1、1船用舵機關鍵機構設計船用舵機關鍵機構設計 學學 號：號： 姓姓 名名 指導教師：指導教師： 日日 期：期：2課題背景： 船舵是用來操縱和控制船舶航向的，一般位于船尾，又稱船尾舵。 船舵是舵葉利用船尾螺旋槳產生的水動力使船發生偏轉，當船行駛時，轉動舵葉，船尾產生的水流就會在舵葉表面面上形成一定的水壓，稱為舵壓。舵壓雖然很小，但因舵位于船尾，與船中間的重心相距最遠，根據杠桿原理，力矩最大，當水流以某沖角沖至舵葉上時，便產生了流體動力，此作用力通過舵桿傳遞并船體上，從而迫使船舶轉向，因而能夠很方便地左右船體，改變航向，也就達到了調整航向的目的。舵有兩大功能：一是保持船舶預定航向的能力，稱為航向穩定

2、性；二是改變船舶運動方向的能力，稱回轉性。通常把二者統稱為船舶的操縱性。舵的示意圖：l了解船用舵機，知道船用舵機對船舶航行的作用，了解船用舵機的組成和結構，主要由舵、舵葉、舵桿、推舵機構等組成。對船用舵機的主要參數有足夠了解，學會設計舵機，能對主要結構部件進行布置設計。在學習和設計中了解船舶及舵機的基本知識，熟悉復習了以前所學知識，鍛煉了我們綜合運用理論知識用于實踐的能力。加強了自我解決困難和問題能力，這對我們以后學習和工作有著重要幫助。1.總體結構布局設計； 2.進行方案論證、選擇與確定；3.對轉船力矩的計算；4.舵桿的大小設計校核，舵葉大小面積的選擇計算；5.對控制連接機構的選擇設計;6.

3、主要零部件強度、剛度校核；7.完成二維裝配圖、零部件圖紙;1.首先確定需要設計的船舶參數，然后根據參數設計舵機。2.根據船只的參數進行水動力特性計算，計算船只需要的轉船力矩、舵葉面積參數。3.根據舵葉參數和轉船力矩設計校核舵桿。4.確定推舵機構形式，由轉船力矩大小，計算推舵力大小。然后設計確定柱塞式液壓缸的參數、壓力，選擇與之匹配的液壓泵和電機。5.選擇設計舵機的控制機構，使之滿足舵機設計要求。設計船只參數：l設計船只為1500噸海監船，航行海況為近海航行。l主要參數為：設計水線長82米，型寬12米，滿載排水量1680噸，設計吃水3.5米，設計航速18節。水動力特性計算：l由船只參數帶入模型試

4、驗的資料計算得到需要的轉舵扭矩M=29442.8 l舵葉的參數：翼展為2.8m、弦長為1.4ml利用NACA敞水舵模建立其舵的剖面形狀Nm舵的剖面、形狀示意圖l考慮到舵桿的加工裝配問題是用圓柱形舵桿，由于 ，考慮到在自然情況下有風浪顛簸，以及擱碰等額外負載，并且材料質地還存在一定的不穩定性和不均勻性，這些因素，都必須在強度校核時，要求一定的安全系數才能保證航行安全。計算得到舵桿直徑為160毫米，其他需要安裝銷、軸承處適當放大。MW 推舵機構可大致分為回轉式和往復式兩大類，而往復式推舵機構中的滑式推舵機構是目前在船舶舵機中應用最廣的一種傳統型結構，故本設計選用滑式推舵機構。本設計選用的是應用比較

5、廣的十字頭式推舵機構，它主要由轉舵液壓缸、液壓缸中的撞桿（柱塞）以及與舵柄相連接的十字形框架滑動接頭等所組成。在柱塞往復運動時十字耳軸能夠轉動，而不改變柱塞的直線往復運動。十字連接頭示意圖1.螺栓連接2.十字耳軸3.十字頭軸承液壓執行機構的設計：l由于轉舵扭矩大小M已經確定，液壓缸伸出的柱塞桿推動舵桿轉動帶動舵葉，所以可以設計出液壓缸大小，壓力值。l由于輸入需要雙向變化液壓泵，再根據液壓缸的排量和壓力值，選出液壓泵型號和配套的電機型號。舵機的控制機構設計：l由于舵機工作時由電機液壓泵提供動力，柱塞式液壓缸推動舵桿帶動舵葉偏轉達到舵機功能。l三點浮動杠桿是泵控型舵機廣泛應用的一個操縱追隨機構，它

6、構成舵機操縱系統的一個組成部分。由步進電機帶動操縱桿運動，變量拉桿控制液壓泵工作，反饋桿反饋舵葉偏轉情況。三點浮動杠桿儲能彈簧：l由于三點浮動杠桿偏離中位的距離受變量泵變量機構最大位移的限制，故只有在舵葉偏轉、帶動B點從而使C點向中位回移后，才能使A點繼續向大舵角的方向操舵。這樣，大舵角的操舵動作就不能一次完成，并使液壓泵的流量總在零與最大值間變動，這不僅會使操舵者感到不便，同時也會降低液壓泵的效率和轉舵速度。為了解決這一問題，在反饋杠桿上裝設了可以雙向壓縮儲能彈簧。l原理圖l1步進電機；2操縱桿；3操作臺；4電機；5液壓泵；6變量桿；7液壓缸；8柱塞；9儲能彈簧；10反饋桿；11浮動杠桿；12舵柱；結論l本次畢業設計完成了預期任務，即船用舵機的舵葉、舵桿、推舵機構、連接機構、控制機構等等的結構設計校核，完成了舵機的總體設計。完成了船用舵機的裝配和零件圖紙繪制工作，進行了結構的原理仿真，關鍵的舵桿受力進行了有限元分析，各部分結構強度滿足