考虑碰撞、非线性阻尼和构件弹性的机构动力学理论与应用研究

摘要

本文对含间隙弹性连杆机构动力学、机构与工作介质的碰撞和KED理论的智能化软件化三方面进行了比较系统、深入的研究。主要研究工作及结论如下：采用非线性弹簧和非线性阻尼描述副元素的碰撞接触过程，克服了线性弹簧阻尼模型理论上的局限性，并以此为基础，建立了多间隙连杆机构的动力学模型，通过分析间隙运动副副元素的相对运动及多个间隙副之间的相互影响，揭示了运动副副元素由于弹性变形而存在的连续变形接触现象，并对多间隙机构的非线性动态特性进行了分析和讨论。考虑含间隙运动副的边界润滑状态，提出了边界润滑条件下的间隙副接触力模型，推导出了间隙副的动态磨损模型。通过实验，对比分析了普通润滑条件下和边界 润滑条件下，间隙对机构动态特性的影响，验证了理论计算结果。根据实测得到的阻尼合金材料的非线性阻尼特性，建立了考虑该复杂阻尼特性和多运动副间隙影响的弹性机构系统非线性动力学模型，通过数值计算分析了间隙和阻尼对构件弹性变形及振动的影响。提出了只在构件上部分施加阻尼合金夹层以实现机构系统被动控制的新思路。推导出了相应的有限元和含间隙弹性机构系统动力学模型。计算证明了构件上部分附加阻尼合金夹层的思路是可行的，具有工程实用价值。