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华中科技大学船舶与海洋工程学院轮机工程专业民用船舶动力装置课程设计轴系计算说明书一、轴系计算(一)、概述本船为内河船，设单机单桨。
主机经减速齿轮箱减速后将扭矩通过中间短轴传给螺旋桨轴和螺旋桨。
考虑到长江水质较差，泥沙较多，若采用水润滑，则污物可能进入艉轴装置造成堵塞，故润滑方式采用油润滑。
本计算按《CCS钢质内河船舶建造规范》（2009年）（简称《钢内规》）进行。
(二)、已知条件(三)、轴直径的确定根据《钢内规》8.2.2进行计算，计算列表4.1如下：表4.1轴直径计算根据计算结果，取螺旋桨轴直径为 350 mm，中间轴直径为 280 mm。
二、强度校核1.尾轴强度验算轴设计过程中艉轴承、密封装置、联轴节的选型如下：a．艉轴轴承选自东台市有铭船舶配件厂，规格如下：b．油润滑艉轴密封装置选自东台市有铭船舶配件厂，规格如下：c．联轴节采用船厂自制。
尾轴危险段面的确定根据图4-1计算如下：图4-1尾轴管结构简图（1）相关尺寸确定已知L=880mm，L b=440mm，R=350mma螺旋桨轴尾部锥长l=（1.6~3.3）R=2.2*R=780mm，z对于白合金轴承，支撑点到后端面的距离u=0.5L=0.5*880=440mm。
而后密封装置的长度为215mm，再加上适当间距约为60mm，则：螺旋桨轴尾部锥面中心至后轴承中心距离a为：a=780/2+440+215+60=1105mm螺旋桨轴尾部锥面后端面至后轴承中心距离b为：b=1105+780/2=1495mm由布置总图得后轴承的后端面距前轴承中心约为4739mm，则：前后轴承支撑点距离l为：l=4739-440=4299mm因为后轴承后端面距齿轮箱有约7130mm，考虑到齿轮箱的周和联轴节等，法兰端面到前轴承支撑点距离为：d=7130-4299-440-769=2391mm因为联轴节长845mm ，则法兰重心到前轴承支撑点距离为： c=2391-845=1546mm（2）双支承轴承负荷计算： a ．后轴承压力= 15873.21 N式中：g —9.81N/kg 1—前后轴承支撑点距离，4.299ma---螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m b —桨毂后端面到后轴承支撑点距离，1.495m c —法兰重心到前轴承支撑点距离，1.546md —法兰端面到前轴承支撑点距离，2.391m G 0—法兰重量，1180kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kgq c —轴本身重量产生的均布负荷 ，q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/mb ．前轴承总压力⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+++=l a Q l 2b q l c)(l G l 2d l q g B 2c 02c）（B R = 4596.65 N 式中：g —9.81N/kg 1—前后轴承支撑点距离，4.299ma---螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m b —桨毂后端面到后轴承支撑点距离，1.495m c —法兰重心到前轴承支撑点距离，1.546md —法兰端面到前轴承支撑点距离，2.391m G 0—法兰重量，1180kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kgq c —轴本身重量产生的均布负荷 ，q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/m1．截面E —E 的弯矩/2a 2L q g 2L R 2L a g Q M 2A cA A AB EE ⎪⎭⎫⎝⎛+⋅⋅-⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-=- = —63745.48N ·m式中：g —9.81N/kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kg a —螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m R A —后轴承支反力，15873.21 N L A —后轴承长度，0.88m q c —轴本身重量产生的均布负荷q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/m其中d c 为尾轴直径，350mm 2．