航运业是国民经济的支柱性产业，也是深受世界经济变化影响的行业。2008年国际金融危机以来，全球经济十分紧张脆弱，航运业在这个时候也是影响颇深一度衰败，而在近几年经济的发展和国家政策的导向下，航运业也因此发展的较为迅速^[1]。随着如今电子计算机，通讯，传感的飞速发展，航运业也成为人工智能应用，自动化控制的重要领域。《中国制造2025》把海洋工程装备和高技术船舶作为十大重点发展领域之一并且加快推进了智能化的发展，正因如此，对于船舶螺旋桨的安装要求将会越来越高。

主机与轴系是船舶推进动力装置重要的组成部分^[2]，而与轴系相连的螺旋桨也是很为重要的一部分，对于轴系的校中问题，国内外现在已经普遍采用了合理校中技术使得船舶主轴校中已经基本成熟^[3]，船舶螺旋桨的无键安装也在走向成熟的路上。常用船舶螺旋桨的安装方式一般有两种，分为无键联接和有键联接。有键联接是用键来传递扭矩，用导流帽轴向固定，这种联接方式在机械加工得到的键槽中有一个应力集中区，在船舶运行的过程中，应力集中区产生的疲劳裂纹常常从这里出现然后使得艉轴断裂损坏，这就是无键联接最大的弊端。相比与有键联接，无键联接在以下六个方面具有优势。1.通过对王洪青的船舶轴系无键联接与有键联接的性能对比分析中船舶轴系联接方式和对应轴径中数据表明发动机参数相同时，无键安装的螺旋桨轴与中间轴直径均小于有键安装，规格减少，其对应的设备成本也下降。2.相比较于有键安装螺旋桨轴的键槽加工，对于无键安装时螺旋桨轴加工工艺简单，降低其加工成本。3.相比较于有键联接时其联轴节锥孔要与螺旋桨轴的锥孔进行着色研配，无键螺旋桨只需对于液压联轴节内孔进行机械加工，公差等级达到f6，配合表面粗糙度Ra≤1.6um，这样大大减少了制造时间，减少了工人的劳动强度，即减少了螺旋桨安装时候的制造成本。4.相比较于有键安装，无键安装采用液压联轴节，在船安装时，液压联轴节可做前后移动，可以弥补船体因为建造误差同时也省去有键安装时候所需要的调整轴，降低其制造成本。减少安装时间增加其经济效益。5.相比较于有键安装，无键安装在拆装时较为方便，配合面在拆卸后还是保持其原有的粗糙度，可以减少其修复强度，降低整船的维修成本。6.相比较与无键安装，有键安装的脱空可能性更小，配合更紧密，传递扭矩能力更大，因此国内外新建造的大型船舶基本上都是采用了螺旋桨的无键联接。^[4]本文将主要在螺旋桨的液压无键联接进行工艺流程分析和关键参数的计算，用CatiaV6进行动态仿真分析，优化其安装工艺流程。

通过对国内外期刊，论文，媒体报告以及行业标准的分析，我主要将对船舶螺旋桨安装工艺优化和辅助支持系统研发分为以下四个方面。

（1）船舶无键螺旋桨的液压安装工艺基本流程及工艺关键参数的计算与分析优化

王忠忱^[5]（2013）在《船舶动力装置》第五章第八节中介绍到定距螺旋桨与艉轴的联接方式有无键，有键和法兰联接三种，法兰联接也是螺旋桨安装联接用的最少的一种。螺旋桨的安装方式分为干式和湿式两种。有键联接大多使用干式联接，但可能存在桨毂与锥面进行滑动或产生应力腐蚀，键产生形变或者裂纹，甚至导致桨叶脱落；有键联接也使用过液压湿式安装，采用过盈配合减少桨毂表面应力摩擦和防止摩擦滑动。今年来液压无键联接也越来越多地使用在螺旋桨和艉轴的连接上，螺旋桨与桨毂锥面配合处的油压使桨毂产生弹性形变并被涨开的同时，液压螺帽中的油压推动螺旋桨向前移动至规定位置，使之产生过盈配合。这种液压无键安装的螺旋桨在现在螺旋桨安装中也占据着主导位置。并在第二章第十二节中介绍了螺旋桨的维修方法和维修参数，并写到了调试螺旋桨的静平衡方法。

