1、本文對柔性多體系統(tǒng)中的剛-柔耦合問題以及空間多桿柔性機(jī)械臂的動力學(xué)建模理論進(jìn)行了研究。
　　 在柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)中，傳統(tǒng)的零次近似耦合模型在建模過程中直接套用了結(jié)構(gòu)動力學(xué)中的小變形假設(shè)，忽略了大位移剛體運(yùn)動與小位移彈性變形之間的高階耦合項。當(dāng)系統(tǒng)的大范圍運(yùn)動為高速時，零次近似耦合模型的計算結(jié)果將出現(xiàn)發(fā)散。為此，國內(nèi)外眾多學(xué)者對剛-柔耦合問題進(jìn)行了研究，并提出了較為精確的一次近似耦合模型。一次近似耦合模型考慮了柔性體大范圍剛體運(yùn)

2、動與其自身變形之間的耦合，解決了零次近似耦合模型的“動力剛化”問題，然而其在建模過程中采用了小變形假設(shè)，對動力學(xué)方程進(jìn)行了簡化，因此無法處理柔性體的大變形問題。為此，本文基于一次近似耦合模型的理論基礎(chǔ)，提出了更為精確的一次耦合模型。
　　 本文以做大范圍旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的中心剛體-柔性懸臂梁系統(tǒng)為例對剛-柔耦合建模理論進(jìn)行了研究，考慮柔性梁橫向彎曲變形以及縱向伸長變形，且在縱向位移中計及由于橫向變形而引起的縱向縮短項，即非線性二階耦合變

3、形項。采用假設(shè)模態(tài)法描述變形，運(yùn)用第二類Lagrange方程建立了系統(tǒng)的一次耦合動力學(xué)方程。在方程中保留了一次近似耦合模型中所省略的二階耦合變形項的高階量，由此得到的動力學(xué)方程不僅能適用于柔性梁的小變形問題，也同樣適用于大變形問題。在此理論基礎(chǔ)上，將模型拓展到中心剛體-變截面梁系統(tǒng)以及梁上任意位置帶有附加質(zhì)量的中心剛體-懸臂梁系統(tǒng)。
　　 在一次近似耦合模型的基礎(chǔ)上，對做大范圍旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的中心剛體-懸臂梁系統(tǒng)的橫向彎曲固有頻率進(jìn)行

4、了分析。對動力學(xué)方程進(jìn)行了無量綱化，從固有頻率的角度解釋了零次近似耦合模型發(fā)散的機(jī)理。研究了懸臂梁上附加質(zhì)量的位置、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量對系統(tǒng)固有頻率的影響以及變截面梁的結(jié)構(gòu)變化對系統(tǒng)固有頻率的影響。
　　 在一次耦合模型的基礎(chǔ)上，對做大范圍旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的中心剛體-懸臂梁系統(tǒng)的動力學(xué)特性進(jìn)行了研究，比較了一次耦合模型、一次近似耦合模型、零次近似耦合模型之間的差異，并驗證了一次耦合模型在大變形條件下的適用性。
　　 基于一次耦合模型

5、的理論基礎(chǔ)，對由n個柔性桿和n個柔性鉸組成的空間多桿柔性機(jī)械臂的動力學(xué)建模理論進(jìn)行了研究。不但考慮了桿件的拉伸、彎曲以及扭轉(zhuǎn)變形，且在縱向位移中計及由于橫向變形而引起的縱向縮短項，即非線性二階耦合變形項。將柔性鉸的柔性簡化為線彈性扭簧，考慮柔性鉸的質(zhì)量，運(yùn)用遞推拉格朗日動力學(xué)方法得到空間多桿柔性機(jī)械臂的剛-柔耦合動力學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上編制了通用的空間柔性機(jī)械臂的動力學(xué)仿真軟件，并對平面單桿柔性機(jī)械臂、空間多桿柔性機(jī)械臂、平面柔性折桿、平