一類含間隙機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文一類含間隙機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究TheDynamicsResearchofAMechanicalSystemwithClearance作者姓名：蘇羞學(xué)科、專業(yè)：扭越遮鹽叢理論學(xué)號(hào)：Q21Q三2指導(dǎo)教師：奎互搓完成日期：2Ql圣：Q壘蘭州交通大學(xué)LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在機(jī)械系統(tǒng)中。由于邊界或內(nèi)部間隙的存在，會(huì)使系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生碰撞振動(dòng)，用極短的時(shí)間傳遞動(dòng)量并產(chǎn)生極大的力，以

2、致碰撞振動(dòng)在工程實(shí)際中對(duì)含間隙機(jī)械系統(tǒng)造成利弊兩面性：一方面碰撞振動(dòng)會(huì)對(duì)裝備系統(tǒng)造成變形和破壞，如汽車、列車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具中和橋梁、核電站等工程結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)以及齒輪系統(tǒng)在嚙合、傳動(dòng)中的振動(dòng)等；另一方面可以充分利用碰撞振動(dòng)，如潛孔鉆、碎石器、打樁錘、鍛錘、沖床等都是利用碰撞振動(dòng)原理進(jìn)行機(jī)械作業(yè)的。所以，對(duì)含間隙機(jī)械系統(tǒng)的研究具有非常重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義。本文從工程實(shí)際中抽象簡(jiǎn)化出三個(gè)具有剛性約束碰撞系統(tǒng)的力學(xué)模型，分別對(duì)其碰撞振動(dòng)時(shí)

3、的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了以下幾方面研究。(1)分別建立了兩自由度單邊剛性約束碰撞系統(tǒng)、兩自由度雙邊剛性約束碰撞系統(tǒng)以及三自由度相對(duì)碰撞系統(tǒng)的力學(xué)模型，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)量定理建立模型的物理方程，通過無量綱化將系統(tǒng)的物理方程轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒎址匠绦问剑龠\(yùn)用正則模態(tài)矩陣法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解耦，完成了系統(tǒng)周期運(yùn)動(dòng)解析解的求解。(2)通過運(yùn)用系統(tǒng)中周期運(yùn)動(dòng)存在的條件以及分岔理論的相關(guān)知識(shí)，分別分析系統(tǒng)周期運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，并求解系統(tǒng)的Poincar6映射以及線性化

4、矩陣。(3)通過MATLAB編程分別對(duì)模型碰撞過程中的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行數(shù)值仿真，尋找系統(tǒng)在適當(dāng)參數(shù)下經(jīng)各種分岔向混沌演化的路徑，并仿真出在具體參數(shù)下系統(tǒng)的Poincar6映射截面圖。通過仿真發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)周期運(yùn)動(dòng)不動(dòng)點(diǎn)附近，系統(tǒng)線性化矩陣的特征值穿越單位圓時(shí)，系統(tǒng)的周期運(yùn)動(dòng)會(huì)失穩(wěn)發(fā)生分岔，隨著參數(shù)逐漸變化，系統(tǒng)會(huì)通過Hop盼岔、倍化分岔、環(huán)面倍化分岔、余維二分岔以及鎖相等各種路徑演變?yōu)榛煦纾毫硗?，通過仿真還發(fā)現(xiàn)，在影響系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的諸多因