铰接机构接触动力学建模方法及应用

摘要

运动副间隙存在于任何机械系统当中。由于各零部件在制造、装配过程当中的误差和运行期间产生的磨损，运动副中就不能避免地的存在了间隙；另外，为了确保两构件能有相对运动，运动副间必须采用间隙配合，这就存在一定的运动副间隙。机构在运行期间，含间隙的活动铰关节从未接触到接触过程中会产生碰撞和冲击，引发机构的振动和噪音，造成机构磨损加速，效率降低和工作精度下降，严重导致机械系统的动态性能的改变。所以，建立准确的间隙动力学模型对研究含间隙机构的动态特性和预测间隙机构的运动状态具有重大的现实意义。当前，含间隙机构动力学已成为机械动力学研究的热门课题之一，主要内容如下:
　　提出了应用二状态的非线性弹簧阻尼模型建立铰接机构动力学模型，对模型中的相关参数进行了分析，并修正了切入深度和阻尼系数的表达式，从而建立了较准确的动力学模型。在ADAMS中建立间隙铰接机构模型，利用修正后的动力学模型进行动力学仿真，并实验验证了本文所建立的动力学模型是正确的。并研究切入深度、阻尼系数、非线性碰撞指数、刚度系数对铰接机构动态特性的影响及规律。
　　建立了修正的间隙动力学模型，并对某汽车悬架系统的减震器有间隙和无间隙的情况进行整车仿真，通过测量驾驶室座椅地板处的加速度响应与实测的有效值进行比较。结果显示，考虑间隙后的结果更接近测试值，说明了修正的间隙模型是可靠的。
　　建立了含间隙曲柄滑块机构模型，基于以上修正的动力学模型，利用 Archard磨损模型和Perrson模型，借助MATLAB和ADAMS软件对计入间隙时变函数的曲柄滑块机构进行动力学仿真，研究磨损对铰接机构动态特性的影响。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景与意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 本文主要研究内容

第二章 含间隙铰接机构动力学建模

§2.1 含间隙机构接触碰撞描述

§2.2 含间隙机构动力学模型

§2.3 基于二状态接触碰撞模型

§2.4 本章小结

第三章 含间隙铰接机构动力学仿真与实验

§3.1 ADAMS含间隙铰接机构动力学建模

§3.2 含间隙铰接机构动力学仿真研究

§3.3 含间隙铰接机构动力学实验研究

§3.4 仿真与实验RMS对比分析

§3.5 本章小结

第四章 铰接机构接触动力学模型应用实例

§4.1 算例一：某汽车整车动力学仿真与验证

§4.2 算例二：曲柄滑块机构磨损动态特性研究

§4.3 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 全文总结

§5.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目及科研成果