張 波， 王 茁， 張佰正， 吳 磊

（哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

深水非接觸式磁耦合絞車設(shè)計(jì)方法的研究

張 波， 王 茁， 張佰正， 吳 磊

（哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

以解決深水環(huán)境下旋轉(zhuǎn)軸的動密封為核心問題進(jìn)行了磁耦合非接觸驅(qū)動絞車設(shè)計(jì)方法的研究。該方法分為國內(nèi)外資料檢索查詢、相關(guān)機(jī)構(gòu)圖形分析、二維裝配草圖創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的理論計(jì)算、三維模型的建立及運(yùn)動仿真、工程圖生成6個(gè)設(shè)計(jì)階段。此方法具有通用性，可為從事科研任務(wù)的研究生、工程技術(shù)人員進(jìn)行自主創(chuàng)新的設(shè)計(jì)提供借鑒。

磁耦合；絞車；圖形分析；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

深海管道回接技術(shù)屬于深海油氣開發(fā)技術(shù)，將新開發(fā)的油田通過生產(chǎn)管道并入已建管網(wǎng)，可以充分利用已建設(shè)施，使主油田周邊的邊際小油田開發(fā)變得經(jīng)濟(jì)有效[1]。為了完成海底兩個(gè)待連接管道的回接作業(yè)，需要測量兩管道法蘭中心的相對距離與位姿，根據(jù)距離與位姿參數(shù)在作業(yè)船或岸上預(yù)制一段適合兩硬質(zhì)管道連接的過渡管段。這種測量技術(shù)稱為深海管道回接位姿測量技術(shù)，在我國研究較少，國外公司主要有潛水員輔助拉繩測量系統(tǒng)、ROV輔助拉繩測量系統(tǒng)[2]和水聲測量系統(tǒng)[3]。因此，為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的國產(chǎn)化自主創(chuàng)新研究，該項(xiàng)目在 2006年被列為國家“863”重點(diǎn)項(xiàng)目。在拉繩測量系統(tǒng)中絞車是其中的關(guān)鍵設(shè)備，它的瓶頸問題是深水旋轉(zhuǎn)軸動密封的問題。本文將以解決深水環(huán)境下旋轉(zhuǎn)軸的動密封問題為研究核心，采用國外機(jī)構(gòu)圖形分析、二維草圖總體設(shè)計(jì)、三維零件建模、機(jī)構(gòu)動畫仿真等手段研究絞車的設(shè)計(jì)方法，為從事科研任務(wù)的研究生、工程技術(shù)人員進(jìn)行自主創(chuàng)新的設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 絞車設(shè)計(jì)方案確定的方法

在進(jìn)行科研項(xiàng)目的研究時(shí)確定設(shè)計(jì)方案是最關(guān)鍵階段，它制定的正確與否將直接影響到項(xiàng)目研究的成敗，因而，需要設(shè)計(jì)人員花費(fèi)一段較長的時(shí)間進(jìn)行潛心研究。如一般科研項(xiàng)目的研究期限為3年，推薦至少用半年以上的時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的研究。

首先，將所研究的項(xiàng)目、所解決的問題進(jìn)行技術(shù)歸類。目前，任何一項(xiàng)科研課題的研究無論其技術(shù)多新、方向多奇都不會跳出現(xiàn)科學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)學(xué)科，任何嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲腥藛T都不會給自己的研究下世界獨(dú)創(chuàng)的結(jié)論。因此，只有充分了解所研究技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)才能有的放矢的制定所解決的方案。在這個(gè)階段需要充分利用圖書館檢索資源進(jìn)行相關(guān)資料的國內(nèi)外資料的檢索，包括相關(guān)期刊、碩士、博士學(xué)位、專利等數(shù)據(jù)庫。

