薄少军 牛胜涛

摘 要： 为了研究运动副间隙对机构动态特性的影响，基于“连续接触”模型，建立改进的非线性接触碰撞模型。间隙处的摩擦用修正的库伦力摩擦模型描述，转动副之间的间隙用矢量杆等效。以内燃机曲柄滑块机构为例，在ADAMS中建立含间隙模型，采用接触碰撞函数的算法，定量分析间隙对机构动力学特性的影响，验证理论值与仿真结果的可靠性，为含间隙机构的分析、设计与寿命预测奠定理论基础。

关键词： 运动副间隙； 摩擦； ADAMS； 连续接触； 动态特性； 接触碰撞

中图分类号： TN03?34； TB567 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）19?0155?06

Abstract： In order to study the influence of the joint clearance on mechanism dynamic characteristic， an improved nonlinear contact collision model is established on the basis of continuous contact model， the modified Coulomb force friction model is used to describe the friction force at clearance joints， and the revolute clearance joints can be equivalent with vector stick. Taking the slider?crank mechanism of internal combustion engine as an example， the model with clearance is established in ADAMS， and the algorithm of contract collision function is used to quantitatively analyze the influence of the joint clearance on mechanism dynamic characteristic. It is verified that the theoretical value and simulation result are reliable， which lays a theoretical foundation for the analysis， design and life prediction of the clearance mechanism.

Keywords： joint clearance； friction； ADAMS； continuous contact； dynamic characteristic； contact collision

0 引 言

在实际应用中，由于装配、加工误差和磨损，运动副中的间隙是不可避免的。间隙的存在破坏了理想机构模型，使机构的运动特性不能按照预期设计的轨迹进行，并随着运行过程中的摩擦和冲击载荷的作用，导致间隙变大，同时伴随有噪声和振动现象的出现，严重影响了系统载荷传递，甚至造成运动副的破坏和失效。

文献[1]采用概率分析的方法，研究了平面运动副间隙对机构动态特性的影响。文献[2]研究了滚针轴承有润滑作用时对机构特性的影响。文献[3]以涡旋压缩机机构为算例，把机构的间隙用非线性弹簧阻尼模型等效，研究了间隙数量和大小对机构平衡的影响，为提高涡旋压缩机的工作效率提供了理论参考。文献[4]基于间隙矢量模型，建立含间隙转动副的“碰撞铰”模型，研究了在高速驱动载荷下，间隙会使机构速度、加速度产生运动滞后效应，从动件呈现强烈冲击、波动现象间隙的存在，增加了系统的自由度。……