閉環(huán)多體系統(tǒng)約束反力的求解.pdf

1、閉環(huán)多體系統(tǒng)約束反力的求解是多體系統(tǒng)動力學(xué)研究中最重要的任務(wù)之一。從切斷鉸的選擇到約束方程的建立到最后約束反力的求解，都存在著很多不同的意見。本課題的主要任務(wù)是找到自動生成切斷鉸的方法，按照鉸的類型推導(dǎo)約束方程，求解含有閉環(huán)的多體系統(tǒng)中的約束反力。 在多體系統(tǒng)動力學(xué)的研究中，閉環(huán)多體系統(tǒng)的研究受到了眾多學(xué)者的重視，除了關(guān)注系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)特征之外，求解鉸的約束反力對系統(tǒng)整體的剛度、強(qiáng)度和壽命的分析有著至關(guān)重要的意義。若閉環(huán)多體系統(tǒng)含

2、有冗余約束，即使系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)唯一，但約束反力仍然不能唯一確定，這就給分析系統(tǒng)整體的強(qiáng)度等帶來了困難。找到一個能夠唯一確定系統(tǒng)中約束反力的方法可以為后續(xù)的研究打下基礎(chǔ)。 本文分為四個部分：首先，綜述了多體系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展概況和閉環(huán)多體系統(tǒng)約束反力現(xiàn)有的解法。然后，在對前人提出的關(guān)于切斷鉸處理方法的基礎(chǔ)上，針對閉環(huán)多體系統(tǒng)，給出一個通過動態(tài)搭建系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來自動生成切斷鉸，同時將系統(tǒng)中的物體和鉸按規(guī)則進(jìn)行標(biāo)號的方法，并用程序?qū)崿F(xiàn)上述方

3、法。在此基礎(chǔ)上，引入正交補(bǔ)軸的概念，按照約束的方式和鉸的類型推導(dǎo)幾種典型鉸的約束方程。最后，給出判斷系統(tǒng)是否含冗余約束的判斷準(zhǔn)則，討論冗余約束對系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和約束反力的影響，求解閉環(huán)多體系統(tǒng)的約束反力。 研究結(jié)論：本文提出的自動生成切斷鉸的方法僅需要輸入鉸及其所連接的物體的標(biāo)號，就能夠自動判斷出切斷鉸并對其規(guī)則標(biāo)號，進(jìn)而對系統(tǒng)中的物體和鉸進(jìn)行規(guī)則標(biāo)號。推導(dǎo)了幾種典型鉸的約束方程，從而復(fù)雜類型的鉸的約束方程可由這幾種組合得出。給出通