其次，根據(jù)所查得的國內(nèi)外資料進(jìn)行技術(shù)總結(jié)。對于此測量系統(tǒng)的絞車屬于起重繩纜卷筒范疇，作用是拉緊收起或松開放出測量繩纜，與現(xiàn)起重繩纜卷筒不同是應(yīng)用在深水（1500～15000米）下，需解決電機(jī)輸出軸水下動密封的瓶頸問題。因此，還需要進(jìn)行水下動密封技術(shù)的檢索，通過資料的查詢可得：水下動密封的技術(shù)主要有4種方式，即：O形圈密封、O形圈與聚四氟乙烯滑環(huán)的組合密封、機(jī)械密封、磁流體密封，具體特點(diǎn)分別為：第一，一般橡膠O形圈密封壓力不能超過1.5MPa，同時(shí)，旋轉(zhuǎn)的線速度在3.5m／s以內(nèi)為宜；第二，組合密封的密封壓力為0～70MPa，可用于 7000米以內(nèi)的水深，旋轉(zhuǎn)的線速度 6m/s以內(nèi)；第三，磁流體密封，單級密封能力最大可為120kPa～180kPa，整個(gè)密封能力很難超越1.5MPa，即水深150米；第四，機(jī)械密封，壓力可以達(dá)到45MPa，溫度為200℃～450℃，旋轉(zhuǎn)線速度高達(dá) l50m／s，同樣，可用于水深不超過4500m。隨著水深的增加，電機(jī)動密封承受的壓力越來越大，當(dāng)水深超過4500米時(shí)，這4種形式的動密封均達(dá)不到密封要求，因而，進(jìn)行水下回轉(zhuǎn)軸動密封的設(shè)計(jì)需要特殊考慮壓力變化對密封狀況的影響。

最后，根據(jù)所查詢的資料進(jìn)行創(chuàng)新思考，可采取逐層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣設(shè)問的方式進(jìn)行分析。對于此絞車設(shè)計(jì)，根據(jù)所查得的資料可設(shè)問：第一，既然目前水下回轉(zhuǎn)軸動密封技術(shù)均受到水深壓力變化的制約，那么，能不能有其它的密封方法密封水深 1500～15000米的壓力（即壓力15～150MPa）？答：由密封形式看，密封分為靜密封與動密封兩種，靜密封可密封150MPa以上的壓力。第二，能不能找到將電機(jī)輸出軸的動密封轉(zhuǎn)換成靜密封的方法？答：可將電機(jī)包括輸出軸全部鑲嵌在一個(gè)密閉容器中能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的靜密封。第三，如果電機(jī)輸出軸被封閉，電機(jī)的轉(zhuǎn)動又如何傳出呢？答：這種非接觸的傳動再次通過資料的查詢可以得到，采用磁力傳動可以實(shí)現(xiàn)非接觸傳動，也就是說通過磁力傳動可將外界水與內(nèi)部電機(jī)完全分離開來。只要能回答出這3個(gè)問題就基本上能夠形成解決的辦法了，即絞車的設(shè)計(jì)方案采用電機(jī)驅(qū)動、磁力傳動能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的全封閉靜密封，承受150MPa以上的壓力，同時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動通過磁力傳遞至外界驅(qū)動卷筒轉(zhuǎn)動。

2 絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

在確定了絞車的設(shè)計(jì)方案后就需要進(jìn)行具體的裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在裝配結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)前需要對所查得的國外相關(guān)資料進(jìn)行圖形分析，然后，進(jìn)行二維裝配圖的草圖設(shè)計(jì)，雖然現(xiàn)三維模型設(shè)計(jì)軟件功能很完善，但在草圖裝配設(shè)計(jì)時(shí)需要調(diào)整圖線多，零件具體形狀與尺寸不確定，因此，推薦在裝配設(shè)計(jì)時(shí)采用二維裝配草圖比例1：1真實(shí)尺寸設(shè)計(jì)，這樣，才能保證三維模型建立的精確性，也便于工程圖的拆解。

