间隙和干摩擦等非线性因素广泛地存在于高速列车的轮轨系统、制动系统等车辆动力学系统中,影响各类车辆系统的运行性能。为提高各类载运工具运行的安全性和稳定性,给系统参数的设计和系统的综合优化控制等提供依据,本文着重考虑存在于各类车辆系统的间隙、摩擦等非光滑性因素,建立了含干摩擦和间隙的理论力学模型并分析其动力学特性。对该类模型的研究能从一定程度上反映各类车辆系统在非光滑因素影响下的运动规律,给非光滑动力学理论在实际车辆系统中的应用提供依据。本文研究两类含间隙和干摩擦系统的力学模型,结合Poincaré映射方法和数值仿真,分析这两类系统在各频率范围内的动力学行为特征,并考虑了系统各参数的变化对系统中存在的各类周期运动的多样性、存在区间以及冲击速度的影响,揭示了该类系统的非光滑特征与参数变化时其动力学行为的转迁规律。首先建立了单自由度含干摩擦的机械碰撞振动系统的力学模型,并通过数值仿真对其动力学特性进行分析。研究结果表明:由于干摩擦的存在,系统存在粘滞-滑动的运动状态。粘滞现象存在的频率范围较为分散,大部分周期运动或混沌运动窗口中都存在包含粘滞现象的频率区间,但各类存在粘滞现象的运动所占的频率范围较窄。在低激振频率区间,p/1基本冲击运动和颤碰运动为系统的主要运动形式。当激振频率减小时,p/1运动会经历一系列Grazing分岔使碰撞次数逐次增多最终进入颤碰运动;当激振频率足够小时,系统无粘滞的颤碰运动又经一次Sliding分岔转迁为具有粘滞特性的完整颤碰-粘滞运动。同时在摩擦力的影响下,系统颤碰运动可能出现与传送带粘滞、与碰撞面粘滞两次粘滞现象,出现粘-滑-颤碰-粘滞的现象。系统在中高频区间存在1/n亚谐周期运动序列。系统1/n运动会随着激振频率减小经历Grazing分岔和逆倍化分岔转迁为复杂的亚谐冲击运动或混沌运动,最终1/n运动一个运动周期内的激振周期数减少演化为稳定的1/(n-1)运动。系统中存在的Grazing分岔分为Real-grazing分岔和Bare-grazing分岔两类,系统经Real-grazing分岔使一个运动周期内的碰撞次数减少一次,直接进入另一类稳定的周期运动;经Bare-grazing分岔会发生擦边失稳现象,诱发复杂类型的亚谐冲击运动或混沌运动。其次考虑系统参数变化对系统动力学特性的影响。分别变化系统各参数分析各激振频率范围内各类周期运动的存在性、多样性以及演化规律的变化。根据数值仿真结果,系统参数的变化会影响周期运动在频率区间的分布,使个别类型的周期冲击运动出现或消失。其中摩擦系数fu的变化对粘滞现象的影响较大,fu增大会使中高频区间内含粘滞现象的运动窗口增多,各类1/n运动逐渐消失,更复杂类型的亚谐冲击运动或混沌运动的窗口出现并不断扩展,使系统的动力学行为更加复杂。但总的来说系统各参数的变化对各类周期运动的相互转迁规律影响不大,仅在较窄的区间范围内发生细微的变化。最后以Stribeck摩擦模型描述系统中的摩擦力,建立了两自由度含间隙和干摩擦系统的动力学模型,并分析其动力学特性以及各系统参数对其动力学特性的影响。研究结果表明:两自由度系统和单自由度系统存在的周期运动类型与各周期运动之间的转迁规律十分相似,两自由度系统同样在低激振频率区间存在p/1运动和颤碰运动,产生完整颤碰-粘滞运动的机理与单自由度系统相同,且中高频区间1/n运动相互转迁的规律也与单自由度系统极为类似,但各类周期运动的分布规律与单自由度系统稍有不同,且其摩擦粘滞现象相比单自由度系统明显减少。同时两自由度系统的系统参数更多,系统动力学特性的影响因素更复杂,在某些参数区间内更易出现混沌运动或长周期多次碰撞运动等复杂的动力学现象。