船舶与海洋工程毕业设计：可调桨的优化设计及制造.doc

1、本科毕业论文（20 届）可调桨的优化设计及制造所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 目录- 2 -目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪 论 .11.1 可调桨的发展史 .11.2 可调桨的研究现状 .21.3 研究意义和内容 .22 可调桨的简介 .32.1 可调桨的主要构件 .32.1.1 桨榖 .32.1.2 桨叶 .42.1.3 桨轴 .52.2 可调桨的工作原理 .62.2.1 调距机构 .62.2.2 液压系统 .82.2.3 应力分量 .82.2.4 配油及反馈单元 .82.3 可调桨优缺点 .82.3.1 可

2、调桨特性 .92.3.2 可调桨优点 .102.3.4 可调桨缺点 .102.4solidworks 建模软件介绍 .103 可调桨的建模装配与出图 .113.1 单个零件建模 .123.1.1 零件建模过程简介 .123.1.2 导架的建模 .123.1.3 桨榖、桨轴、桨叶等主要构件的建模 .213.1.4 单个零件建模总结 .233.2 可调桨的装配 .243.2.1 装配过程简单介绍 .243.2.2 可调桨的装配 .243.2.3 可调桨的试车 .243.3 可调桨工程图 .30本科毕业论文 目录- 3 -3.3.1 出图前的准备工作 .303.3.2solidworks 工程图基本

3、知识 .303.3.3 零件工程图 .323.3.4 装配工程图 .333.3.5 工程图总结 .344 可调桨的制造 .364.1 零件的制造 .364.2 可调桨的装配 .364.3 可调桨的试车 .365 总结 .376 结论与展望 .38参考文献 .38致谢 .40外文翻译 .41本科毕业论文 摘要I摘 要 ：螺旋桨在很早之前就已经被人们当做一种船用推进器，经过多年的开发研究，现在的螺旋桨被开发了很多个系列。按螺旋桨安装位置的不同可以分为首推.尾推.侧推。按照螺旋桨的螺距调节性可以分为可调螺距螺旋桨和固定螺旋桨。可调螺距螺旋桨作为一种新兴的推进器，以其自身的优点已经慢慢变成了一种主流的

4、推进器。鉴于国内可调螺距螺旋桨的蓬勃发展，国内对可调螺旋桨的研究迫在眉睫，各大螺旋桨生产商不是自行花大力研究，就是向国外购买一些比较成熟的技术，真的可以说是无所不用其极，努力发展可调螺旋桨的技术，即便如此，国内可调螺旋桨的技术还是不能够满足国内对可调螺旋桨的需求。本文主要意在介绍可调桨的一些常规知识。关键词 ：可调桨；建模；solidworks；螺距本科毕业论文 摘要IIThe Optimize Design Of CPPAbstract: Propeller has been long ago as a marine propeller, after years of research an

5、d development, now being developed for many propeller series. Different installation location by the propeller can be divided into devaluation. Last push. Pushover. In accordance with the regulation of the propeller pitch can be divided into fixed-pitch propeller and propeller. Controllable pitch pr

6、opeller, as a new propeller, with its own advantages have gradually become a mainstream propulsion. In view of the rapid domestic development of controllable pitch propellers, adjustable propeller of domestic imminent, the major propeller manufacturers to spend their own research or not, is to buy s

7、ome of the more sophisticated foreign technology can really be said to be doing their utmost , efforts to develop adjustable propeller technology, even so, the domestic adjustable propeller technology or can not meet domestic demand for adjustable propeller. This paper is intended to introduce some

8、general knowledge of CPP.Key words: CPP; Modeling; solidworks; Pitch本科毕业论文 翻译31 绪 论1.1 螺旋桨的发展史船舶在水面或水中航行时遭受阻力，其大小与船舶的尺寸，形状及航行速度油管。为了使船舶保持一定的速度向前航行，必须供给一定的推力或拉力，以克服其所受到的阻力。船舶推进器是推动船舶前进的机构，它是把自然力，人力或者机械能转化成船舶推力的能量转化装置。船舶推进器的发展过程与人类对能源的利用关系紧密，可分为人力：桨，篙，橹，拉纤，桨轮等；蓄力：拉纤等；风力：帆，旋筒推进器；机械动力：明轮，螺旋桨，直叶推进器，喷水推进器

