文档介绍：西安理工大学
博士学位论文
考虑碰撞、非线性阻尼和构件弹性的机构动力学理论与应用研
究
姓名:王国庆
申请学位级别:博士
专业:机械设计及理论
指导教师:刘宏昭
20021201
摘要
论文题目:考虑碰撞、非线性阻尼和构件弹性的机
构动力学理论与应用研究
学科名称:机械设计及理论
论文作者: 王国庆签名:
指导教师:刘宏昭(教授) 签名:
答辩日期: 年月日
摘要
本文对含间隙弹性连杆机构动力学、机构与工作介质的碰撞和 KED 理论的智能化
软件化三方面进行了比较系统、深入的研究。主要研究工作及结论如下:
采用非线性弹簧和非线性阻尼描述副元素的碰撞接触过程,克服了线性弹簧
阻尼模型理论上的局限性,并以此为基础,建立了多间隙连杆机构的动力学模型,
通过分析间隙运动副副元素的相对运动及多个间隙副之间的相互影响,揭示了运动
副副元素由于弹性变形而存在的连续变形接触现象,并对多间隙机构的非线性动态
特性进行了分析和讨论。
考虑含间隙运动副的边界润滑状态,提出了边界润滑条件下的间隙副接触力模
型,推导出了间隙副的动态磨损模型。通过实验,对比分析了普通润滑条件下和边界
润滑条件下,间隙对机构动态特性的影响,验证了理论计算结果。
根据实测得到的阻尼合金材料的非线性阻尼特性,建立了考虑该复杂阻尼特性
和多运动副间隙影响的弹性机构系统非线性动力学模型,通过数值计算分析了间隙
和阻尼对构件弹性变形及振动的影响。
提出了只在构件上部分施加阻尼合金夹层以实现机构系统被动控制的新思路。推
导出了相应的有限元和含间隙弹性机构系统动力学模型。计算证明了构件上部分附加
阻尼合金夹层的思路是可行的,具有工程实用价值。
采用非线性有限元接触理论精确分析了机构与外部碰撞的碰撞力,建立了结
构碰撞与机构运动耦合的动力学模型;并对复杂碰撞工况下的高速航载弹性输送机
械手的动力学及构件疲劳问题进行了研究。
I
西安理工大学博士学位论文
为了深入研究土壤切削机构的动力学特性,在采用非饱和土壤本构关系模型
的基础上,采用非线性动力有限元法建立了土壤的高速切削模型,并与实验结果进
行了对比分析,证明了模型的可行性。
将机构弹性动力分析方法与商用多刚体动力学分析软件相结合,采用人工智能技
术提出了智能化弹性连杆机构动力学仿真软件的设计方案,并验证了方案的可行性。
本研究得到了国家自然科学基金资助项目(50075068)和长安大学青年科技基
金(Q0050012)的资助。
关键词:间隙碰撞阻尼合金机构运动弹性动力学
II
摘要
SUBJECT: THEORY AND APPLICATION
RESEARCH OF ELASTIC MECHANISM
DYNAMICS CONCERNING IMPACT AND
NONLINEAR DAMPING
Specialty: Mechanical Design & Theory
Candidate: Wang Gouging Signature:
Supervisor: Liu Hong Zhao Signature:
Argument date:
ABSTRACT
The dynamics characteristics of planar elastic mechanisms considering bearing clearances,
external impact with working environment, and the intelligent KED (o-elastodynamics)
prototype software have been studied intensively and systematically in this dissertation. The
main research work and conclusions are listed as follows.
The nonlinear spring and damper formulation which es the abstraction of linear
spring and damper model, is adopted to model the reaction force between the elements of
the clear