船用舵桨角度反馈箱装置结构设计
摘要
设计课题为“船用舵桨反馈箱的设计”。主要是进行全回转推进装置中的舵桨角度反馈装置的机械结构设计，主要设计反馈箱的内部传动机构。需要制定合理的传动路线，绘制反馈箱内部的传动机构运动简图，最终实现齿轮联轴节舵桨输入角接入蜗杆，经蜗轮蜗杆传动，相应运动再经蜗轮运动轴上固定的直齿圆柱齿轮把输入运动一方面用指针显示为舵桨输入角度，另一方面带动自整角机或电位器，把输入角度转化为电信号。本设计的船用舵桨反馈箱的主要作用一是用于船舶操作角度显示，二是用于舵桨水下角度的显示与控制。两个舵桨反馈箱显示各自的角度，并将各自角度通过电位器或自整角机转换成相应的电位，对舵桨转角起到控制作用。
关键词：反馈箱 全回转 电信号 控制
第一章 绪论
1.1 DMG-Ⅱ反馈箱简介
一、本课题设计装置为DMG-Ⅱ型船用舵桨角度反馈箱装置的机械结构设计。课题围绕反馈箱的组合元件传动原理。
二、DMG-Ⅱ型舵桨装置包括上传动装置、中间传动回转装置和下传动装置；上传动装置包括输入短轴、上齿轮箱、动力轴、离合器和中间轴；中间传动回转装置包括回转轴承、回转支承法兰、回转管、回转法兰、回转马达和联轴机构；下传动装置包括下箱体、垂直齿轮轴、螺旋桨轴和下齿轮箱。舵桨组合系统的推进方式，推进螺旋桨随舵桨本体可以绕垂直轴线旋转360°。任意方向回转，通过控制推进螺旋桨的各个回转角度，可获得全方位的最大推力和舵效，使船舶的操纵性、机动性获得极大的提高。
全回转推进器又称Z 形推进器、全向推进器、舵推进器、转向螺旋桨、旋回螺旋桨。通过伞齿轮系统传动机构使螺旋桨或导管推进器能在水平面内绕竖轴作360°转动，用以推进并操纵船舶的推进器。因其轴系布置呈Z 字形，可同时起推进和操纵船舶的作用。能任意改变推力的方向，使船原地调头，进退自如。对于船舶航行时左右前后的操纵性，360°回转推进器较导管推进器和平旋推进器为好，这是因为导管推进器虽然顺车时推力较大，但在倒车时推力较差，操纵性能也不够理想；反之，平旋推进器可以获得良好的操纵性能，但机构复杂，造价高，易损坏；而360°回转推进器尽管没有舵，但却可以使螺旋桨的推力完全转换为相当于舵力的作用，以利操纵船舶，而且360°回转推进器单位功率推力大，而且后退推力和前进推力基本相同。这种推进装置可在车间中整个组装完成，不需水下作业，安装及维修十分方便。但因传动机构和大毂径带来较大的损失，其效率一般较低，而且机构复杂，造价高。常用于对操纵性要求很高的船，如渡船等。
1.2船用舵桨回转机构的作用
DMG-Ⅱ型舵桨回转机构为蜗杆运动，采用马达驱动使下传动装置绕垂直轴线旋转360°形成全方位推力。润滑系统采用内部循环模式。垂直传动轴一般为螺杆，当其转动时，将油压入下下传动装置中的下箱体，经过冷却后返回上部。主机转速采用电控调速系统。回转控制是以精密电位器作位置传感器的闭环随动系统。手柄的指令角度与推力方向的角度差作为系统的输入讯号。输出讯号驱动液压电磁阀，操纵液压马达的正方向转动，当推力方向为所需方向时，电磁阀截止，舵桨回转也停止。推力方向由控制台上舵桨表显示，舵桨回转时，其指针亦相应回转，驾驶员可按该舵桨表直接的操纵舵桨，并可使舵桨停止在任何角度。
本设计中的船用舵桨反馈箱的主要作用一是用于船舶操作角度显示，二是用于舵桨水下角度的显示与控制。两个舵桨反馈箱显示各自的角度，并将各自的角度通过电位器或自整角机转换成相应的电位，在随动伺服控制回路中队船的转角起到控制作用。（下图为船用舵桨全回转机构）
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 DMG-Ⅱ反馈箱简介 1
1.2船用舵桨回转机构的作用 1
1.3反馈箱设计要求 3
1.4全球船舶现状及发展趋势 3
第二章 DMG-Ⅱ型舵桨反馈箱传动机构 5
2.1 DMG-Ⅱ型反馈箱组成及传动原理 5
2.2 DMG-Ⅱ型反馈箱系统的运动简图 5
第三章 轴承的选择 7
3.1滚动轴承及类型 7
3.2滚动轴承的失效形式 8
3.3滚动轴承的选择计算 10
第四章 键的选择及联接强度的计算 11
4.1键的分类及选择 11
4.2键联接强度计算 12
第五章 反馈箱传动结构设计 14
5.1蜗杆传动的性能及优缺点 14
5.2蜗杆传动的正确啮合条件 15
5.3蜗杆的设计计算 16
5.4蜗轮的设计计算 18
5.5设计齿轮材料的选择 21
5.6齿轮设计计算 25
5.7蜗轮传动轴的设计 27
5.8主箱体的设计 29
第六章 结论 31
致谢 32
参考文献 33
参考文献
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