孙自立^[6]（2010）在《船舶用螺旋桨原理及其维修》中介绍了螺旋桨的分类及各种螺旋桨的特点，在本书第六章介绍了四种螺旋桨的安装方式，如一般安装法、液压螺母安装法、油压套合安装法、环氧树脂胶合法。在四种方法中，作者详细介绍了液压螺母安装法，详细分析了安装前准备；压入量S的计算（有键或无键）；液压安装初始点的确定；螺旋桨的液压螺母安装方法。

黄国良，谭祖胜^[7]（2011）指出高速小型船舶和大型船舶一样，都应使用无键螺旋桨，因为发现多艘高速小型船舶上船台或者进坞年检时发现螺旋桨与艉轴联接的椎体大端，均有不同程度的脱空现象，这种现象对于船舶的安全是一个很大的隐患。为了建立高速船的无键安装工艺流程，作者对比与大型船舶的无键液压螺旋桨安装，展开了实例分析得出结论：高速船舶在无键液压安装没有相关经验的基础下，采用线性方式确定初始压入距离，是最科学的方法。

高永平，陈廷明，王贵柔^[8]（2005）指出螺旋桨有键联接和无键联接的比较，有键联接最大弊端是因为机械加工挖出的键槽部位有一个应力集中区，应力集中区产生的疲劳裂纹的扩展经常会导致尾轴断裂甚至报废，而无键安装避免了应力集中，同时拆解方便，安全。分析了通过液压方式去安装无键螺旋桨高压液体利用辅助工具把桨体推入浆轴的锥体部位，当轴向推入量达到所需要的推入量后，卸去液压使桨毂收缩固定在轴的锥体部位上，由于弹性变形作用使毂体产生复合应力，而它们之间有一定的摩擦系数，因而在锥面之间产生聚紧力，从而可传递扭矩。为了获得这个压入距离，作者通过查找ABS船级社规范的压入量与温度的关系曲线。最后详细的分析了干式压装和湿式压装的区别，通过举例给出压入量，轴向油压，径向油压，并通过计算和该文所写的工艺措施，船体和轴系的变形完全控制在有关标准的要求范围内。为了安全，操作时轴向每移动2-3mm，停止泵油2-3min，使油压均匀分布接触面中。得出结论螺旋桨无键联接与有键联接相比，装备拆卸方便、迅速、安全、劳动强度低。

马晶宁，范世东，温泉，曹吉胤^[9]（2018）主要分析了螺旋桨无键安装的自动化安装和其安装精度如何保证，并用建立学术模型，分析得到了无键安装液压伺服控制系统，最后将其进行Matlab仿真分析。关于数学模型建立，该文将电液伺服阀的传递函数近似的看作比例环节，将变量机构的传递函数近似化为一个积分环节，分析得到该系统的开环闭环传递函数。且运用劳斯判据系统的特征方程都为正值，且第一列也为正值，故系统稳定。因为劳斯判据不是唯一能刻画出系统性能的准测，因为有的系统即使稳定，但动态性能任表现出很强的震荡，故而又使用了频率特性分析，BODE图中，得到系统的幅值裕度，相位裕度，幅值穿越频率，相角相位频率，由于幅值裕度和相位裕度均为正值，故而有相对的稳定裕度，因此系统稳定。因为液压伺服系统加载压力高，工况复杂，故而对其动态和静态性能有着更高的要求，该文中使用了频域法滞后-超前矫正。矫正器设计后，系统开环BODE图中，系统幅值裕度相比矫正前提高了5dB，系统的幅值裕度大于20dB，相对裕度达到45°，系统稳定性进一步提高。对于矫正后的控制系统进行了时域分析，在Matlab中建立了螺旋桨液压伺服控制系统模型。该文最后总结了控制系统的总过程，计算出试验机位移量为最佳推入量为2.53mm时，轴向压力为55MPa，并得到了该状态下的螺旋桨无键安装过程曲线图。