随着辅助医疗技术、空间探测和精密加工技术的不断发展，机械系统的高精度和高可靠性已经成为人们关注的焦点。运动副间隙和部件柔性是导致机械系统精度和性能下降以及引发失效的主要原因。因此，为了建立更精确的系统动力学模型，就需要考虑间隙和部件柔性对系统动力学特性的影响。而含间隙柔性多体系统的计算效率比较低，这就需要对柔性多体系统进行模型降阶。机械系统由于摩擦，润滑，材料不均匀，关节间隙，加工和安装误差等不确定性因素，使传统的确定性模型得到的系统响应与试验测试值之间存在差异。在含间隙机械系统动力学建模过程中，进一步考虑不确定性的影响，并分析这些不确定性对系统动力学特性和间隙磨损的影响更是研究的热点和难点。本文对含间隙柔性多体系统动力学特性的一系列问题进行了研究，为含间隙柔性机械系统的高效计算、控制、可靠性分析和设计奠定了理论基础。论文主要的研究内容如下：　　1)针对大间隙情况下，间隙碰撞对机械系统动态特性的影响非常显著。为了减小间隙对机械系统动力学特性的影响，首次将谐波齿轮传动引入含间隙机械系统，对比研究了谐波齿轮传动和部件柔性对间隙碰撞的缓冲效果，为其在含间隙机械系统中的应用奠定了基础。　　2)间隙碰撞加剧机械系统的磨损，采用Archard磨损模型对谐波齿轮传动的含间隙曲柄滑块机构进行了磨损预测，并且对磨损后轴承的表面轮廓进行重构，发现轴承并非均匀磨损。随后，分析了间隙尺寸对间隙磨损的影响。　　3)考虑到参数不确定性对机械系统磨损的影响，对含随机和认知不确定性的曲柄滑块机构进行了动态磨损预测。首先，提出了能够在时间域内对随机和认知不确定性进行量化的置信区域法。然后，基于该方法对传统的双层蒙特卡罗抽样方法进行了改进。考虑到机械系统磨损计算效率比较低，在计算过程中引入了Kriging代理模型。最后，通过三个数值算例验证了随机和认知不确定性量化的置信区域法的稳定性和可靠性。　　4)针对间隙碰撞显著的影响含间隙双连杆柔性机械臂的控制精度和稳定性，提出了一种混合控制策略。该控制策略采用模糊PID控制进行机械臂轨迹跟踪控制的同时采用油膜润滑被动控制减缓间隙碰撞对控制精度的影响。为了检验该混合控制方法的控制效果，分别采用传统控制方法和混合控制策略对含间隙双连杆柔性机械臂进行了轨迹跟踪控制。进一步，为了对存在不确定性的含间隙柔性机械臂的控制误差进行可靠性分析，采用概率边界方法研究了不确定性对带润滑条件和干碰撞情况下机械臂跟踪误差的影响。　　5)考虑到随着单元数量的增加，柔性多体系统动力学方程的计算效率将会降低，采用自由界面法对基于绝对节点坐标法的含间隙柔性多体系统进行了模型降阶。然后，介绍了多体系统中比较典型的几种约束，消除了柔性体之间，柔性体与刚体之间的线性约束，并且首次对含滑移副柔性多体系统进行了模型降阶。针对含间隙柔性多体系统模型降阶过程中的模态选择问题，采用了基于最大变形能的模态截断准则。最后分析了间隙对减缩模型模态坐标选择的影响。