机构碰撞动力学：含间隙铰链机构非线性接触力建模和碰撞动力学研究

　　高精密机械、航空/航天工程及机器人工业的快速发展，对机械系统提出了高速、高精度、高效率、高可靠性及长寿命等一系列设计和使用要求；但是，机构运动副中普遍存在的间隙及接触碰撞会导致机构出现动态输出振荡、运动精度下降、可靠性和使用寿命降低，甚至功能失效等问题。针对上述问题，《机构碰撞动力学：含间隙铰链机构非线性接触力建模和碰撞动力学研究》开展了相关研究，全书共7章，涉及间隙铰链处接触力建模、含间隙铰链机构的碰撞动力学研究及实验验证等。《机构碰撞动力学：含间隙铰链机构非线性接触力建模和碰撞动力学研究》可供机械设计及理论专业的科研工作者、研究生、高年级本科生和相关工程技术人员参考。

　　王旭鹏，男，1981年生，工学博士，副教授。主要从事产品开发、机械结构（优化）设计、结构强度分析、机械系统动态特性分析等领域的教学和研究工作。近3年来，主持/参与国防重点项目、国家自然科学基金、研究所科技攻关、省教育厅自然专项及企业横向等科研项目10余项。在国内外期刊、国际会议发表科研论文10余篇，其中SCI检索4篇，EI检索6篇。2017年起成为《JMST》《振动与冲击》《JMEA》等期刊审稿人，兼任陕西省工程学会工业设计分会理事、陕西省机械工程学会机械设计分会理事。

第1章 绪论 001
1．1 本书写作背景与意义 001
1．2 国内外相关领域研究现状 004
1．2．1 接触碰撞和非线性接触力建模研究现状 004
1．2．2 含间隙铰链机构碰撞动力学研究现状 009
1．2．3 含间隙铰链机构实验研究现状 016
1．3 现有研究中存在的问题 022
1．4 本书主要研究内容 023
第2章 含间隙铰链机构建模理论和方法 025
2．1 概述 025
2．2 间隙铰链模型 026
2．2．1 间隙描述方法 026
2．2．2 间隙铰链数学模型 027
2．3 间隙铰链处接触力模型 032
2．3．1 法向无阻尼接触力模型 033
2．3．2 法向含阻尼接触力模型 042
2．3．3 切向摩擦力模型 049
2．4 含间隙铰链机构碰撞动力学模型 052
2．4．1 自由运动状态动力学模型 052
2．4．2 接触碰撞状态动力学建模 053
2．4．3 自由运动―接触碰撞状态转换识别 053
2．5 本章小结 054
第3章 改进的无润滑非线性接触力建模及应用 056
3．1 概述 056
3．2 改进的无润滑非线性法向碰撞力模型 057
3．2．1 改进的非线性法向碰撞力模型Ⅰ 057
3．2．2 改进的非线性法向碰撞力模型Ⅱ 063
3．2．3 改进的非线性法向碰撞力模型Ⅲ 069
3．3 改进的切向Coulomb摩擦力模型 079
3．4 算例 080
3．4．1 算例Ⅰ 080
3．4．2 算例Ⅱ 086
3．4．3 算例Ⅲ 094
3．4．4 算例Ⅳ 107
3．5 本章小结 110
第4章 改进的含润滑非线性过渡力建模及应用 113
4．1 概述 113
4．2 含润滑间隙旋转铰链建模 114
4．3 含润滑间隙铰链油膜力模型 116
4．3．1 Reynolds方程 116
4．3．2 基于Reynolds方程的油膜力模型 117
4．4 改进的含润滑非线性过渡力建模 120
4．4．1 Flores含润滑非线性过渡力建模 120
4．4．2 改进的过渡力建模 122
4．5 算例 122
4．6 本章小结 133
第5章 含间隙铰链机构碰撞动力学仿真与参数影响规律研究 135
5．1 概述 135
5．2 含间隙铰链机构动力学建模 136
5．2．1 含间隙曲柄滑块机构模型 136
5．2．2 机构运动学和动力学模型 138
5．3 不考虑润滑时的机构碰撞动力学分析 139
5．3．1 径向间隙影响分析 139
5．3．2 驱动载荷影响分析 143
5．3．3 材料特性影响分析 146
5．3．4 恢复系数影响分析 149
5．4 考虑润滑时机构碰撞动力学分析 152
5．4．1 径向间隙影响分析 153
5．4．2 驱动载荷影响分析 156
5．4．3 润滑油动力黏度系数影响分析 161
5．5 本章小结 165
第6章 含间隙铰链机构实验研究 167
6．1 概述 167
6．2 实验原理及实验台系统 168
6．2．1 实验原理 168
6．2．2 实验台设计 169
6．3 实验结果 174
6．3．1 不同间隙下的实验结果 175
6．3．2 不同转速下的实验结果 181
6．3．3 不同材料下的实验结果 185
6．4 实验结果与仿真结果对比分析 189
6．5 本章小结 214
第7章 总结与展望 216
7．1 本书的主要工作及结论 216
7．2 本书的创新之处 220
7．3 本书的不足与展望 221
参考文献 223