随着现代机械向高速化和精密化的方向发展,间隙对机构运动的影响日益受到国内外学者的关注。针对机构中运动副存在间隙的普遍现象,本文以含间隙铰机械臂为例,对其动力学和静力学的一系列关键问题进行了深入研究,主要包括以下内容:首先,对机构关节处存在着不同类型的间隙进行详细描述,并对目前研究中采用的三类间隙铰模型进行了比较分析,从中选择了“接触-分离”的二状态模型作为本文间隙铰的运动模型。在研究其动力学问题时,要基于现有的多体系统动力学理论进行数学建模。通过对现有的多体动力学建模理论对比分析,选用牛顿-欧拉法建立含间隙铰机械臂的动力学方程。其次,采用非线性弹簧阻尼模型来模拟间隙铰处的接触碰撞力问题。由于考虑铰间间隙,所建立动力学方程表现为比较强的非线性和刚性。通过对比现有求解微分方程的算法,选用Gear法求解含间隙铰机械臂的动力学方程,得到了含单间隙铰机械臂在驱动力已知时不同重力环境下活动臂关节处的接触力和轴中心的运动轨迹变化曲线图,以及活动臂匀速转动时不同间隙、不同接触刚度、不同转速下轴的接触力和中心运动轨迹变化曲线图,并对上述仿真曲线进行了深入探讨。在分析含单间隙铰机械臂运动特性的基础上,又对含双间隙铰机械臂的运动特性做了深入研究。最后,采用有限元软件对双理想铰机械臂和含双间隙铰机械臂进行了静力学分析和模态分析。通过静力学分析,得到了双理想铰机械臂和含双间隙铰机械臂的变形、应变以及应力变化曲线图。通过模态分析,得到了双理想铰机械臂和含双间隙铰机械臂的各阶振型图。