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1船用舵机关键机构设计学号：姓名指导教师：日期：一.课题背景二.课题设计（研究）的目的、意义三.课题预期完成的内容四.论文的主要内容五.结论2课题背景：船舵是用来操纵和控制船舶航向的，一般位于船尾，又称船尾舵。船舵是舵叶利用船尾螺旋桨产生的水动力使船发生偏转，当船行驶时，转动舵叶，船尾产生的水流就会在舵叶表面面上形成一定的水压，称为舵压。舵压虽然很小，但因舵位于船尾，与船中间的重心相距最远，根据杠杆原理，力矩最大，当水流以某冲角冲至舵叶上时，便产生了流体动力，此作用力通过舵杆传递并船体上，从而迫使船舶转向，因而能够很方便地左右船体，改变航向，也就达到了调整航向的目的。舵有两大功能：一是保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性；二是改变船舶运动方向的能力，称回转性。通常把二者统称为船舶的操纵性。舵的示意图：课题设计的目的、意义：了解船用舵机，知道船用舵机对船舶航行的作用，了解船用舵机的组成和结构，主要由舵、舵叶、舵杆、推舵机构等组成。对船用舵机的主要参数有足够了解，学会设计舵机，能对主要结构部件进行布置设计。在学习和设计中了解船舶及舵机的基本知识，熟悉复习了以前所学知识，锻炼了我们综合运用理论知识用于实践的能力。加强了自我解决困难和问题能力，这对我们以后学习和工作有着重要帮助。课题预期完成的内容：1.总体结构布局设计；2.进行方案论证、选择与确定；3.对转船力矩的计算；4.舵杆的大小设计校核，舵叶大小面积的选择计算；5.对控制连接机构的选择设计;6.主要零部件强度、刚度校核；7.完成二维装配图、零部件图纸;设计思路：1.首先确定需要设计的船舶参数，然后根据参数设计舵机。2.根据船只的参数进行水动力特性计算，计算船只需要的转船力矩、舵叶面积参数。3.根据舵叶参数和转船力矩设计校核舵杆。4.确定推舵机构形式，由转船力矩大小，计算推舵力大小。然后设计确定柱塞式液压缸的参数、压力，选择与之匹配的液压泵和电机。5.选择设计舵机的控制机构，使之满足舵机设计要求。设计船只参数：设计船只为1500吨海监船，航行海况为近海航行。主要参数为：设计水线长82米，型宽12米，满载排水量1680吨，设计吃水3.5米，设计航速18节。水动力特性计算：由船只参数带入模型试验的资料计算得到需要的转舵扭矩M=29442.8舵叶的参数：翼展为2.8m、弦长为1.4m利用NACA敞水舵模建立其舵的剖面形状Nm舵的剖面、形状示意图舵杆设计：考虑到舵杆的加工装配问题是用圆柱形舵杆，由于，考虑到在自然情况下有风浪颠簸，以及搁碰等额外负载，并且材料质地还存在一定的不稳定性和不均匀性，这些因素，都必须在强度校核时，要求一定的安全系数才能保证航行安全。计算得到舵杆直径为160毫米，其他需要安装销、轴承处适当放大。MW推舵机构的选择：推舵机构可大致分为回转式和往复式两大类，而往复式推舵机构中的滑式推舵机构是目前在船舶舵机中应用最广的一种传统型结构，故本设计选用滑式推舵机构。本设计选用的是应用比较广的十字头式推舵机构，它主要由转舵液压缸、液压缸中的撞杆（柱塞）以及与舵柄相连接的十字形框架滑动接头等所组成。在柱塞往复运动时十字耳轴能够转动，而不改变柱塞的直线往复运动。十字连接头示意图1.螺栓连接2.十字耳轴3.十字头轴承液压执行机构的设计：由于转舵扭矩大小M已经确定，液压缸伸出的柱塞杆推动舵杆转动带动舵叶，所以可以设计出液压缸大小，压力值。由于输入需要双向变化液压泵，再根据液压缸的排量和压力值，选出液压泵型号和配套的电机型号。舵机的控制机构设计：由于舵机工作时由电机液压泵提供动力，柱塞式液压缸推动舵杆带动舵叶偏转达到舵机功能。三点浮动杠杆是泵控型舵机广泛应用的一个操纵追随机构，它构成舵机操纵系统的一个组成部分。由步进电机带动操纵杆运动，变量拉杆控制液压泵工作，反馈杆反馈舵叶偏转情况。三点浮动杠杆储能弹簧：由于三点浮动杠杆偏离中位的距离受变量泵变量机构最大位移的限制，故只有在舵叶偏转、带动B点从而使C点向中位回移后，才能使A点继续向大舵角的方向操舵。这样，大舵角的操舵动作就不能一次完成，并使液压泵的流量总在零与最大值间变动，这不仅会使操舵者感到不便，同时也会降低液压泵的效率和转舵速度。为了解决这一问题，在反馈杠杆上装设了可以双向压缩储能弹簧。原理图1步进电机；2操纵杆；3操作台；4电机；5液压泵；6变量杆；7液压缸；8柱塞；9储能弹簧；10反馈杆；11浮动杠杆；12舵柱；结论本次毕业设计完成了预期任务，即船用舵机的舵叶、舵杆、推舵机构、连接机构、控制机构等等的结构设计校核，完成了舵机的总体设计。完成了船用舵机的装配和零件图纸绘制工作，进行了结构的原理仿真，关键的舵杆受力进行了有限元分析，各部分结构强度满足要求。通过本次毕业设计使我对所学的知识有了更深的了解，每当我遇到难题，都能在各位老师及同学们的帮助下解决。毕业设计增强了我的综合设计能力，为今后的工作奠定良好的基础。在此，我再次感谢各位老师的指导！