9、等。其中应用最广的就是螺旋桨。螺旋桨，以最少数量的构件，最高的推进效率推动船舶航行，它是造船业几代人劳动创造的结晶。螺旋桨在很早之前就已经被人们当做一种船用推进器，经过多年的开发研究，现在的螺旋桨被开发了很多个系列。按螺旋桨安装位置的不同可以分为首推.尾推.侧推。按照螺旋桨的螺距调节性可以分为可调螺距螺旋桨和固定螺旋桨。在螺旋桨的发展过程当中，根据不同船舶的工作条件要求，一些特种螺旋桨在普通螺旋桨的基础上应运而生。其中最为重要的一种就是可调螺距螺旋桨，简称可调桨，可按需要调节螺距，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榖中的机构转动各桨叶来调节的。

10、可调桨对于桨叶负荷变化的适应性比较好，在拖船和渔船上应用较多。在正常操作条件下，其效率比普通螺旋桨效率低，而且价格昂贵，维修保养复杂。在能源日益昂贵的今天，急需开发简便，节能，高效的新一代螺旋桨，可调螺距螺旋桨以其自身的优越性必将成为今后一段时间内的主流螺旋桨。然而国内对于可调螺距螺旋桨的研究还刚处于一个起步阶段，对于可调桨的技术还处于摸索前进的阶段。国内有能力生产可调桨的企业还很少，而且这些企业对可调桨的技术也并没有完完全全的掌握，很多都是和国外可调桨企业合作，所以在可调桨发展的道路上，国内的企业还要不断的探索创新。1.2 研究现状可调螺距螺旋桨作为一种新兴的推进器，以其自身的优点已经慢慢变

11、成了一种主流的推进器。 可调桨技术来源于国外，世界知名的推进器制造商有：瑞典的卡梅瓦(KAMEWA)、芬兰的瓦锡兰（WASILTA ） 、德国的肖特尔（ SCHOTTEL） 、挪威的博格（BERE ） 。卡梅瓦的调距桨技术全世界首屈一指， “Aquamaster”是其旗下世界知名的全回转舵桨品牌，现在卡本科毕业论文 翻译4梅瓦被英国罗尔斯-罗伊斯（ Rolls-Royce）兼并，但是人们一直对“卡梅瓦”津津乐道，当初卡梅瓦是世界上生产调距桨最大的公司，根据生产卡普兰水轮机的经验，该公司从 1937 年即生产出第一台船用调距桨，全球多家公司均引进卡梅瓦专利进行生产，如日本三菱公司、美国伯德.约翰

12、逊公司等。肖特尔的产品有可调桨、侧向推进器、舵桨、喷水推进器等，其SRP 舵桨是世界第一品牌。瓦锡兰不但生产推进器，还是世界上最著名的柴油机制造商，兼并了荷兰的列泼斯（LIPS）推进器，列泼斯是专门生产推进器的厂商，创立于 1928 年，是世界上从事调距桨生产较早的公司之一，在日本、法国、美国、意大利、西班牙、加拿大等地均有该公司子公司或制造商，其产品涵盖侧推、调距桨、定距桨、舵桨、喷水推进器等，并入瓦锡兰后其推进器品牌仍为 LIPS。在国内，可调螺距螺旋桨的发展与研究也已经越来越受人们的重视，其中主要的设计制造单位有前进马森船舶传动有限公司，镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司， 南京高精传动设备制

13、造集团有限公司等。这些单位都在探索可调桨的技术，不是自行研究就是购买国外部分或完整的可调桨技术。总之，人们视乎对可调桨产生了非常浓厚的兴趣，可调桨就像一个新生的孩子，越来越受到人们的关注。相信在不久的将来，可调桨一定会蓬勃发展起来的。1.3 研究意义和内容随着能源的日益匮乏，节能被视为当今社会一个非常重要的研究方向。然而对于船舶这种大耗油的交通工具来说，节能已经刻不容缓。然而要对船舶进行有效的节能减排，势必要提高它的推进效率减少它的耗油率，而要实现以上两点最好的办法莫过于装配可调螺距螺旋桨，它能在不同航行工况下，调整螺距以适应每一种工况并且百分之百的发挥出主机功率，真的可以说是物尽其用，一点都