截面K －K 的弯矩c2B A B KK 2gq )Q -(R a g Q M g ⋅+⋅⋅-=-= —5093.61N ·m式中：g —9.81N/kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kg a —螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m R A —后轴承支反力，15873.21 N q c —轴本身重量产生的均布负荷q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/m其中d c 为尾轴直径，350mmK K E E M M -->，取E E M -=—63745.48N ·m 作为计算弯曲力矩。
第19卷 第11期 中 国 水 运 Vol.19 No.11 2019年 11月 China Water Transport November 2019收稿日期：2019-07-29作者简介：虞 凯，舟山兴舸船舶设计有限公司。
船舶推进轴系设计要点解析虞 凯，李永顺（舟山兴舸船舶设计有限公司，浙江 舟山 316000）摘 要：本文主要介绍船舶轴系设计的步骤和要点，按实际要求并根据船舶类型、营运水域合理设计轴系。
关键词：轴系；设计；条件；要求；计算中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）11-0078-03船舶推进轴系作为独立的系统，结构外形较为简单，但作用十分重大，其设计的合不合理直接影响到船舶的安全性能和运行成本。
船舶轴系主要由传动轴（推力轴、中间轴、螺旋桨轴等）传动设备（主机、联轴器、齿轮箱等）、支撑部件（推力轴承、中间轴承、尾管轴承等）、尾密封装置以及其它附件等组成。
轴系的基本作用：主要是连接主机和螺旋桨，并将主机产生的功率通过轴传递给螺旋桨，螺旋桨旋转后产生轴向推力通过轴系传给推力轴承，再由推力轴承传递于船体。
因此，螺旋桨能否正常高效的运转，主要取决于轴系工作的稳定性。
在设计前期轴系材质、强度、结构等需综合合理的考虑，以便船舶性能达到最佳状态。
一、轴系布置设计流程根据船舶类型、用途、吨位、航速；再按船舶主机的功率、转速以及相匹配离合器的传递能力。
确定轴线及轴段的配置；再以轴的长度来决定中间轴承位置、数量和间距等，绘制轴系布置图；在确定完主机和齿轮箱后，根据《规范》计算确定螺旋桨轴、中间轴基本轴径。
且轴的主要尺寸和轴的冷却方式初步确定的前提下，即可进行轴系的强度校核。
然后进行轴系部件结构设计及选型；最后绘制轴系布置图、艉轴尾管总图、螺旋桨轴图、中间轴图、可拆联轴器及有关部件图纸。
船舶轴系必需进行扭振计算，且轴径大于250mm 时需要合理校中计算。
二、轴系设计考虑的条件船体线型、主机参数、齿轮箱参数、螺旋桨参数、船体结构、主机位置、螺旋桨位置、尾轴尾管、尾柱／轴承支架位置、润滑和密封型式等。
船舶推进轴系的一般布置和校中计算付品森【摘要】Sailing safety of a ship is directly concerned with the quality of the alignment of propulsion shafting, which is inlfuenced by many factors, such as process precision of ship shaft, installation bending of shafting, hull distortion, quality of operation personnel and so on. This paper introduces the principles and methods for the calculation of general arrangement and alignment of propulsion shafting, and especially presents principle, calculation procedure and algorithm of rational load method. Taking an ocean engineering vessel as an example, it describes method, program, procedure and analysis of jack-up test in detail.%船舶推进轴系校中质量的好坏直接关系到船舶的航行安全，而影响轴系校中质量的因素很多，如船轴的加工精度、轴系的安装弯曲、船体变形、操作人员素质等。
