清华大学学报(自然科学版)

作者：蒲柯良, 宋雨遥, 张佳悦, 吴军

单位：1. 清华大学 机械工程系, 北京 100084,2. 中国运载火箭技术研究院 空间物理重点实验室, 北京 100076,3. 清华大学 变革性高端制造装备与技术北京市重点实验室, 北京 100084

关键词：滑动导轨,间隙,接触力模型,动力学模型,动力学特性

基金：空间物理重点实验室开放基金课题项目(SPL2024009)

变体飞行器伸缩机构的滑动导轨间隙大且刚度低, 导致其动力学特性复杂。该文针对伸缩机构中滑动导轨动力学建模方法和动力学特性开展研究, 考虑导轨变形, 采用有限元梁单元建立导轨模型; 考虑导轨与滑块之间的间隙, 提出一种判断导轨和滑块接触状态的检测方法。为避免导轨与滑块线接触和面接触的接触力模型计算的接触力差距较大问题, 该文修正了变刚度接触力模型的阻尼系数; 综合考虑导轨变形和导轨与滑块之间间隙, 基于Lagrange乘子法和Baumgarte违约修正建立了滑动导轨动力学模型, 并提出动力学模型的稳定数值求解方法, 揭示了导轨弹性、间隙尺寸和导轨形式对滑动导轨动力学特性的影响规律。结果表明：考虑导轨弹性时, 滑块侧向位移增大, 接触力峰值降低; 间隙尺寸增大会引起更剧烈的碰撞, 使导轨变形增大; 相较于单导轨, 双级双导轨形式下滑块侧向位移显著增大, 且发生卡滞现象的可能性更大。该文研究结果可为伸缩机构滑动导轨的设计和控制提供参考。

来源：2026年第6期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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