考慮鉸鏈間隙的空氣舵?zhèn)鲃訖C構動力學建模及分析.pdf

1、空氣舵?zhèn)鲃訖C構是將舵機運動轉化為舵面響應的關鍵環(huán)節(jié)，其動力學特性直接關系著舵面動態(tài)響應。傳動機構中回轉鉸鏈間隙不僅會使舵偏角出現偏差，還會導致機構內部發(fā)生沖擊碰撞，影響傳動機構的運動穩(wěn)定性和傳動精度。因此，考慮回轉鉸鏈間隙產生的接觸碰撞效應，開展空氣舵?zhèn)鲃訖C構動力學特性研究，對舵系統(tǒng)動態(tài)特性的提升具有重要意義。本文以間隙回轉鉸鏈的接觸非線性和沖擊碰撞效應分析為基礎，對空氣舵?zhèn)鲃訖C構開展精確的動力學建模。
　　針對回轉鉸鏈的結構及力

2、載特性，基于彈性基礎模型，根據協(xié)調變形的幾何約束，建立了鉸鏈軸孔徑向靜態(tài)接觸力學模型，獲得了軸孔靜態(tài)非線性接觸剛度表達式。開展了軸孔壓縮實驗，驗證了軸孔接觸模型的準確性。在軸孔靜態(tài)接觸剛度分析的基礎上，考慮回轉鉸鏈的軸向接觸長度和多接觸狀態(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系，開展了鉸鏈壓縮實驗，驗證了模型的正確性。
　　在回轉鉸鏈靜態(tài)接觸模型的基礎上，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阻尼力的貢獻指數，分析了接觸碰撞過程能量轉換，獲得了非線性接觸剛度下鉸鏈碰撞的遲滯阻尼系數。開展了軸孔接觸碰撞計算，分析了模型的有效性。為了合理描述靜動摩擦動態(tài)轉換過程，采用Cubic非線性摩擦模型分析了鉸鏈接觸的切向摩擦力。
　　依據舵?zhèn)鲃訖C構中回轉鉸鏈的結構形式，采用矢量法對鉸鏈間隙進行了準確的數學描述，建立了鉸鏈接觸判別式?；贛LSD模型，

4、通過引入虛擬質點和接觸判別式將鉸鏈接觸碰撞力直接轉化為第一類拉格朗日動力學方程中的鉸鏈約束力，建立了鉸鏈的碰撞動力學模型。開展了含單個鉸鏈的單擺運動分析，驗證了碰撞動力學模型的有效性。
　　針對某空氣舵?zhèn)鲃訖C構，進行了詳細的機構運動分析。將回轉鉸鏈碰撞動力學模型引入到傳動機構分析中，建立了考慮間隙的空氣舵?zhèn)鲃訖C構的動力學方程，并構建了Simulink仿真模型。根據機構的運動及負載要求，研制了傳動機構綜合測試系統(tǒng)，開展了動力學實驗，