含间隙机构动力学研究现状

1、 含间隙机构动力学研究现状
1.1 含间隙机构动力学建模方法
进行含间隙机构动力学特性分析的重要前提是对含间隙机构建立准确有效 的动力学模型[1]。 按照不同假设，含间隙机构的动力学建模方法主要可以归结为三大类： （1）以 Newton 定律为基础建立的“接触—分离”二状态模型 这种模型是一种定量的分析方法， 是假设间隙运动副副元素存在接触和分离 两种状态，即按照接触状态和自由状态进行研究[2]。
优点： 该方法在建模过程中考虑了接触表面的弹性和阻尼，比较符合含间隙 运动副的实际情wton 力 学理论为基础，力学工具简单易懂。 缺点： 在进行数值计算时必须时刻监测运动副副元素的相对运动关系，进一 步确定运动副构件的运动状态，难以确定两种状态过渡时机构的各项运动参数， 特别是多间隙耦合的情况，导致难以求得稳态解。另外，某些情况下（如较高速 碰撞时） 线性二状态模型的计算结果与实验结果相差较大，其原因还有待深入研 究[1]。
举例说明分析过程的基本思路： 对于一个有 n 个运动副的连杆机构， 根据运动副元素是否接触， 按照乘法原 理， 共有2������ 种组合状态， 对于四杆机构共有 16 种组合状态。 在建立动力方程时， 首先要设定哪些运动副中考虑间隙， 哪些运动副中不考虑间隙 （依据是什么？） ， 分析系统的自由度数， 选取独立的广义坐标，合理地构造运动副元素之间的接触 力模型， 然后通过建立各构件的力和力矩平衡方程， 得到整个系统的动力学方程。
（2）以 Lagrange 方程为基础建立的“接触—分离—冲击”三状态模型
（3）基于“连续接触”的连续接触模型
[1] 朱巨才 . 含间隙机构的动力学建模与求解方法研究 [D]; 湘潭大学 , 2004. [2] 赵子坤. 含间隙机构动力学仿真与实验研究 [D]; 大连理工大学, 2009. [3] 俞武勇, 季林红 , 阎绍泽 , et al. 含间隙机构运动副的动力学模型 [J]. 机械科学与技术, 2001, 20(5): 665-9.
碰撞特性可以用等效的无质量弹簧—阻尼器来描述，如采用 Kelvin-Voigt 模 型（？？） ，如图 1，则碰撞力（接触力）
图 1 一维含间隙碰撞副（含间隙运动副的二状态模型） （到底哪种说法合
适？？？？） R = f ������, ������ = ������������+������������ （1） 式中，������ ������ ——等效弹簧力（多用 Hertz 接触模型来计算） ������������ ——等效阻尼力（可用线性阻尼模型或非线性阻尼模型） x——运动副元素的相对位移 ������——运动副元素的相对速度