文中介绍了船舶推进轴系一般布置和校中计算的一些原理和方法，重点介绍合理负荷法的原理、计算步骤和计算方法等，并以某海洋工程船为例，详述了顶举试验的方法、程序和步骤与分析。
【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】8页(P66-73)【关键词】推进轴系;平轴法;合理负荷法;顶举试验【作者】付品森【作者单位】博格普迅推进器国际贸易上海有限公司上海200050【正文语种】中文【中图分类】U664.2船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，轴系把柴油机的曲轴动力矩传给螺旋桨，以克服螺旋桨在水中转动的阻力矩，再将螺旋桨产生的轴向推力传递给推力轴承，克服船舶航行中的阻力，实现推动船舶航行的目的。
船舶轴系强度计算船舶轴系主要由轴、轴承、轴套、垫片等零部件组成。
在进行轴系强度计算时，需要考虑以下几个方面：轴的强度、轴承的强度、轴承的支撑和固定方式、轴和轴承之间的间隙和配合、轴系的动力传输和载荷等。
首先，计算轴的强度是轴系设计中的重要一环。
轴的强度计算需考虑各种载荷的作用，并根据载荷的大小和性质选择合适的材料，如碳素钢、合金钢等。
常用的轴的强度计算方法有杨氏弯曲理论和能量方法。
杨氏弯曲理论可以通过计算轴的受力和变形，进而得出轴的应力和强度。
能量法则计算了轴的变形和应力，进而确定轴的强度。
其次，轴承的强度计算同样重要。
轴承是支撑和定位轴的关键部件，其强度需满足承载和工作要求。
轴承的强度计算主要考虑两个方面：静态承载能力和动态疲劳强度。
静载荷是指在轴承不运转时的承载能力，可以通过静载荷测试和计算确定。
动态疲劳强度是指轴承在长时间连续工作中的承载能力，需要通过疲劳试验和相关标准进行计算。
此外，轴承的支撑和固定方式对轴系的强度也有影响。
轴承支座的设计需考虑支撑轴的位置和方向，以及承受的载荷大小。
常见的轴承支座有固定座、滑动座、摩擦座等。
不同的轴承支座适用于不同的工况和载荷条件。
此外，轴和轴承之间的间隙和配合也是轴系设计中需要考虑的关键因素。
轴和轴承之间的配合应该既能保证轴的自由转动，又能传递转动力矩。
轴与轴承之间的配合方式有滚动配合和滑动配合。
其中，滚动配合适用于高速和精度要求较高的轴系，滑动配合适用于低速和精度要求较低的轴系。
最后，轴系的动力传输和载荷也需要进行计算。
轴系的动力传输包括轴、轴承和传动装置的匹配和配置，需要考虑转矩、转速和功率的要求。
轴系的载荷包括常用的径向载荷、轴向载荷和弯曲载荷，需要根据实际工况和使用要求确定。
总结起来，船舶轴系强度计算是船舶设计中需要关注的重要一环。
计算轴的强度、轴承的强度、轴承的支撑和固定方式、轴和轴承之间的间隙和配合、轴系的动力传输和载荷等多个方面，可以确保轴系具备足够的强度和可靠性，保证船舶的正常运行和安全性。
船舶轴系扭振计算船舶轴系扭振计算是为了研究船舶传动系统中可能产生的扭振问题而进行的计算工作。
船舶轴系扭振是指船舶传动系统中由两个或多个旋转部件之间的扭转刚度不匹配引起的系统震动问题。
这种扭振问题可能对船舶的可靠性、安全性和性能产生不利影响，因此需要进行相应的计算分析。
第一步是建立船舶轴系模型，包括各个旋转部件的几何特性、质量参数和刚度参数等。
这是进行船舶轴系扭振计算的基础，需要准确地描述船舶传动系统的结构和特性。
第二步是进行船舶轴系的动力学分析，包括计算各个旋转部件的惯性力、惯性力矩和旋转角速度等动力学参数。
这些参数将作为扭振计算的输入数据，用于分析船舶轴系的动力响应。
第三步是确定船舶轴系的扭振频率和振动模态。
扭振频率是指船舶轴系中可能产生扭振的固有频率，而振动模态则描述了船舶轴系中不同部件之间的相对振动形式。
这些信息对于评估扭振问题的严重程度和确定相应的抑制措施非常重要。
第四步是评估船舶轴系扭振对系统性能的影响。
通过对船舶轴系的动力响应进行分析，可以评估扭振对船舶传动系统中各个旋转部件的疲劳寿命、工作性能和振动舒适性等方面的影响。
这将有助于确定是否需要采取相应的抑制措施，以避免扭振问题的发生或减小其不良影响。
