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船舶推进轴系扭振若干技术问题研究

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武汉理工大学硕士学位论文船舶推进轴系扭振若干技术问题研究姓名：黎辉申请学位级别：硕士专业：轮机工程指导教师：周瑞平20070501摘要船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，包括从主机输出端推力轴承直到螺旋桨之间的传动轴以及轴上的附件，其主要功能是，将船舶主机发出的功率传递给螺旋桨，使螺旋桨产生转动，同时又将螺旋桨旋转时产生的推力传给船体，推动船舶前进。轴系的振动直接影响到轴系中各轴承的受力，可能导致柴油机、传动装置与轴系的故障；导致机架振动，并通过双层底诱发船体梁垂向振动，以及上层建筑的纵向振动；导致尾轴管早期磨损等等，这些都直接影响船舶航行性能和安全性，所以对轴系振动的研究具有十分重要的意义。本文以船舶推进轴系为研究对象，查阅了国内大量研究资料，对轴系扭振的机理、计算方法以及一些关键问题进行了研究，其主要的工作包括：（１）建立了通用的船舶推进轴系扭振计算模型，系统研究了扭振自由振动和响应计算方法，利用软件工程的基本方法，开发了基于ＶＢ．Ｎｅｔ的轴系扭振计算软件，通过实测和对比分析，验证了模型和算法的正确性。（２）对船舶推进轴系扭振计算中简谐系数计算、一缸熄火及气缸负荷不均衡、分支系统尤其是双机并车轴系、非线性问题、纵扭耦合计算等关键技术问题进行了研究，对各因素对扭振计算的影响，结合所开发的扭振计算软件，给出了相应情况在实际计算中的处理方法，并列举了一部分计算实例。（３）研究了有限元方法的基本原理与建模理论，建立了轴系扭振计算的有限元模型，并应用大型有限元分析软件ＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ／Ｎａｓｔｒａｎ进行了扭振计算与分析，迸一步验证了模型的正确性。最后对研究成果和有关问题进行了总结，对今后的工作做出了展望，并分别给出了基于上述算法的船舶推进轴系扭振计算实例。

关键词：船舶推进轴系，扭振，有限元，ＭＡＴＬＡＢＡｂｓｔｒａｃｔ

Ｓｈｉｐｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｈａｆｔｉｎｇｉｓａｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｆｌｅｘｉｂｌｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｍｕｌｔｉ—ｍａｓｓｅｓ，

ｗｈｏｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙ勰ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｍａｉｎｅｎｇｉｎｅ

ｔｏｄｒｉｖｅｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ，ｓｏｔｈｅｔｈｒｕｓｔｉｓｂｏｍｆｕｒｓｈｉｐｍｏｖｉｎｇ．Ｉｔ’ｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｔｈａｔｔｈｅ

ｓｈａｆｔｉｎｇｉｓｓｕｆｆｅｒｉｎｇｆｒｏｍｍｕｌｔｉ—ｌｏａｄｓｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄａｎｄｖａｒｉａｂｌｅｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇ

ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍａｉｎｅｎｇｉｎｅ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｓｈａｆｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｈａｓａｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎ

ｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｏｆｓｈａｆｔｉｎｇｆｏｒｌｏｎｇａｎｄｓｔａｂｌｅ．

Ｈａｖｉｎｇｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｐｌｅｎｔｙｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔａｋｉｎｇｓｈｉｐｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｈａｆｔｉｎｇａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｏｂｊｅｃｔ，ｇｉｖｅｓａｂｒｉｅｆｓｕｍｍａｒｙａｂｏｕｔｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄ

ｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ

ｐｒｅｓｅｎｔｓｓｏｍｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ

ａｂｏｕｔａｆｅｗｋｅｙｐｏｉｎｔｓｏｆｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋａｔｅｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：

１）Ｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ

ｓｈａｆｔｉｎｇ，ａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ

ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｆｒｅｅａｎｄｆｏｒｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ．

Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｈａｆｔｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎＶＢ．ｎｅｔ，ａｎｄ

ｖａｌｉｄａｔｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ

ｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇ

ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔ

ｏｎｅ；

２）Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｏｎ

ｓｏｍｅｋｅｙｐｏｉｎｔｓｏｆｔｈｅｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈａｒｅ

ｍａｉｎｌｙ

ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：ｈｏｗｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｙａｎｅｗｌｙｍｅｔｈｏｄｃａｌｌｅｄ

ＳｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅＩｎｄｉｃａｔｅｄＤｉａｇｒａｍ。ｏｎｅｏｒｍｏｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒｍｉｓｆｉｒｉｎｇａｎｄｌｏａｄ—

ｕｎｂａｌａｎｃｉｎｇ，ｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｂｒａｎｃｈｅｓ，ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｘｉａｌｃｏｕｐｌｅｄｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｅｔｃ，ａｎｄｇｉｖｉｎｇｐｉｅｃｅｓｏｆｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｂｙａ

ｆｅｗ

ｅｘａｍｐｌｅｓ；

３）ＴｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＦＥＭ（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）ｉｓａｌｓｏａｎｏｔｈｅｒｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔ．

Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｍｏｄｅｌｔｈｅｏｒｙ，ｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅＦＥＭｍｏｄｅｌ

ｆｏｒｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｍａｋｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ

ａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

ｂｙｔｈｅ

ＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ／Ｎａｓｔｒａｎ，ｗｈｉｃｈｖａｌｉｄａｔｅｓ

ｔｈｅｍｏｄｅｌｆｏｒａｆｕｒｔｈｅｒ

ｓｔｅｐ．．

Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｓｕｍｍａｒｉｚｅａｂｏｕｔｔｈｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓ，

ａｎｄｇｉｖｅｓｐｉｅｃｅｓｏｆａｄｖｉｓｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗｏｒｋ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＳｈｉｐＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＳｈａｆｔｉｎｇ，ＴｏｒｓｉｏｎａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ），ＭＡＴＬＡＢ

Ｉｌ独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：盗焘星日期：兰１２：兰：！！

关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

签名：牲导师签名：

醴日期：趔尘巧武汉理工大学硕士学位论文１．１研究的目的和意义第１章绪论

船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，包括从主机输出端推力轴承直到螺旋桨之间的传动轴以及轴上的附件。船舶轴系主要功能是，将船舶主机发出的功率传递给螺旋桨，使螺旋桨产生转动，同时又将螺旋桨旋转时产生的推力传给船体，推动船舶航行１１】。在船舶航行过程中，推进轴系受多种复杂载荷的作用。轴系的振动直接影响到轴系中各轴承的受力，可能导致柴油机、传动装置与轴系的故障；导致机架振动，并通过双层底诱发船体梁垂向振动，以及上层建筑的纵向振动；导致尾轴管早期磨损等等【２１。这些都直接影响船舶航行性能和安全性，所以轴系振动一直是船舶界十分关心的问题。随着我国船舶工业的发展、出口船舶的日益增多和造船吨位的不断增长，我国已连续八年成为世界第三造船大国，成为国际造船市场中一支不可忽视的重要力量。造船行业对造船技术，造船工艺及质量的要求越来越高。而高质量、高效率的生产设计离不开现代化的管理和技术支持。船舶推进轴系振动计算可对轴系的设计、施工和安装提供预报，检验和指导作用，是船舶推进轴系设计、制造、安装和检验必不可少的环节之一，为推进装置的可靠、安全运行提供了有力的保障，对进一步深入研究船舶推进轴系的可靠性、动力装置故障诊断、动力装置仿真计算等有指导意义。根据世界各国规范要求，对于船舶推进轴系，必须进行振动校核计算，并提供相应的计算报告，而这些工作，采用传统的手工计算方法，烦琐且误差较大，效率低，周期长，难以满足现代数字化造船的要求，只有借助于计算软件才能实现高效、准确的计算。因此，对轴系振动的理论进行深入系统的研究，开发相应的计算软件，解决船舶动力装置设计、制造、安装中的技术难点，具有一定的理论意义和较高的实用价值。武汉理Ｔ：人学硕＋学位论文１．２国内外研究现状

