船用艉轴磁悬浮推力轴承设计与分析(含CAD零件图装配图)
船用艉轴磁悬浮推力轴承设计与分析(含CAD零件图装配图)(任务书,开题报告,论文说明书12000字,CAD图4张)
摘 要
船舶推进轴系纵向振动问题严重影响船舶的隐身性能和安全性。为了改善此问题，根据某微型潜艇的参数，设计船用艉轴磁悬浮推力轴承。在尽量减少轴承占用空间的原则下，提出了两种设计方案：一种为设计单一大型磁悬浮推力轴承；另一种为设计两个小型磁悬浮推力轴承，通过对两种方案的比较，确立了最终方案。以轴承体积为目标函数，以不超过特定磁感应强度并且满足最大承载力等为约束条件，利用Matlab中遗传算法ga函数和求解非线性规划问题的fmincon函数进行了参数优化设计，获得了合理结构尺寸，并通过Solidworks建立了三维模型。利用ANSYS对其进行了磁感线、磁感应强度以及电磁力的分析，并对推力盘进行了形变分析。
结果表明：两个小型磁悬浮推力轴承可以满足微型潜艇的轴向推力要求，并且推力盘形变较小。
关键词：磁力轴承；船舶艉轴；结构设计；ANSYS
Abstract
The problem of longitudinal vibration of ship propulsion shafting seriously affects the stealth performance and safety of ships. In order to improve this problem, according to the parameters of a miniature submarine, a marine thrust bearing is designed. In the principle of minimizing the space occupied by the bearing, two design schemes are proposed: one is to design a single large-scale magnetic thrust bearing; the other is to design two small-scale magnetic thrust bearings, and through the comparison of the two schemes, the final program is established. Taking the bearing volume as an objective function, taking the constraints of not exceeding a certain magnetic induction intensity and satisfying the maximum bearing capacity, the parameter optimization design is carried out using the ga function of the genetic algorithm in Matlab and the fmincon function for solving nonlinear programming problems, and a reasonable structure size is obtained, and build a 3D model through Solidworks. Using ANSYS, the magnetic flux lines and the magnetic flux density and electromagnetic force are analyzed, and the thrust disk is analyzed.
The results show that the two small magnetic thrust bearings can meet the axial thrust requirements of the micro submarine and the deformation of the thrust disk is small.
Key Words：magnetic thrust bearing；ship stern shaft；structural design；ANSYS
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目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 推进轴系纵向振动的研究现状 1
1.2.2 磁悬浮轴承的研究现状 2
1.3 本文研究内容 3
第2章 基本理论 4
2.1 船舶推进轴系的组成 4
2.2 推力轴及推力轴承的结构形式 4
2.3 磁悬浮轴承的特点 6
2.4 磁悬浮轴承的类型 6 [版权所有：http://DOC163.com]
2.5 主动磁悬浮推力轴承的工作原理 7
2.6 本章小结 8
第3章 船用艉轴磁悬浮推力轴承的设计 9
3.1 设计任务 9
3.2 设计方案 10
3.2.1 方案一 10
3.2.2 方案二 10
3.2.3 设计方案的比较和选择 10
3.3磁悬浮推力轴承的参数设计及优化 11
3.3.1 推力轴直径 11
3.3.2 轴承最大承载力 12
3.3.3 定子材料的选用 12
3.3.4 轴承参数的约束条件 13
3.3.5 参数优化 15
3.4 线圈的选型及计算 18
3.5 推力盘的定位 18
3.6 三维模型 19
3.7 本章小结 20
第4章 船用艉轴磁悬浮推力轴承的分析 21
4.1 前处理 21
4.2 磁感线分析 22
4.3 磁感应强度分析 23
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4.4 电磁力分析 24
4.5 推力盘形变的分析 25
4.6 本章小结 26
第5章 总结与展望 27
5.1 总结 27
5.2 展望 27
参考文献 28
致谢 30