最后，根据船舶轴系扭振计算的结果，可以针对具体的扭振问题确定相应的技术措施。
这可能包括增加扭振阻尼器的刚度、调整旋转部件的设计参数或改进轴系的结构等。
这些措施旨在提高船舶轴系的扭振稳定性和工作性能，从而保证船舶的可靠性和安全性。
总之，船舶轴系扭振计算是一个综合的工作，需要对船舶传动系统进行动力学分析和评估，以确定扭振问题的影响和解决方案。
通过合理的计算分析，可以提高船舶轴系的可靠性和工作性能，为船舶运行提供更好的保障。
2011船舶轴系计算3.1 船舶轴系的作用与组成：3.1.1 船舶轴系的作用：船舶轴系的基本任务是将主机的功率传给螺旋桨，同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力传给船体，以推动船舶运动。
3.1.2 船舶轴系的组成：由于船的任务和要求不同，使得船体型线和动力装置型式不同，轴系所包括的具体组成部件也不完全一样。
一般情况下，从主机曲轴法兰起，到螺旋桨止，主要包括：弹性联轴节、减速齿轮箱、推力轴、推力轴承、中间轴、中间轴承、、联轴节、艉轴和艉轴管等，另外还有离合器和隔舱填料函等总称为轴系。
3.2轴系的布置：当机舱、主机和螺旋桨的位置已初步决定，并对轴系的结构有充分的了解和考虑后，首先确定轴系数目、位置和长度，初步选定轴承的位置和间距等，然后再选用或设计轴系部件，进行轴系强度计算和振动验算，最后绘制轴系布置及安装总图，完成轴系的设计工作。
3.2.1 轴线的数目：从主机法兰输出端到螺旋桨中心之间的轴系，往往是由好几段位于同一直线上的轴相互连接起来的，这种位于同一直线上的轴系称为轴线。
轴线的数目主要取决于船舶的类型、航行性能、生命力、主机型式及特征、动力装置的经济性、工作的可靠性等。
本船采用双机双桨的推进装置。
一般单轴系的轴线，常将其布置在船舶的纵舯剖面上，双轴系的船舶，轴线对称布置在两舷。
而三轴系的船舶往往其中一根轴线在船舶的纵舯剖面上，其余两轴线对称的布置在两舷。
3.2.2 轴线的位置与长度：轴线是一根直线，它的位置和长度决定于两个端点的位置，一个端点是螺旋桨中心，另一个是主机的输出轴法兰中心。
连接这两个中心的长度即为轴线长度，轴线总长度确定后，再根据船舶的实际情况、船厂加工能力以及船舶尾部结构和轴承的间距等确定轴段数目和长度。
理想的轴线位置最好是布置成与船体基线水平，而在多轴线时，轴线又必须保持对称，并和纵舯剖面平行。
但是这样理想的轴线往往很难实现，因为轴线的位置必须服从主机与螺旋桨的布置。
如下图，在主机位置较高而船舶吃水比较浅时，为保证螺旋桨浸入水下一定距离，有时不得不使轴线向尾部倾斜一定角度α，有些双桨推进装置的船舶轴系，为了使螺旋桨叶的边缘离开船的外板一定的距离，允许轴线在水平投影上离开船舶纵舯剖面偏斜一个角度β。
船舶动力装置轴系设计计算1.轴系布置设计首先，根据船舶的需求和动力装置的安装空间，设计轴系布置，包括主轴、辅助轴、传动轴、联轴器、轴承等的位置和相互关系。
2.动力需求计算根据船舶的设计航速、航行条件和推进方式，计算出所需的功率和转速。
功率可通过船舶阻力和运动学公式计算得到，转速可根据动力装置的输出转速和传动比确定。
3.主轴尺寸计算主轴是船舶动力装置的核心部件，其设计需要考虑强度、刚度和转子动力学特性。
首先根据所需功率和转速计算出主轴的扭矩，然后根据材料的强度参数计算出主轴的直径。
最后，根据主轴的刚度要求和转子动力学要求，确定主轴的长度和材料。
4.辅助轴计算辅助轴一般用于传递不同动力装置之间的功率或转速。
根据实际需求，计算出辅助轴的转矩和转速，并根据需求选择适当的辅助轴。
5.传动轴设计传动轴一般用于将主轴的转动传递给辅助轴或船舶的推进装置。
根据功率、转速和传动方式（直接传动或间接传动）、传动比等参数，设计传动轴的直径、长度和材料。
6.轴承计算轴承的设计需要考虑轴的受力和转动特性。
根据轴系布置和轴的尺寸，计算出轴承的额定载荷和额定寿命，并根据实际需求选择适当的轴承类型和数量。
7.联轴器选型联轴器用于连接不同轴之间，传递转矩和扭矩。
根据轴的直径、转速和扭矩，选择适当的联轴器类型和规格，确保联轴器的刚度和可靠性。
8.尺寸校核最后，对设计的轴系进行尺寸校核，确保各个部件的强度和刚度满足要求。
校核包括材料的强度计算、轴的转子动力学分析和系统的振动分析等。
以上是船舶动力装置轴系设计计算的一般过程。
在实际设计中，还需要考虑船舶的具体情况和要求，并进行系统性能试验和优化设计，以确保轴系的安全可靠性和良好的性能。
