閉環(huán)多體系統(tǒng)約束反力的求解.pdf

1、閉環(huán)多體系統(tǒng)約束反力的求解是多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究中最重要的任務(wù)之一。從切斷鉸的選擇到約束方程的建立到最后約束反力的求解，都存在著很多不同的意見(jiàn)。本課題的主要任務(wù)是找到自動(dòng)生成切斷鉸的方法，按照鉸的類(lèi)型推導(dǎo)約束方程，求解含有閉環(huán)的多體系統(tǒng)中的約束反力。 在多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究中，閉環(huán)多體系統(tǒng)的研究受到了眾多學(xué)者的重視，除了關(guān)注系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征之外，求解鉸的約束反力對(duì)系統(tǒng)整體的剛度、強(qiáng)度和壽命的分析有著至關(guān)重要的意義。若閉環(huán)多體系統(tǒng)含

2、有冗余約束，即使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)唯一，但約束反力仍然不能唯一確定，這就給分析系統(tǒng)整體的強(qiáng)度等帶來(lái)了困難。找到一個(gè)能夠唯一確定系統(tǒng)中約束反力的方法可以為后續(xù)的研究打下基礎(chǔ)。 本文分為四個(gè)部分：首先，綜述了多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況和閉環(huán)多體系統(tǒng)約束反力現(xiàn)有的解法。然后，在對(duì)前人提出的關(guān)于切斷鉸處理方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)閉環(huán)多體系統(tǒng)，給出一個(gè)通過(guò)動(dòng)態(tài)搭建系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)自動(dòng)生成切斷鉸，同時(shí)將系統(tǒng)中的物體和鉸按規(guī)則進(jìn)行標(biāo)號(hào)的方法，并用程序?qū)崿F(xiàn)上述方

3、法。在此基礎(chǔ)上，引入正交補(bǔ)軸的概念，按照約束的方式和鉸的類(lèi)型推導(dǎo)幾種典型鉸的約束方程。最后，給出判斷系統(tǒng)是否含冗余約束的判斷準(zhǔn)則，討論冗余約束對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和約束反力的影響，求解閉環(huán)多體系統(tǒng)的約束反力。 研究結(jié)論：本文提出的自動(dòng)生成切斷鉸的方法僅需要輸入鉸及其所連接的物體的標(biāo)號(hào)，就能夠自動(dòng)判斷出切斷鉸并對(duì)其規(guī)則標(biāo)號(hào)，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)中的物體和鉸進(jìn)行規(guī)則標(biāo)號(hào)。推導(dǎo)了幾種典型鉸的約束方程，從而復(fù)雜類(lèi)型的鉸的約束方程可由這幾種組合得出。給出通