1.1 研究课题的目的及意义

交通运输作为国民经济的重要组成部分，保障了社会的和谐稳定，促进了国民经济的可持续发展，而作为交通运输三大支柱行业之一的航运业在跨国贸易中起着举足轻重的作用。海上运输完全依靠于船舶，近年来伴随着网络技术、信息技术与电子技术的快速发展，许多信息技术产品被应用在了船舶设计研究中，船舶已经逐渐抛弃了传统的机电控制，而向网络化、数字化和自动化的方向转变，开始成为集多种自动化系统为一体的多功能综合系统，船舶航行的经济性、安全性以及管理效率都有了大幅提高^[1]，大型化和智能化已成为船舶研究制造的两大主要方向。智能船舶依托于智能制造，船舶轴系作为船舶动力装置的重要组成部分，其校中质量对于船舶制造尤为重要。“轴系校中”即按照一定要求和方法安装轴系以使轴承负荷和各轴段应力处于规定的范围内，从而保证轴系能长时间正常工作。轴系的校中质量对于保证轴系及主机的正常运转、减少船体振动都有着显著的影响 ^[2]。轴系若校中质量不好，其运转时可能会造成尾轴管轴承迅速磨损，严重时甚至烧坏；尾轴管密封元件迅速磨损而导致泄漏；造成主机曲轴的臂距差增大；破坏支承轴承的正常运行和减速齿轮间的正常啮合；导致船体振动等^[2]。为了实现船舶的智能制造，以及未来实现无人船舶的制造，探索更加先进智能的轴系校中技术都将是一个关键问题。

1.2 国内外的研究现状分析

在现代船舶的建造过程中，轴系校中技术也不断发展，目前的轴系校中方法可大致分为三类：直线校中原理、按轴承上允许负荷校中原理、轴系合理校中原理。对于船舶轴系的设计，国内外比较常用的方法是先处理相关要素，再建立物理模型，然后按照规定的轴承负荷，转角，应力等限制条件，确定各轴承的合理位置，最后将轴系安装成规定的曲线状态，从而使各轴承上的负荷达到合理分配^[3]。

1.2.1 关于轴系校中的研究

直线校中原理是根据轴系的理论中心线，将轴系各轴承中心布置成一条直线的过程。这种方法虽然可以保证轴承中心在一条直线上，但是忽略了各个轴承所承受的弯曲力矩、剪切力矩和旋转角是否在其的允许范围之内。并且随着现代船舶行业的发展，船舶尺寸愈来愈大，会导致艉管轴承加快磨损，寿命降低^[4]。

按轴承上允许负荷校中的轴系成曲线状，保证了轴系各轴承负荷都在允许的范围以内，不会出现单个轴承受力过大的情况。但该方法没有考虑对应轴系的弯曲力矩、旋转角和剪切力等限制条件，若轴系各轴承间距相等，附加负荷都相同，此假设与实际情况就存在明显区别，因此这种结果不算准确^[5]。

轴系合理校中的实质是在规定的轴承负荷、应力、转角等多种限制条件下，利用校中计算来确定各支撑轴承的合理位置，然后根据计算结果将轴系安装成规定的曲线状态，从而使各轴承上的负荷处于合理状态^[6]。