2.1 國外機(jī)構(gòu)圖形分析

對于絞車的設(shè)計(jì)，其磁力傳動為設(shè)計(jì)核心，由國外資料可查得有德國流體系統(tǒng)有限公司(GFS)生產(chǎn)的用于腐蝕、易燃、易爆環(huán)境中的磁耦合攪拌器[4]，三維結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 德國公司磁耦合攪拌器

由圖1三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行裝配拆卸分析，從右端向左端讀圖，電機(jī)4的左法蘭與隔離罩1的右法蘭通過螺栓7連接成一封閉整體；電機(jī)輸出軸3通過鍵與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子2聯(lián)接被密封在隔離罩1中與外界隔離；外磁轉(zhuǎn)子6與攪拌葉輪5連接通過滑動軸承固定在隔離罩1左端中軸上，這樣，電機(jī)輸出軸3帶動內(nèi)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動，通過磁力耦合傳遞至外界外磁轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動，外磁轉(zhuǎn)子6帶動攪拌輪5旋轉(zhuǎn)攪拌腐蝕性物料。

2.2 二維裝配草圖設(shè)計(jì)方法

在機(jī)械制圖畫裝配圖的方法中分別有從外向內(nèi)、從內(nèi)向外兩種方法[5]。根據(jù)國外三維模型的圖形裝配分析可確定絞車的裝配設(shè)計(jì)采取由內(nèi)向外的畫法，即由磁耦合的局部裝配為主線，逐次向外功能擴(kuò)展。首先，進(jìn)行電機(jī)4的封閉罩設(shè)計(jì)使其能夠下水，其次，進(jìn)行外磁轉(zhuǎn)子5的驅(qū)動卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸支撐、電機(jī)固定、卷筒轉(zhuǎn)動其它部件設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)上采用圖形軟件如 CAD、CAXA等設(shè)計(jì)的二維裝配圖如圖2所示。

圖2主要裝配關(guān)系是：件1左端蓋與件8右端蓋通過件3定位桿由螺栓連接組成絞車的整體框架裝配；件2卷筒左端蓋、件4卷筒與件7卷筒右端蓋也通過螺栓連接構(gòu)成卷筒局部裝配；電機(jī)16固定在件15密封隔離罩中，其左端法蘭與件 11磁耦合隔離套通過螺栓連接，兩法蘭面之間裝有O形密封圈14構(gòu)成靜密封裝配；外磁轉(zhuǎn)子10通過鍵9與件2卷筒左端蓋連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動裝配，件15密封隔離罩與件8右端蓋通過鍵17連接構(gòu)成電機(jī)固定裝配；電機(jī) 16右端由電機(jī)右端蓋18通過O形密封圈形成靜密封裝配，最右端為水密電纜接頭。這樣，電機(jī) 16被密閉在件15，件 18構(gòu)成的密封容器中，將動密封的形式改變?yōu)槎嗣骒o密封裝配結(jié)構(gòu)，解決了電機(jī)輸出軸水下動密封的瓶頸問題。

圖2 絞車二維裝配結(jié)構(gòu)

3 絞車結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

在確定絞車結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，首先要通過試驗(yàn)，對鋼絲繩所需拉力進(jìn)行測量；然后結(jié)合理論分析，推導(dǎo)出產(chǎn)生的誤差與豎直撓度的關(guān)系；再根據(jù)本課題中關(guān)于測量裝置的誤差要求，選取檢測繩和絞車電機(jī)。

絞車中的繩纜作為拉繩測量系統(tǒng)的測量載體，在使用中除了受到豎直向下的自身重力外，還有來自海浪的沖擊載荷、海水浮力等，因而，選取不銹鋼鋼絲繩，規(guī)格為：6×7+IWS圓股、公稱直徑d：3mm、最小破斷力：6.37kN、理論重量：3.17kg/100m。當(dāng)鋼絲繩被拉出一定長度后，在自重作用下下垂，此時(shí)將對卷繩機(jī)構(gòu)產(chǎn)生力矩，該力矩決定了卷繩電機(jī)功率、輸出力矩的大小，也就決定了絞車的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3.1 鋼絲繩平衡方程及拉力