14、不浪费！但是可调桨的设计难度大，零件加工精密度高，装配更是要求苛刻，维修又十分的麻烦，安全系数又不高，所以现如今至少是在中国，可调螺距螺旋桨的技术一点都还没有成熟，无论从设计，还是加工，还是装配，都还有很长的路要走。我们可以预见到，在接下来相当长的一段时间内，可调桨必将成为船舶的一种主流推进器，所以对可调桨的研究已经刻不容缓。本文研究的主要内容：（1）可调桨的常规知识简介。（2）利用 solidworks 对可调桨进行实体建模并出图。（3）观摩生产并反馈与设计。（4）总结设计与生产，解决出现的矛盾。本科毕业论文 翻译52 可调桨的简介2.1 可调桨的主要构件2.1.1 桨毂可调螺距螺旋桨的桨毂

15、起到支持、连接桨叶与轴系、传递功率的作用。目前大功率螺旋桨桨毂的结构多是毂内油缸式，即桨毂内置伺服油缸。桨毂内转叶机构一般是单曲柄-滑块机构，主要零件有油缸、活塞、桨壳体、导架、桨叶盘根、滑块、防转条、螺栓等。其工作原理：来自配油器的高压油进入伺服油缸的左侧，推动活塞轴向运动，活塞与导架连接为一体，导架与活塞一起运动，导架与桨叶盘根之间有一曲柄-滑块，此机构将导架的轴向运动转变成旋转运动，桨叶盘根与桨叶通过高强度的螺栓连接成一体，桨叶与盘根同时旋转，进而改变桨叶螺距，船向正车方向航行；当高压油进入伺服油缸右侧时，船向倒车方向航行。 桨毂内部分高压腔和低压腔，高压腔调距用，低压腔润滑用，各腔之间

16、通过密封件密封。如活塞外圆上设置格莱圈使正倒车两个高压腔密封，活塞杆上有活塞杆密封如“U”形圈等使高压腔与低压腔密封，叶根通过 “O”形圈或方形圈与外接密封，防止海水进入桨毂内部。为了防止海水腐蚀，与海水接触的零件，如油缸、桨壳体材料需选择耐海水腐蚀的材料本科毕业论文 翻译6Cu3(镍铝青铜)或 Cu4（锰铝青铜） 。油缸与桨壳体通过螺栓连接，桨叶盘根与桨叶也通过螺栓连接，为了防止海水腐蚀，螺栓选择不锈钢螺栓。2.1.2 桨叶调距桨桨叶数量有 3 叶、4 叶、5 叶等，通常以4 叶为标准设计，无特殊要求者均考虑 4 叶。因桨叶浸泡在海水中，要求材料耐海水腐蚀和海洋生物的污损，桨叶运转时承受较大

17、的周期性的载荷，且桨叶易碰到礁石、冰块等。所以调距桨桨叶材料一般为 Cu3(镍铝青铜)、Cu4(锰铝青铜 )，这种材料不但难腐蚀而且强度高，疲劳特性好，同时较容易加工。调距桨桨叶叶型多设计成侧斜桨，侧斜是指桨叶剖面偏离螺旋桨平面，一般当侧斜角大于或等于两个桨叶之间夹角的一半时，可称为大侧斜。螺旋桨直径不变，采用大侧斜桨叶叶型可使振动脉冲减小 50%以上，而螺旋桨效率并不降低。因此在保持螺旋桨振动水平不变时，可增大螺旋桨直径，提高螺旋桨效率。(一般可增加 9%-10%，而效率提高 5%-6%)。调距桨桨叶叶型同时还设计成纵斜，纵斜即 0.9R 叶梢处偏离母线的夹角，纵斜可以增大叶梢与船体板之间的

18、间隙，从而减小振动。本科毕业论文 翻译7螺旋桨按桨叶直径可以分为大、中、小三个类型：大型螺旋桨，桨叶直径 D3.5m中型螺旋桨，桨叶直径 1.5mD3.5m小型螺旋桨，桨叶直径 D1.5m桨叶加工精度按 ISO848 的要求，分为 S、四级，一般按级要求（高精度） 。2.1.3 桨轴可调桨典型轴系配置：一般包括主机（M.E.） 、高弹性联轴器、齿轮箱（G.B.） 、CPP 轴系、螺旋桨等。主机：有高速机、中速机和低速机，一般工程船 CPP 优先配备中速机。国内船用柴油机厂家有宁动、广柴、陕柴、镇柴、淄柴、河柴、安庆大发、玉柴、潍柴.，都是引进国外技术，授权贴牌生产，不具备独立研发能力，与国外柴油机厂家如曼恩、瓦锡兰、卡特彼勒、康明斯、马克、大发.技术实力差距较大。