在动力装置发展初期，由于当时技术水平的限制，在相当长的一段时间内，在轴系的强度设计工作中，是把轴系作为绝对刚体来处理的。当时认为，轴系中应力的变化完全取决于载荷或其受力情况。但在１９世纪末，在工业发达国家对内燃机广泛应用之后，由于在动力、海陆交通运输部门所使用的内燃机装置中，各种断轴事故不断发生，这就促使研究设计人员和工程师们，从实践中认识到，把轴系作为绝对刚体来处理显然是不合理的，须作为弹性体系进行研究【３１。正是由于轴系具有弹性，才使轴系产生扭转振动，造成各种断轴事故，从而导致对这项工作深入的理论研究和测量。１９世纪末到２０世纪初，各种断轴事故的分析报告及有关文章逐渐出现，对于轴系扭转振动的研究也逐渐深入。１９１６年在德国盖格尔（Ｇｅｉｇｅｒ）发表了机械式盖格尔振动仪测量轴系扭转振动的文章后，扭转振动的研究开始了实测和试验阶段【５１。到２０世纪５０年代末，扭转振动的研究逐渐成熟，计算方法和研究手段也日趋多样化。从已有的研究来看，用作扭振计算的轴系模型可分为两大类：一类是轴系质量经离散化后集总到许多集中点的集总参数模型，另一类是轴系质量沿轴线连续分布的分布参数模型１３】【４１【６Ｊ。集总参数模型是将轴系离散成具有集中转动惯量的圆盘、无质量的弹性轴以及内部阻尼和外部阻尼，故又称轴盘模型。轴盘模型是轴系扭振计算中应用最早的力学模型之一。其优点是物理概念清晰，使用简单，计算方便；缺点是模型过于简单，精度不高。分布参数模型中轴系的质量沿轴线连续分布，因而比集总参数模型更接近实际。此外，随着有限元方法在轴系计算中的应用，框架模型和阶梯轴模型也被用作实体剖分的计算模型【６ｌｏ扭振计算的内容是进行系统的自由振动和强迫振动计算。针对上述轴系扭振计算的不同力学模型，目前采用的用于自由振动计算的方法有：Ｈｏｌｚｅｒ法、传递矩阵法、解析法等；用于强迫振动计算的方法有：能量法、放大系数法、传递矩阵法、解析法、有限元法等。Ｈｏｌｚｃｒ法是轴系扭振计算的经典方法【２】１４１。根据其基本原理，工程上常使用Ｈｏｌｚｅｒ表格法或Ｔｏｌｌｅ表格法进行手工计算。近年来随着计算机的应用，扭振计算中引入了矩阵分析、线性代数等内容，因此出现了基于Ｈｏｌｚｅｒ法原理的数值计算方法和相应的计算程序。解析法就是在此基础上发展而来【７ｌ【８１。传递矩阵法

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船舶推进轴系弹性阻尼扭振减振器的参数匹配

船舶推进轴系弹性阻尼扭振减振器的参数匹配


μ
+
1)
ω
2 d
+
ω
2 e
]
í ï AeP = ï
Me
ke
-
ω
2 P
(
Jd
+
Je)
ï ï
A
eQ
=
î
Me
ke
-
ω
2 Q
(
Jd
+
Je)
（11）
式中：μ——惯量比，μ =
Jd Je
，ω
2 d
=
k J
d d
，ω
2 e
=
ke Je
由公式（10）可知，P、Q 2 点的位置与 μ 和 ωd 有
关，将 ωd /ωe 的值称之为定调比。接下来讨论惯量比
摘 要：在船舶推进轴系中配置扭振减振器是降低振动水平、解决振动问题的有效方法。使用能量方法，将多自由
度的集总参数模型简化为单扭摆模型，加上减振器构成双扭摆模型。通过对该双扭摆模型的分析求解，讨论惯量比和
定调比对减少振动响应的作用 ，随后进一步简要说明减振器参数匹配的基本步骤。最后通过某多用途船 ，配置减振
扭振减振器通常可分为粘性减振器和弹性阻尼 减振器两大类，其具体配置方法，多由国外减振器厂 家掌握。弹性阻尼减振器具有体积小、重量轻、寿命 长等特点 ，在实际工程中得到广泛应用。本文以弹 性阻尼减振器为对象 ，研究其在船舶推进轴系当中 的配置方法。
1 双扭摆模型的参数分析
在进行推进轴系扭振计算时通常将具有弹性和 惯量的实际系统根据一定的原则 ，简化为多自由度 的集总参数模型，通过求解描述该模型的 2 阶常微
器 ，并给出计算结果。
关键词：振动与波；船用两冲程柴油机；推进轴系；弹性阻尼扭振减振器；双扭摆模型
轴系扭转振动的减振措施

