考慮鉸間間隙的機構(gòu)動力學特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，航空航天和現(xiàn)代高精密機構(gòu)對位置精度的要求不斷提高和機構(gòu)運行環(huán)境的日益復雜，以及航天器的研制和發(fā)射成本的提高，機構(gòu)的高可靠性、長壽命問題已成為人們關(guān)注的焦點；尤其是機構(gòu)經(jīng)過長時間工作后，運動副有磨損間隙時引起的系統(tǒng)動力學特性、運動精度、穩(wěn)定性等問題更是關(guān)注的焦點，也是需要解決的難題之一。摩擦磨損是引起機械設備性能和精度下降甚至失效的主要因素之一，針對機械機構(gòu)運動副普遍存在間隙與磨損現(xiàn)象，本文對考慮鉸間間隙的機構(gòu)動力學

2、特性的一系列關(guān)鍵問題進行了深入研究，為含間隙機構(gòu)可靠性分析、機構(gòu)設計與壽命預測奠定了理論基礎(chǔ)。主要包括以下內(nèi)容：
　　針對考慮旋轉(zhuǎn)鉸間隙的機構(gòu)，對旋轉(zhuǎn)鉸規(guī)則間隙的矢量模型進一步拓展，應用于動態(tài)非規(guī)則磨損間隙，建立了通用的旋轉(zhuǎn)鉸間隙矢量模型以及含磨損間隙旋轉(zhuǎn)鉸的數(shù)學模型，適用于規(guī)則裝配間隙與非規(guī)則磨損間隙；在此基礎(chǔ)上，建立含間隙機構(gòu)的動力學方程，為后續(xù)分析含間隙機構(gòu)的動力學特性與運動副間隙動態(tài)磨損特性、非規(guī)則磨損間隙對機構(gòu)動力學特性

3、的影響奠定基礎(chǔ)。
　　含間隙機構(gòu)動力學特性的研究，還需要考慮間隙鉸接觸碰撞過程的正確描述，針對傳統(tǒng)的接觸碰撞力模型進行了系統(tǒng)的分析與比較；并基于Lankarani和Nikravesh提出的非線性彈簧阻尼模型(即 L-N接觸碰撞力模型)，結(jié)合含間隙機構(gòu)的動力學方程，對含間隙太陽帆板展開、空間機械臂以及星載天線雙軸定位機進行動態(tài)特性分析，研究了間隙對空間機構(gòu)動力學特性的影響。
　　針對傳統(tǒng)接觸碰撞力模型的局限性，基于改進彈性基礎(chǔ)

4、模型，建立了一種新的旋轉(zhuǎn)鉸間隙連續(xù)接觸碰撞力混合模型，對其進行了詳細分析并與傳統(tǒng)的L-N連續(xù)接觸碰撞力模型進行了比較，指出了本文新模型的優(yōu)點。進一步將其應用到含間隙機構(gòu)動力學分析中，通過實驗驗證了新模型的正確性和有效性。
　　將本文新的間隙連續(xù)接觸碰撞力混合模型應用到含間隙機構(gòu)動力學特性分析中，以含間隙四連桿機構(gòu)為對象，建立了含間隙四連桿機構(gòu)的動力學模型，詳細的分析含規(guī)則裝配間隙時的機構(gòu)動態(tài)特性，為研究間隙鉸的動態(tài)磨損特性奠定基礎(chǔ)

5、。在此基礎(chǔ)上，提出了含間隙機構(gòu)動態(tài)特性的定量分析方法，對含間隙機構(gòu)不同間隙尺寸、曲柄轉(zhuǎn)速、摩擦系數(shù)工況進行了定量分析。
　　然后提取間隙接觸碰撞載荷譜，基于Archard磨損模型，建立間隙旋轉(zhuǎn)鉸磨損的動態(tài)計算模型，并給出了間隙旋轉(zhuǎn)鉸動態(tài)磨損計算流程，以含間隙四連桿機構(gòu)為對象，對間隙旋轉(zhuǎn)鉸動態(tài)磨損特性進行了分析與預測，并對磨損后的軸表面輪廓進行了重構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了間隙鉸非規(guī)則磨損特征并指出了導致間隙鉸非規(guī)則磨損的原因。
　　最后，在