船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计班级：轮机0801班学号：U200812201姓名：李弘扬一．设计任务及意义：在推进装置中，从主机到推进器之间，用传动轴及保证推进装置正常工作所需的全部设备连接在一起的中间机构成为轴系。
船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分之一。
轴系的工作好坏，将直接影响船舶的推进特性和正常航行，并对船舶主机的正常工作也有直接的影响。
如果轴系设计质量欠佳，将会引起机体振动、传动系统零部件损坏、轴承过度磨损、甚至轴件折断等事故，不仅会中止机械系统的正常运行，也会危急工作人员的生命安全。
因此对轴系必须进行深入的研究，以利于其正确的设计、制造、安装和检验。
船舶轴系振动控制就是设计及安装中采取措施，以保证动力装置的振动限制在容许的范围内。
这次设计主要是针对简化实际系统后的理想的轴系当量系统图进行分析，采用其参数，通过各种方法（矩阵特征值特征向量、HOLZER 法、专门解微分方程的软件等）求出系统的各阶频率及其主阵型，通过对着2个参数进行分析，得出所需的数据，并总结归纳出轴运转过程中要注意的问题，以保证轴能够安全有效的运转。
二．柴油机推进轴系布置图：图1所选主机的型号为6350ZC-1，其额定功率为661Kw，额定转速为350r/m。
三．轴系当量系统图：为了方便对船舶的推进轴系进行分析和振动计算，将实际的船舶推进轴系简化成当量系统，如下图：图2其中：1.空气压缩机2.水泵3.变速齿轮 4-8.柴油机气缸 9.飞轮 10.减速器 11.联轴节 12.螺旋浆各当量参数如下表：序号 1 2 3 4~7 8 9 10 11 12转动惯量5.98 1.08 1.04 2.913 2.913 51.463 0.6 1.115 3.944(kg·m2)扭转刚度×10-58.2 392.2 150 112.78 169.66 0.5 0.5 50.29 (N·m/rad)表1转动惯量与扭转刚度的等效计算原理：a，转动惯量：轴系作扭转振动时，其运动部件可分为旋转运动件和往复式运动件，其中，旋转运动件的转动惯量一般都是对圆盘这类有规则几何形状的物体进行积分：J=.比如真空心圆轴的转动惯量为J=ρ（）L （kg ·m ）。
2011船舶轴系计算3.1 船舶轴系的作用与组成：3.1.1 船舶轴系的作用：船舶轴系的基本任务是将主机的功率传给螺旋桨，同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力传给船体，以推动船舶运动。
3.1.2 船舶轴系的组成：由于船的任务和要求不同，使得船体型线和动力装置型式不同，轴系所包括的具体组成部件也不完全一样。
一般情况下，从主机曲轴法兰起，到螺旋桨止，主要包括：弹性联轴节、减速齿轮箱、推力轴、推力轴承、中间轴、中间轴承、、联轴节、艉轴和艉轴管等，另外还有离合器和隔舱填料函等总称为轴系。
3.2轴系的布置：当机舱、主机和螺旋桨的位置已初步决定，并对轴系的结构有充分的了解和考虑后，首先确定轴系数目、位置和长度，初步选定轴承的位置和间距等，然后再选用或设计轴系部件，进行轴系强度计算和振动验算，最后绘制轴系布置及安装总图，完成轴系的设计工作。
3.2.1 轴线的数目：从主机法兰输出端到螺旋桨中心之间的轴系，往往是由好几段位于同一直线上的轴相互连接起来的，这种位于同一直线上的轴系称为轴线。
轴线的数目主要取决于船舶的类型、航行性能、生命力、主机型式及特征、动力装置的经济性、工作的可靠性等。
本船采用双机双桨的推进装置。
一般单轴系的轴线，常将其布置在船舶的纵舯剖面上，双轴系的船舶，轴线对称布置在两舷。
而三轴系的船舶往往其中一根轴线在船舶的纵舯剖面上，其余两轴线对称的布置在两舷。
3.2.2 轴线的位置与长度：轴线是一根直线，它的位置和长度决定于两个端点的位置，一个端点是螺旋桨中心，另一个是主机的输出轴法兰中心。
连接这两个中心的长度即为轴线长度，轴线总长度确定后，再根据船舶的实际情况、船厂加工能力以及船舶尾部结构和轴承的间距等确定轴段数目和长度。
理想的轴线位置最好是布置成与船体基线水平，而在多轴线时，轴线又必须保持对称，并和纵舯剖面平行。
但是这样理想的轴线往往很难实现，因为轴线的位置必须服从主机与螺旋桨的布置。
如下图，在主机位置较高而船舶吃水比较浅时，为保证螺旋桨浸入水下一定距离，有时不得不使轴线向尾部倾斜一定角度α，有些双桨推进装置的船舶轴系，为了使螺旋桨叶的边缘离开船的外板一定的距离，允许轴线在水平投影上离开船舶纵舯剖面偏斜一个角度β。