轴系扭转振动的减振措施


第四节 轴系扭转振动的减振措施
一、船舶轴系扭转振动许用应力和许用扭矩
•转速禁区： –扭振应力或扭矩超过持续运转的许用值时 –扭振引起齿轮齿击、弹性元件的交变扭矩大于持续 运转的许用交变扭矩时 •转速禁区范围 –对单节振动该禁区范围可取±10%nc –双节以上振动可取±5%nc • 《规范》对转速禁区的规定 –应在转速表上用红色标明 –在操纵台前设示告牌。 –在常用转速(r＝０.８～１.０５）范围内，不允许 存在转速禁区。 在r＝０．９～１．０３范围内，应尽可能不用减小 振幅的方法来消除转速禁区
(18 − r )nc 16nc ~ 18 − r 16
二、扭转振动的减振和避振措施
1.“转速禁区”回避法 2.频率调整法 改变系统自振频率 3.减小激振能法 改变发火次序和纽振系统振型等 4.阻尼减振法
三、减振器与弹性联轴器
1扭振减振器 •作用: 其一 改变振型、节点位置和自振频率; 其二 在轴系扭振时产生一个附加阻尼作用以消 耗输入轴系的激பைடு நூலகம்能,限制扭振振幅增大。 • 类型： 动力型 阻尼型 动力阻尼型
动力阻尼型
阻尼型
2、弹性联轴器
• 作用： –传递输出功率； –避振(降低自振频率）; 减振（阻尼）; –在齿轮传动装置中吸收脉冲冲击,防止齿轮敲击、 点蚀和折断,减轻噪音; –减弱轴系的横向振动、纵向振动,减低机架与船 舶的各种振动,特别是上层建筑尾部的振动； –还可以吸收螺旋桨处传来的局部冲击。 •类型：液力型、橡胶型、金属板簧型、复合型
船舶推力轴承纵向液压减振技术研究

船舶推力轴承纵向液压减振技术研究

船舶推力轴承纵向液压减振技术研究船舶推力轴承纵向液压减振技术研究船舶作为一种运输工具，需要经常在海洋环境中进行运输，受到较大的海浪影响，这就使得船舶在海上行驶时，很容易产生振动。

这种振动如果不加以有效的控制，将会对船舶结构及设备的正常运行造成影响。

因此，研究船舶推力轴承纵向液压减振技术，可以有效降低船舶的振动水平，保障船舶运输的安全和稳定。

船舶推力轴承纵向液压减振技术，是采用液压缸和减振器的组合来达到减振的效果。

具体而言，可以分为两个步骤：一是通过液压缸调整推力轴承的位置，使其达到合适的位置，减小因偏离正常位置产生的振动。

二是通过减振器进行较大振动的消除，以降低船舶振动水平。

在实际执行过程中，首先需要确定一套合适的控制方案，在保证操作简单稳定的前提下，达到减振效果的最大化。

对于传统的控制方案，液压缸的位置控制一般采用比例积分控制，减振器的控制则采用纯比例控制，但这两种方法的控制精度和稳定性相比并不理想，容易出现较大的灵敏度和因噪声等非线性因素引起的过度响应。

因此，需要采用更优化的控制算法来解决这些问题。

提高船舶推力轴承纵向液压减振技术的效果，需要从多个角度进行优化，如调整推力轴承的位置，采用更加高效的减振器材料，并且研发更加先进的传感器来提高对振动数据的采集和处理。

总之，船舶推力轴承纵向液压减振技术研究对于提高船舶的稳定性和安全性具有重要意义，可以有效降低船舶的振动水平，提高船舶的运输效率和经济效益。

因此，需要不断深入研究和优化相关技术，在实际应用中发挥其最大的效果。

船舶推力轴承纵向液压减振技术是一项需要进行大量实验和测试的技术，为了更好地了解该技术的效果和优化方向，需要收集和分析相关数据。

一般来说，可以收集和分析以下数据：1. 船舶振动数据：通过传感器采集船舶在不同海况下的振动数据，包括振动频率、幅度等。

这些数据可以反映出船舶在海上行驶时受到的振动影响的大小和分布情况，为优化减振方案提供数据支持。

推进轴系纵向振动主动控制试验研究

推进轴系纵向振动主动控制试验研究

华中科技大学硕士学位论文摘要潜艇在国家海域防卫方面起着至关重要的作用，振动与噪声是潜艇性能的一项关键参考指标。

潜艇的动力轴系为潜艇提供推进力，在此工作过程中，轴系纵向所受的外激振力产生纵向振动，对潜艇的隐蔽性和动力性能造成极大的影响，因此，研究轴系的纵向振动控制尤为关键。

目前对轴系纵向振动的控制方法采用较多的是被动控制，主动控制研究较少，大多数还处在理论阶段。

本文主要针对轴系的纵向振动控制这一课题，从振动的主动控制方面入手，围绕压电材料在此领域的应用进行了探索，着手搭建了基于堆叠式压电作动器的轴系纵向振动主动控制试验平台，并进行了实验研究。