深水測量中，鋼絲繩需要通過兩端拉伸保持張緊，即構(gòu)成一個(gè)類似懸索的張力結(jié)構(gòu)，如圖3所示，鋼絲繩兩支點(diǎn)A，B，高度差為c，跨度為l。

對于懸索機(jī)構(gòu)的理論分析，通常要滿足以下兩個(gè)條件：

1） 索是理想柔性的，既不能受壓，也不能抗彎。

圖3 重力載荷沿跨度分布時(shí)鋼絲繩曲線形狀

圖4 鋼絲繩微分單元受力分析

根據(jù)所選取微分單元靜力平衡條件，可列出如下鋼絲繩平衡方程

由于外力只考慮重力分布載荷，因此qx=0，方程（2）可以寫成

將上式積分兩次后得到由方程形式可知，這是一條拋物線，通過進(jìn)一步確定邊界條件，可以確定積分常數(shù)C1，C2。

由式（5）知，當(dāng)鋼絲繩所受重力載荷沿跨度分布時(shí)，鋼絲繩曲線形狀為一條拋物線。鋼絲繩跨度和兩支點(diǎn)相同時(shí)，拋物線形狀由其所受水平張力FH和豎直方向分布載荷q確定。

對于A、B之間的同一鋼絲繩，只要知道其所受水平張力FH，即可確定其拋物線的曲線方程。同理，如果鋼絲繩的拋物線方程已知，其所受的水平張力也可以求出。如圖3所示，取曲線在跨度中點(diǎn)處的垂度為f。即有

代入式（5）中，求得鋼絲繩水平張力FH

由式（7）可知，鋼絲繩水平張力FH與分布載荷q成正比，垂度f成反比，f反映了鋼絲繩的張緊程度，這如實(shí)際情況是完全相符的。

當(dāng)鋼絲繩曲線方程z(x)確定后，根據(jù)前面的分析，鋼絲繩中各點(diǎn)所受的張力FT可以由下式得到

利用式（5）得到

因此，鋼絲繩所受張力FT為

表1 鋼絲繩不同垂度下所受拉力

由表1得到的數(shù)據(jù)可看出，鋼絲繩不同垂度下下其所受的拉力T均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其最小破斷力Fbmin，即滿足強(qiáng)度要求。

3.2 電機(jī)功率的確定

利用已經(jīng)得到的拉力值FT，即可得到所需卷繩電機(jī)的功率P。電機(jī)功率由下式確定

式中，v——絞車?yán)K速度，m/s。

根據(jù)式（12）得到不同直徑鋼絲繩繩長30m、不同垂度時(shí)，所需電機(jī)功率如表2所示。

表2 不同垂度時(shí)所需電機(jī)功率

與鋼絲繩所受拉力相似，卷線電機(jī)功率P與鋼絲繩的直徑d和垂度f有關(guān)。d越大，垂度f越小，功率P也會越大。如d=3mm，f=1500mm時(shí)，對應(yīng)電機(jī)功率P=349.5 W。

3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法

如上所述，在計(jì)算出鋼絲繩不同垂度時(shí)所需電機(jī)功率的數(shù)據(jù)后，根據(jù)水下作業(yè)對垂度不同的要求，由式(11)確定出鋼絲繩拉力，再代入式(12)可得到所需電機(jī)的功率。由于水下用電一般為36V以下，選取額定電壓24V相應(yīng)功率的直流電機(jī)，直流電機(jī)的大小確定后采用由內(nèi)向外逐層擴(kuò)展方式進(jìn)行絞車結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，即：首先，由電機(jī)確定磁耦合件的尺寸；其次，由磁耦合件外形尺寸結(jié)合鋼絲繩最小撓度向外擴(kuò)展就確定了絞車卷筒的外徑尺寸；然后，由絞車?yán)p繞鋼絲繩的長度可計(jì)算出卷筒長度；最后，在卷筒的外徑、長度確定后，進(jìn)行卷筒兩端支撐、連接桿、轉(zhuǎn)動副等部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。

