[发明专利]一种水面舰船舵系无键连接设计方法

权利要求书

1.一种水面舰船舵系无键连接设计方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1)无键连接部分需传递扭矩的确定；

步骤2)无键连接部分尺寸的确定；

步骤3)配合面间所需压力和最小过盈量的计算；

步骤4)连接零件在最大过盈时的强度校核；

步骤5)承座的推入量和推入力计算；

步骤6)液压螺母设计；

通过以上步骤，可计算出无键连接部分需传递扭矩、无键连接部分尺寸、配合面间所需压力和最小过盈量、承座的推入量和推入力以及液压螺母的尺寸。

2.根据权利要求1所述的水面舰船舵系无键连接设计方法，其特征在于，所述步骤1)根据原苏联的水动力图谱进行水动力计算，确定舵系受力；考虑到实船应用的安全余量，无键连接部分需传递的扭矩以2倍水动力计算所得的扭矩代入计算。

3.根据权利要求2所述的一种水面舰船舵系无键连接设计方法，其特征在于，所述步骤2)考虑水面舰船舵系受力较民船大，在水面舰船舵系无键连接设计中，锥度应为1:12～1:20，在无支承管的情况下，锥体长度应不小于2.5倍下舵承处的舵杆直径；在有支承管的情况下，锥体长度应不小于2.5倍舵杆在支承管内下端支承处的直径。

4.根据权利要求3所述的一种水面舰船舵系无键连接设计方法，其特征在于，所述步骤3)在已知载荷的条件下，计算步骤如下：

(1)舵杆和承座连接套合面最小正压力P_fmin

式中：F_x——舵杆所受的轴向力(N)

T——舵杆需传递的扭矩(N·mm)

d_m——连接锥体的平均直径(mm)

l_f——锥体长度(mm)

μ——摩擦系数，0.15

(2)舵杆直径比和舵杆承座直径比

舵杆承座直径比q_a＝d_m/d_a，d_a为承座外径

舵杆直径比q_i＝d_i/d_m

(3)承座传递载荷所需最小直径变化量

Δ₁＝(p_fmind_mC_a)/E_a

式中：

ν_a——承座材料的泊松比

E_a——承座材料的弹性模量

(4)舵杆传递载荷所需最小直径变化量

Δ₂＝(P_fmind_mC_i)/E_i

式中：

ν_i——舵杆材料的泊松比

E_i——舵杆材料的弹性模量

(5)舵杆和承座连接传递载荷所需的最小有效过盈量

Δ'＝Δ₁+Δ₂

(6)舵杆和承座连接套合面由于粗糙度引起的过盈量损失

由于舵杆和承座连接套合面加工的粗糙度会产生部分过盈量损失，其大小取决与该表面加工的粗糙度和精度，过盈量损失Δ＝4R_z，式中R_z为套合面粗糙度平均高度的平均值；

(7)舵杆和承座锥体连接传递载荷所需的最小过盈量

因为舵杆为锻钢件，承座为铸钢件，它们的线膨胀系数大致相同，所以安装时由温度引起的过盈量损失可不计入。

所需最小过盈量为：

Δ_min＝Δ'+Δ。