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本文系统的研究了含间隙铰的多体动力学问题。运动副中的间隙会导致物体之间的冲击力,并产生磨损和噪声,降低系统的效率和工作精度。精细研究含间隙作用的机械系统的动力学模型及计算方法,不仅是机械系统动力学中的一个重要研究方向,而且具有重要的工程应用背景。
间隙接触处的动力学模型是研究含间隙系统的关键。本文针对圆柱间隙铰和圆球间隙铰两种关节类型,采用了Winkler弹性基础梁模型以及Hertz的二次压力分布假设,提出新的适合描述圆柱间隙铰和圆球间隙铰的载荷-位移关系。通过与有限元数值计算结果对比,发现该简化模型比目前通常采用的简化模型(Hertz模型、Persson模型、以及Steurermann模型)具有更好的精度及更大的适用范围。
间隙铰两个接触体的相对运动学关系描述是进行间隙动力学计算的重要内容,本文基于两个具有光滑凸外形的一般运动体的相对运动学描述,针对空间圆柱间隙铰,建立了潜在接触点对之间的相对运动学关系。并把碰撞模型和相对运动学关系带入ADAMS中进行太阳能帆板的动力学仿真。系统的分析了间隙对太阳能帆板展开过程中的动力学影响。