4 絞車的三維模型與運(yùn)動仿真

4.1 絞車的三維模型的建立

在確定了裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)后，在三維模型設(shè)計(jì)前需要對二維裝配草圖主視圖進(jìn)行詳細(xì)的修改與完善。而有些設(shè)計(jì)人員及研究生急于想得到三維模型忽略了這一點(diǎn)，造成三維建模不準(zhǔn)，給以后質(zhì)量特性、干涉檢查、運(yùn)動模擬等分析及零部件工程圖的拆畫帶來困難，以至在工程圖繪制時(shí)，三維模型轉(zhuǎn)換的二維工程圖尺寸精度差，需要重新標(biāo)注，工作量大，效率低。

對于此絞車的三維模型設(shè)計(jì)，在確定了結(jié)構(gòu)參數(shù)后，需要對圖2絞車裝配主視圖進(jìn)行詳細(xì)尺寸設(shè)計(jì)。之后，采用三維設(shè)計(jì)軟件如 Pro-E、SolidWorks、Inventor、UG等由 CAD 的二維裝配圖采用由外向內(nèi)的方法繪制絞車的三維模型如圖5所示[6-8]。

圖5 絞車的三維模型

在建立絞車的三維模型后可進(jìn)行計(jì)算質(zhì)量特性、干涉檢查、運(yùn)動模擬等分析，生成的絞車爆炸圖如圖6所示，組成部件與圖2一致，分別是：1左端蓋、2卷筒左端蓋、3定位桿、4卷筒、5軸承、6隔套、7卷筒右端蓋、8右端蓋、9鍵、10外磁轉(zhuǎn)子、11磁耦合隔離套、12內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、13電機(jī)輸出軸、14 O形密封圈、15密封隔離罩、16電機(jī)、17鍵、18電機(jī)右端蓋、19電纜水密接頭。

圖6 絞車爆炸圖

4.2 絞車的運(yùn)動仿真

在絞車三維模型建立后進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性。此絞車的運(yùn)動分為電機(jī)、磁耦合器、卷筒3個(gè)順序轉(zhuǎn)動，卷筒轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)繩纜的纏繞作業(yè)，具體如下：

1） 電機(jī)轉(zhuǎn)動 電機(jī)由其固定螺釘固定在密封隔離罩15上，該罩由電機(jī)座平鍵17固定在右端蓋8上，右端蓋8是固定狀態(tài)，電機(jī)16通電后電機(jī)輸出軸將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

2） 磁耦合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 電機(jī)軸轉(zhuǎn)動帶動內(nèi)磁轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)動，使得磁場方向改變，外轉(zhuǎn)子10中外磁塊將受到這個(gè)磁力線的變化產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

3） 卷筒轉(zhuǎn)動 外磁轉(zhuǎn)子 10通過外轉(zhuǎn)子平鍵9帶動卷筒左端蓋2旋轉(zhuǎn)，卷筒左端蓋2由卷筒聯(lián)接螺釘與卷筒4聯(lián)接，外磁轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)動將帶動卷筒4的轉(zhuǎn)動。

在三維設(shè)計(jì)軟件中按機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真的步驟通過創(chuàng)建機(jī)構(gòu)、定義機(jī)構(gòu)圖元、分析準(zhǔn)備、分析模型、結(jié)果檢查等操作進(jìn)行上述運(yùn)動的仿真并形成絞車運(yùn)動視頻文件，存儲成*.mpg、*.avi等格式，可在媒體播放軟件下播放觀察運(yùn)動的狀況，圖7為在視頻播放中截圖所得畫面。

