气垫船的结构特点,使船体-推进轴系在复杂海洋环境中的耦合问题进一步明显。由于船体-轴系耦合振动问题的复杂性,传统的船舶推进轴系的研究方法大多建立在刚性船体或船体静态变形的基础上,忽略了轴系和船体之间的耦合联系,无法满足气垫船推进轴系动力学特性的研究。因此,从船体-推进轴系整体运动的角度出发,进行气垫船推进轴系动力学特性研究,对于气垫船的发展具有重要意义。本文在系统论述轴系及船体振动、复杂海洋环境激励和虚拟样机技术发展概况和研究现状的基础上,应用现代虚拟样机技术,围绕气垫船推进轴系动力学特性问题,进行了详细研究。论文具体内容包括以下几个方面：1.针对气垫船推进轴系的结构特点,详细阐述有限元、模态综合法、多体动力学和优化理论等虚拟样机技术的支撑理论,并对刚柔耦合系统多体动力学分析的计算方法进行了分析；2.根据气垫船推进轴系的结构特点,提出了一种基于虚拟样机技术,融合多体系统运动学、动力学理论、计算机实体建模和多领域仿真技术,面向系统整体运动的船体-轴系动力学特性研究方法；3.对包括柔性船体、轴段、支承系统、弹性联轴器和减速箱在内的气垫船推进轴系虚拟样机建模方法进行了详细研究。对船体Timoshenko离散建模方法和有限元方法建模进行了比较；对标准化、系列化的齿轮减速箱的参数化建模和虚拟装配问题进行了分析,并对直齿轮副和斜齿轮副的接触刚度进行了研究；4.通过简化的单轴-弹性支承系统和多段轴-弹性支承系统虚拟样机动力学模型,采用正弦载荷扫频进行了系统的频响特性分析,全面研究了轴-弹性支承系统在基础受不同位移激励、不同相位和激励频率下的轴系的动力学响应问题,比较了刚性轴-弹性支承系统和弹性轴-弹性支承系统的区别,得到了相应的结论；5.通过在虚拟样机环境中建立船体实时变形的状态变量,建立了船体-轴系耦合运动的动力学模型。通过简化的船体-多段轴-弹性支承动力学模型,对影响轴承支承力的因素进行了仿真研究；6.运用本文提出的基于虚拟样机技术的船体-轴系动力学特性的研究方法,通过结构拓扑分析,建立了气垫船推进轴系实验装置的虚拟样机仿真模型。对推进轴系中减速齿轮箱、中间轴等进行了多种工作状态下的动力学特性研究,取得的结论对实船的研究工作具有相应的指导意义；7.对影响推进轴系动力学特性的推进桨激励力和波浪载荷对船体的激励作用进行了详细研究,运用船体运动响应的频域研究方法,确定了频域研究中船体运动响应频响函数的求解方法,通过线性波浪叠加法构造了给定海浪谱下的随机波浪时域模型和海浪波面角时域模型,该时域模型可为进一步的实船船体运动分析提供激励输入；8.对气垫船推进轴系进行了优化设计研究。分析了气垫船推进轴系优化设计中目标函数、设计变量和约束函数的选取问题。采用虚拟样机参数化建模方法,结合海浪激励的分析结果,应用广义缩减梯度法对砰击海情下气垫船推进轴系进行了结构优化；9.首次提出了一种能模拟复杂海洋环境的激励可控的柔性基础轴系推进系统实验装置的设计思想,设计建造了柔性基础-推进轴系实验装置。该实验装置可作为气垫船推进轴系动力学特性研究有效的实验验证平台。在此实验装置上进行了气垫船推进轴系的实验研究。实验研究表明,本文所提出的基于虚拟样机技术的气垫船推进轴系动力学特性的分析方法是有效和正确的。最后,对本文的主要创新点进行了归纳评述,并对进一步的研究方向提出了作者的一些看法。