶推进器的种类很多，最古老的要算篙了，它可撑着船前进。后来又发明了桨和橹，它们一直沿用至今。随后是利用风帆作为推进工具，出现了多种形式的帆船。随着机器在船上的应用，就出现了明轮推进器。19世纪初出现了螺旋桨推进器。为了证明螺旋桨的优越性, 英国海军组织了一场有趣比赛:把动力相当的“响尾蛇号”螺旋桨轮船和“爱里克托号”明轮进行了竞赛。两艘船的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。“响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号”的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号”就把“爱里克托号”拖走了。这场比赛证明了螺旋桨的优越性。从此，螺旋桨轮船就取代了明轮。 二，螺旋桨的基本构造与在船舶中的应用基本知识。 螺旋桨俗称车叶，由若干桨叶所组成。桨叶的数目通常为三叶、四叶或五叶，各叶片之间相隔的角度相等。螺旋桨通常装在船的尾部，螺旋桨与艉轴的连接部分称为毂，桨叶就固定在毂上。有船尾向船首看时，所看到的螺旋桨桨叶的一面称为叶面（压力面），另一面称为叶背（吸力面）。桨叶的外端为叶梢，而与毂的连接处称为叶根。螺旋桨旋转时叶梢的圆形轨迹为梢圆，此圆称为螺旋桨桨盘，直径称为螺旋桨直径，其面积称为盘面积。 螺旋桨正车旋转时，有船尾向船首看所见到的旋转方向为顺时针方向的称为右旋桨，反之为左旋桨。双桨船的螺旋桨装在船尾二侧，正常旋转时，若其上都向着船中线转动的称为内旋桨，反之为外旋桨。螺旋桨直径的大小往往受到船舶吃水的限制。一般来说，螺旋桨直径愈大转速愈低，其效率愈高。螺旋桨与船的尾框要有良好的配合，避免叶尖露出水面而影响效率。螺旋桨船体间隙要适当，以避免引起严重的振动。 三，船用螺旋桨的工作原理。 螺旋桨旋转时，把水往后推。根据力的作用与反作用的原理，水给螺旋桨以反作用力，这就是推力，推船前进。螺旋桨的运动情况同螺钉的运动情况极为相似。把螺钉旋转一圈，它就在螺帽中向前推进一段距离，这段距离称为螺距。螺旋桨的桨叶叶面（压力面）通常是螺旋面的一部分，就像螺钉的螺纹的一部分那样，不过螺旋桨是在水中运动的，水取代的螺帽的地位。 四，船用螺旋桨的有关几何参数。 桨叶数目(B)：可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。 直径(D)：影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。 螺距：它是桨叶角的另一种表示方法。各种意义的螺矩与桨叶角的关系。 实度(σ)：桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。 桨叶角(β)：桨叶角随半径变化，其变化规律是影响桨工作性能最主要的因素。习惯上以70％直径处桨叶角值为该桨桨叶角的名称值。
毕业论文（设计）任务书 学生姓名 学号 年级专业及班级 指导教师及职称 学部 20XX年9月20日
填写说明 一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。 二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。 四、任务书一经下达，不得随意更改。 五、各栏填写基本要求。 （一）主要内容和要求： 1．工程设计类选题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2．实验研究类选题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3．文法经管类论文 明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。 （二）主要参考文献与外文资料： 在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近1－3年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。 （三）毕业论文（设计）的进度安排： 1．设计类、实验研究类课题 实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。 2．文法经管类论文 实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。 毕业论文（设计）题目10t单梁桥式起重机大车运行机构设计
船舶与海洋工程学院船舶推进螺旋桨设计书8154L远洋渔船螺旋桨设计书 指导老师：xxx 专业班级：xxx 学生姓名：xxx 学号：xxx 邮箱：xxx 完成日期：2013/4/18
目录 1．船型 (2) 2．主机参数 (3) 3．推进因子的确定 (3) 4．桨叶数Z的选取 (3) 5．AE/A0的估算 (3) 6．桨型的选取说明 (4) 7．根据估算的AE/A0选取2～3张图谱 (4) 8．列表按所选图谱（考虑功率储备）进行终结设计 (4) 9．空泡校核 (5) 10．计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 (7) 11. 船舶系泊状态螺旋桨计算 (7) 12．桨叶强度校核 (8) 13．桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 (8) 14．桨毂设计 (9) 15．螺旋桨总图绘制 (10) 16．螺旋桨重量及转动惯量计算 (10) 17．螺旋桨设计总结 (11) 18．课程设计总结 (11)
8154L远洋渔船螺旋桨设计书 1. 船型 单桨单舵，前倾首柱，巡洋舰尾，柴油机驱动，尾机型远洋渔船。 艾亚法有效功率估算表：（按《船舶原理（上）》P285实例计算）（可以自主选定一种合适的估算方法，例如泰勒法。）
2.主机参数 3．推进因子的确定 (1)伴流分数w 本船为单桨渔船，故使用汉克歇尔公式估算 w=0.77×C P -0.28=0.77×0.569-0.28=0.158 (2)推力减额分数t 本船为单桨渔船，使用汉克歇尔公式 t=0.77×C P -0.30=0.77×0.569-0.30=0.138 (3)相对旋转效率： 近似地取为ηR =1 (4)船身效率 η H = w -1t -1=(1-0.158)/(1-0.138)=0.98 4．桨叶数Z 的选取 根据一般情况，单桨船多用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找， 故选用四叶。 5．A E /A 0的估算（注意：对于内河船及大径深比螺旋桨的船不一定适用！） 按公式A E /A 0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p 0-p v )D 2 + k 进行估算， 其中：T= V t P E )1(-=350×0.735/((1-0.138)×13×0.5144)=44.63kN 水温15℃时p v =174 kgf/m2=174×9.8 N/m 2=1.705 kN/m 2 静压力p 0=p a +γh s =(10330+1025×2)×9.8 N/m 2=121.324 kN/m 2 k 取0.2 D 允许=0.7×T d =（0.7～0.8）×2.90=2.03m ～2.32m （单桨船）