具体内容如下：（1）建立了轴系系统物理模型，分别介绍了分布参数法和集总质量法，并通过这两种方法对轴系模型进行了分析，获得了对轴系振动特性起主要影响作用的低阶固有频率。

（2）设计了基于压电材料的主动控制试验平台，搭建了以压电作动器为控制力驱动元件的驱动结构，对主动控制方法进行了介绍，提出了本文所采用的基于经典控制理论的主动控制方案，即基于PID算法的主动控制方案。

并对整个实验平台的设计进行了详述，包括主动试验平台的结构设计以及控制系统的设计。

（3）完成了基于压电材料的主动控制试验平台的仿真以及试验，通过对搭建的试验平台振动特性进行分析，推导了轴系系统在参考面处的系统响应关系，利用MATLAB编程，对系统的减振效果进行了仿真分析，获得了两个减振效果较好的频率点，分别为161HZ、362HZ；根据仿真获得的两个频率点，进行定频激振，分别完成主动控制实验，实验结果表明：主动控制对试验平台的纵向振动减弱效果分别能达到16.6%、28.2%，因此可以得知，基于PID算法的轴系纵向振动主动控制有较好的效果。

关键词：纵向振动，压电材料，主动控制，PID算法华中科技大学硕士学位论文AbstractSubmarine plays an important role in the defense of national sea area.Vibration and noise are a key reference index of submarine performance.The dynamic shafting of a submarine provides propulsion for the submarine.In this process,the longitudinal vibration of the shafting caused by the external exciting force exerts a great influence on the concealment and dynamic performance of the submarine.Therefore,the study of the longitudinal vibration control of the shafting is particularly critical.At present,the passive control is the most widely used method to control the longitudinal vibration of shafting,while the active control research is less,and most of them are still in the theoretical stage.In this thesis,aiming at the problem of longitudinal vibration control of shafting,starting from the active control of vibration,the application of piezoelectric materials in this field is explored.A test platform for active vibration control of shafting based on stacked piezoelectric actuators is built and experimental research is carried out. The details are as follows:(1)The physical model of shafting system is established,and the distributed parameter method and lumped mass method are introduced respectively.The shafting model is analyzed by these two methods,and the low-order natural frequencies,which play a major role in shafting vibration characteristics,are obtained.(2)An active control test platform based on piezoelectric material is designed,and a driving structure with piezoelectric actuator as the driving force is built.The active control method is introduced.The active control scheme based on classical control theory, which is the active control scheme based on PID algorithm,is proposed in this paper.The design of the whole experimental platform is described in detail,including the structure design of the active test platform and the design of the control system.(3)The simulation and experiment of the active control test platform based on piezoelectric materials are completed.Through the analysis of the vibration characteristics of the test platform,the system response relationship of the shafting system at the reference plane is deduced.By using MATLAB programming,the vibration reduction effect of the system is simulated and analyzed,and two frequency points with华中科技大学硕士学位论文better vibration reduction effect are obtained,which are161HZ and362HZ respectively. According to the two frequencies obtained by simulation,fixed frequency excitation is carried out and active control experiments are completed respectively.The experimental results show that the effect of active control on reducing the longitudinal vibration of test platform can reach16.6%and28.2%respectively.Therefore,it can be known that the active control of longitudinal vibration of shafting based on PID algorithm has better effect.Key words：Longitudinal vibration,piezoelectric material,active control,PID algorithm华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2课题研究背景与意义 (1)1.3国内外主要研究现状 (3)1.4本文的主要工作内容 (6)2船舶推进轴系振动特性分析 (7)2.1引言 (7)2.2轴系模型的建立 (8)2.3模型特性的分析 (8)2.4本章小结 (19)3基于压电材料的主动控制试验平台的整体设计 (20)3.1引言 (20)3.2基于压电材料的主动控制试验平台的结构设计 (21)3.3振动主动控制方法 (32)3.4基于压电材料的主动控制试验平台的控制系统设计 (39)3.5本章小结 (46)华中科技大学硕士学位论文4基于压电材料的主动控制试验平台的仿真及试验研究 (47)4.1引言 (47)4.2轴系纵向振动控制仿真 (47)4.3主动控制试验 (59)4.4对比分析 (66)4.5本章小结 (67)5总结与展望 (68)5.1全文工作总结 (68)5.2主要创新点 (69)5.3研究展望 (69)致谢 (70)参考文献 (71)华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题来源该研究课题获得了来自华中科技大学与第七〇一所的合作课题的大力支持，该合作课题为：轴系振动控制设备研制及轴系试验。