考虑运动副间隙的剪式线性阵列可展结构动力学分析

为了精确研究剪式线性阵列可展结构的动力学性能,在该机构的运动副中引入间隙,通过含间隙转动副元素之间的运动规律建立了该运动副的运动学模型。基于Gonthier接触力模型和修正的Coulomb摩擦力模型分别计算了含间隙转动副元素之间的法向与切向接触力。进一步把该接触力转换到间隙运动副所联接的杆件与滑块的质心处,并将其集成到剪式可展结构动力学模型的广义力中,从而成功地将关节间隙效应引入到可展结构中。采用一种新的违约校正法直接对系统的坐标和速度进行修正,避免了数值结果的发散并可确保将违约控制在给定的精度范围内。通过数值分析预测了运动副间隙对剪式线性阵列可展结构动力学性能的影响,为研究可展结构的运动精度和机构设计提供了参考和依据,拓展了间隙碰撞模型的应用范围,有利于工程实际应用。

运动副间隙耦合作用下平面剪式线性阵列可展结构的动力学分析

为了研究剪式线性阵列可展结构在运动副间隙耦合作用下的动力学特性,通过含间隙转动副元素之间的运动规律建立了可展结构的运动学模型。基于Gonthier接触力模型以及Lu Gre摩擦模型分别计算了含间隙转动副元素之间的法向与切向接触力。进一步把该接触力转换到间隙运动副所连接杆件的质心处,并将其集成到剪式可展结构动力学模型的广义力中,从而将关节间隙效应引入到剪式机构中。仿真结果表明:考虑2个间隙铰链耦合时,加速度和碰撞力出现了高频振荡的特性;随着间隙尺寸的增加,加速度响应和约束反力的幅值增加,并且碰撞时间被延长;不同位置的铰链相对于间隙尺寸具有不同的敏感度,一个间隙铰链中的运动将影响其他间隙铰链中的运动,表明在可展结构中不同间隙铰链间会产生动力学相互耦合作用。为了更准确地描述可展结构的动力学行为,所有的铰链都应该被模拟为间隙铰链。