通過絞車運(yùn)動仿真可檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是可行的，在此基礎(chǔ)上可在圖形軟件中由三維模型直接轉(zhuǎn)入工程圖設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)。

圖7 絞車運(yùn)動仿真

5 結(jié) 論

按上述絞車設(shè)計(jì)方法進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)后加工制造出絞車樣機(jī)，經(jīng)收放繩纜、拉力檢測、水下密封等試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性與正確性。現(xiàn)階段已完成絞車與主機(jī)聯(lián)調(diào)并進(jìn)行了海上試驗(yàn)，如圖8所示，圖中件1為絞車、件2為測量主機(jī)，該項(xiàng)目已經(jīng)通過有關(guān)專家驗(yàn)收鑒定。

圖8 絞車海上試驗(yàn)

通過結(jié)合科研課題的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研究了深水非接觸式磁耦合絞車的設(shè)計(jì)方法。該方法具有一定的通用性，可分為：國內(nèi)外資料檢索查詢、相關(guān)機(jī)構(gòu)圖形分析、二維裝配草圖創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的理論計(jì)算、三維模型的建立及運(yùn)動仿真及工程圖生成6個(gè)設(shè)計(jì)階段。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了二維裝配草圖設(shè)計(jì)在方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的作用，而現(xiàn)一些從事科研任務(wù)的研究生、指導(dǎo)教師及其用戶則先急于看整體宏觀效果重視三維建模，卻輕視二維裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，造成三維模型尺寸精度差，在轉(zhuǎn)成工程圖時(shí)往往需要重新繪制零件，工作重復(fù)且效率低。因此，本文所提出的設(shè)計(jì)方法能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)人員提供一種自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思路，為其所進(jìn)行科研課題的研究提供借鑒。

[1]周燦豐, 焦向東, 陳家慶, 等. 海洋工程水下連接新技術(shù)[J]. 北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào), 2006, 14(3)：20-22.

[2]Den A S. System for subsea diverless metrology and hard-pipe connection of pipelines：United States,6700835[P]. 2004 Mar. 2.

[3]Vincent M G. Method of obtaining acoustic metrology data：United States, 7088640 B2 [P]. 2006 Aug.8.

[4]李守軍, 包更生, 吳水根. 水聲定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 海洋技術(shù), 2005, 24(1)：130-134.

[5][2010-11-16] http：// www. germanfluid. Com / DST_Agitator. htm.

[6]靳明君, 張志國. 懸鏈線柔索索長的計(jì)算[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2005, (4)：9-10.

[7]商紅梅. 磁耦合聯(lián)軸器在水下運(yùn)動平臺中的應(yīng)用[J].海洋技術(shù), 2006, 25(1)：43-44.

[8]Vincent A, Ian F. Tie-in system uses low-cost flanges on deepwater girassol development [J]. Oil & Gas Journal, 2002, 100(18)：96-104.

Research on design method of winch driven by contactless magnetic coupling under deepwater

Zhang Bo, Wang Zhuo, Zhang Baizheng, Wu Lei
( College of Mechanical and Electrical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin Heilongjiang 150001, China )

A design method of the winch driven by contactless magnetic coupling is researched for the core purpose of the turning shaft sealing in a deepwater environment. This method has six design phases, including domestic and foreign information query and retrieval,graphic analyses of relevant structures, innovative design of 2D assembly sketches, a theoretical computation of structure parameters, the 3D modeling and motion simulation and engineering drawing. This method is of generality, which can provide examples for the post-graduate students and engineering personnel in self-renovation design of scientific research.

magnetic coupling; winch; graph analysis; CAD

TH 122

A

1003-0158(2012)01-0008-07

2010-11-29

國家“863”重點(diǎn)資助項(xiàng)目（2006AA09A105-5）

張 波（1967-），女，吉林省吉林市人，副教授，碩士，主要研究方向?yàn)樗轮悄軝C(jī)械技術(shù)與工程圖學(xué)。