舰艇推进轴系在运转中承受着复杂的负荷和应力,良好的轴系对中状态对舰艇长期安全航行及低噪声特性具有重要意义。本文着眼于轴系负荷动态测量这一目标,设计了一种基于应变片的无线测试系统,可以实现不同对中状态下的轴系负荷动态测量。根据不同截面测得的应变信号结合建立的负荷计算模型,可求得各轴承的实际负荷。当轴系运转起来,轴承负荷将受到螺旋桨横向激励力、船体变形、轴系振动等动态物理量的影响。在后续数据处理时,需剔除螺旋桨横向激励力及轴系振动对轴承负荷的影响,得到仅由船体变形及轴系重力作用下的静态负荷。论文首先对轴系静、动态测试方法及原理进行了研究。应变测试法是通过采集轴截面应变信号,然后结合信号分离技术及建立的负荷计算模型,对轴承负荷进行反推求解。然后采用顶举法绘制顶举曲线,通过三弯矩方程求解顶举系数,最后得到轴承负荷。顶举法的负荷测试结果用于验证应变测试法的准确性。对某型舰艇轴系尺寸进行缩比,设计并加工完成了三支承轴系试验台,可以对轴承标高进行调节。为模拟轴承横向激励力,本文在螺旋桨处放置了不平衡重物。接下来在试验台搭建了(1)模态测试系统:用于获取轴系弯曲模态;(2)无线应变测试系统:采集轴截面应变信息;(3)振动测试系统:监测轴系测点的振动位移信号;(4)千斤顶顶升装置:测试轴承静态负荷。接下来在轴系开展模态试验,获取了轴系的模态频率、振型及模态参数。然后采用有限元法,对不同对中状态下的轴承负荷、轴系弯矩等静态物理量进行分析求解,这为后续轴系负荷测试打下了基础。研究发现,轴承的负荷增量与各轴承标高对该轴承的负荷影响满足线性叠加关系。然后对不平衡重物作用下的轴承负荷、测点挠度、轴段弯矩的动态响应进行求解,该结果是后续测试信号分离的基础。在轴系静止、运转及添加不平衡重物三种工况下,调整轴承对中状态及轴系转速,开展负荷测试。涡流传感器的测试结果与有限元仿真得到的动态响应误差不大,证明了动态响应求解结果的准确性。对动态应变测试信号进行处理,滤除轴系振动及不平衡重物引起的动态应变(通过仿真求解),最后结合负荷计算模型求得了轴承负荷。转速为60r/min时,顶举法与应变法测得的轴承负荷误差为14%,证明了测试方法的准确性。最后,以舰艇轴系为研究对象,分析了不同对中状态下的轴系静力学及动力学特性的变化情况。分析结果一方面将作为后续在舰艇开展测试工作的理论基础,另一方方面对后续优化轴系对中状态具有较大的指导意义。