液壓聯(lián)軸器是現(xiàn)代船舶軸系的一個重要聯(lián)接部件。特別在軍用艦船高強(qiáng)度大扭矩軸系尤其調(diào)距槳推進(jìn)軸系中，液壓聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)和中高強(qiáng)度材料還難以滿足艦船軸系傳遞大扭矩的要求。本文開展艦船高強(qiáng)度大扭矩液壓聯(lián)軸器性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選用低強(qiáng)度材料替代高強(qiáng)度材料的研究，具有重要軍事應(yīng)用意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文在液壓聯(lián)軸器受力分析的基礎(chǔ)上，從彈性力學(xué)的Lame公式出發(fā)，建立了液壓聯(lián)軸器彈性力學(xué)模型；開展外套單層、雙層、多層結(jié)構(gòu)形式的液壓聯(lián)軸器強(qiáng)度分析，進(jìn)行外套雙層預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出一套簡便可靠實(shí)用的液壓聯(lián)軸器設(shè)計(jì)計(jì)算公式。結(jié)合多年來工程設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)，提出液壓聯(lián)軸器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，其中包括設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、部件設(shè)計(jì)基本要求、參數(shù)控制原則和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及拆裝工藝設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用外套雙層預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)原理制造了一只Φ170高強(qiáng)度液壓聯(lián)軸器進(jìn)行性能測試，對理論分析和設(shè)計(jì)正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。這些成果可直接應(yīng)用于艦船高強(qiáng)度大扭矩液壓聯(lián)軸器設(shè)計(jì)、制造和安裝。 根據(jù)液壓聯(lián)軸器外套采用中高強(qiáng)度合金鋼材料的特點(diǎn)，開展外套自緊理想彈塑性和線性強(qiáng)化彈塑性的研究。端部條件按閉式自緊(即平面應(yīng)變狀態(tài))，采用Miese屈服準(zhǔn)則，建立了彈塑性力學(xué)模型，并據(jù)此獲得液壓聯(lián)軸器外套自緊卸載后的殘余應(yīng)力、全塑性自緊卸載后不出現(xiàn)反向屈服的最佳徑比、自緊壓力和安裝后應(yīng)力等公式。研究表明：液壓聯(lián)軸器外套全塑性自緊不出現(xiàn)反向屈服的最佳徑比不僅與材料的屈服極限、彈性模量、線性強(qiáng)化彈性模量有關(guān)，還與鮑辛格效應(yīng)系數(shù)有關(guān)；針對GJB3271-98標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的材料和規(guī)格，在考慮鮑辛格效應(yīng)情況下，兩種模型材料計(jì)算所得到的等效應(yīng)力誤差很小，液壓聯(lián)軸器外套自緊可按理想彈塑性材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。 根據(jù)液壓聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開展平面和空間軸對稱有限元分析。采取非線性接觸分析法和外套自緊時(shí)采用單元生死法及降溫升溫法，應(yīng)用ANSYS 軟件完成計(jì)算，對軸徑Φ170自緊、雙層組合、OK公司的單層外套的液壓聯(lián)軸器性能進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證了液壓聯(lián)軸器理論分析的正確性，并獲得了液壓聯(lián)軸器的實(shí)際應(yīng)力分布，為改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 本文研究表明：在材料和結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，外套雙層預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的液壓聯(lián)軸器承載能力比單層外套提高22％，能滿足軍用艦船高強(qiáng)度大扭矩軸系的要求；在結(jié)構(gòu)尺寸基本相同、使用比國外液壓聯(lián)軸器所選用的屈服極限低的材料的情況下，采用外套雙層預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的液壓聯(lián)軸器的最大傳遞扭矩比國外液壓聯(lián)軸器要大20％；對外套進(jìn)行自緊處理后的液壓聯(lián)軸器的承載能力比非自緊的液壓聯(lián)軸器提高近50％。