考慮鉸鏈間隙的空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模及分析.pdf

1、空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)是將舵機(jī)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為舵面響應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其動(dòng)力學(xué)特性直接關(guān)系著舵面動(dòng)態(tài)響應(yīng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中回轉(zhuǎn)鉸鏈間隙不僅會(huì)使舵偏角出現(xiàn)偏差，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生沖擊碰撞，影響傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和傳動(dòng)精度。因此，考慮回轉(zhuǎn)鉸鏈間隙產(chǎn)生的接觸碰撞效應(yīng)，開展空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性研究，對(duì)舵系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的提升具有重要意義。本文以間隙回轉(zhuǎn)鉸鏈的接觸非線性和沖擊碰撞效應(yīng)分析為基礎(chǔ)，對(duì)空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)開展精確的動(dòng)力學(xué)建模。
　　針對(duì)回轉(zhuǎn)鉸鏈的結(jié)構(gòu)及力

2、載特性，基于彈性基礎(chǔ)模型，根據(jù)協(xié)調(diào)變形的幾何約束，建立了鉸鏈軸孔徑向靜態(tài)接觸力學(xué)模型，獲得了軸孔靜態(tài)非線性接觸剛度表達(dá)式。開展了軸孔壓縮實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了軸孔接觸模型的準(zhǔn)確性。在軸孔靜態(tài)接觸剛度分析的基礎(chǔ)上，考慮回轉(zhuǎn)鉸鏈的軸向接觸長(zhǎng)度和多接觸狀態(tài)，建立了鉸鏈的等效接觸剛度模型，獲得了鉸鏈所受外載荷與接觸變形的關(guān)系，開展了鉸鏈壓縮實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了模型的正確性。
　　在回轉(zhuǎn)鉸鏈靜態(tài)接觸模型的基礎(chǔ)上，利用非線性彈簧阻尼模型，建立了鉸鏈法向接觸碰撞

3、力模型。為了準(zhǔn)確描述碰撞過程中損失，采用曲面擬合的方法，確定了碰撞力模型中接觸深度對(duì)阻尼力的貢獻(xiàn)指數(shù)，分析了接觸碰撞過程能量轉(zhuǎn)換，獲得了非線性接觸剛度下鉸鏈碰撞的遲滯阻尼系數(shù)。開展了軸孔接觸碰撞計(jì)算，分析了模型的有效性。為了合理描述靜動(dòng)摩擦動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程，采用Cubic非線性摩擦模型分析了鉸鏈接觸的切向摩擦力。
　　依據(jù)舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)中回轉(zhuǎn)鉸鏈的結(jié)構(gòu)形式，采用矢量法對(duì)鉸鏈間隙進(jìn)行了準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)描述，建立了鉸鏈接觸判別式?；贛LSD模型，

4、通過引入虛擬質(zhì)點(diǎn)和接觸判別式將鉸鏈接觸碰撞力直接轉(zhuǎn)化為第一類拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程中的鉸鏈約束力，建立了鉸鏈的碰撞動(dòng)力學(xué)模型。開展了含單個(gè)鉸鏈的單擺運(yùn)動(dòng)分析，驗(yàn)證了碰撞動(dòng)力學(xué)模型的有效性。
　　針對(duì)某空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析。將回轉(zhuǎn)鉸鏈碰撞動(dòng)力學(xué)模型引入到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析中，建立了考慮間隙的空氣舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程，并構(gòu)建了Simulink仿真模型。根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及負(fù)載要求，研制了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合測(cè)試系統(tǒng)，開展了動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，