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铁道车辆动力学 目录 绪论 引起车辆振动的原因 轮对簧上质量系统的振动 车辆系统的振动 车辆横向运动稳定性 铁道车辆运行品质 铁道车辆运行安全性 SIMPACK动力学仿真计算 绪论 车辆动力学的具体内容是研究车辆及其主要零部件在各种运用情况下，特别是在高速运行时的位移、加速度和由此而产生的动作用力。 其目的在于解决下列主要问题： 确定车辆在线路上安全运行的条件； 研究车辆悬挂装置和牵引缓冲装置的结构、参数和性能对振动及动载荷传递的影响，并为这些装置提供设计依据，以保证车辆高速、安全和平稳地运行； 确定动载荷的特征，为计算车辆动作用力提供依据。 式中 [M]—惯性矩阵 [C]—粘性阻尼矩阵 [CWR]—蠕滑阻尼矩阵 [K]—刚度矩阵 [KWR]—蠕滑刚度和接触刚度矩阵 [q]—位移向量（列矩阵） [V]—车辆运行速度 [Q]—激励（列矩阵） 第1章 引起车辆振动的原因 动力学性能归根结底都是车辆运行过程中的振动性能。因此，下面介绍引起车辆振动的原因。 第一节 与轨道有关的激振因素 第二节 与车辆结构有关的激振因素 第一节 与轨道有关的激振因素 一、钢轨接头处的轮轨冲击 ： 二、轨道的垂向变形： 三、轨道的局部不平顺： （1）曲线超高、顺坡、曲率半径和轨距变化； （2）道岔； （3）钢轨局部磨损、擦伤； （4）路基局部隆起和下沉 四、轨道的随机不平顺: 线路不平顺不是一个确定量，它因时因地而有不同值，它的变化规律是随机的，具有统计规律，因而称为随机不平顺。 一、车轮偏心： 二、车轮不均重： 三、车轮踏面擦伤： 四、锥形踏面轮对的蛇行运动： 瞬态振动 以上只研究了周期性强迫振动时的稳态状况，其中没有计及衰减的自由振动部分。 实际上，强迫振动的开始阶段是由衰减的自振和稳态的强振所合成的。在某些情况下，例如当车轮经过短的单一性的线路波状不平时，瞬态振动则具有实际意义。 以上两式可写成同一个式子： 由此可见，当激振力的功随线路条件变化而变化时，粘性阻尼的功能自动地与外力功相平衡，以得到有限的振幅，而干摩擦阻尼则不能。 故就阻力特性而言，粘性阻尼优于干摩擦阻尼。 第3章 车辆系统的振动 在机车车辆动力学研究中，把车体、转向架构架（侧架）、轮对等基本部件近似地视为刚性体，只有在研究车辆各部件的结构弹性振动时，才把他们视为弹性体。 簧上质量：车辆支持在弹性元件上的零部件 ， 车体（包括载重）及摇枕质量 簧下质量：车辆中与钢轨直接刚性接触的质量 轮对、轴箱装置和侧架。客车转向架 构架，一般是簧上质量。 车辆的振动形式 具有一系悬挂装置车辆在纵垂平面内的自由振动 具有一系悬挂装置车辆在纵垂平面内的强迫振动 具有两系悬挂装置车辆在纵垂平面内的自由振动 具有两系悬挂装置车辆在纵垂平面内的强迫振动 车辆的横向振动 第一节 车辆的振动形式 车体会出现独立的运动： 浮沉运动、伸缩运动、 摇头运动、点头运动； 车体的横摆和侧滚运动耦合，形成两种绕纵向轴振动的方式： 车体下心滚摆（纵向轴处于车体重心以下 ）； 车体上心滚摆（纵向轴处于车体重心以上 ）。 车辆垂向振动 ： 浮沉及点头振动 横向振动： 横摆、侧滚和摇头 一般车辆（结构对称）的垂向振动与横向振动之间是弱耦合，因此车辆的垂向和横向两类振动可以分别研究。 车辆的纵向伸缩振动一般在车辆起动、牵引、制动、调车等纵向牵引力和速度发生变化时出现，一般在列车动力学中研究。 车辆的浮沉振动 车体的点头振动 转向架的点头振动 2. 二系悬挂具有粘性阻尼的自由振动 设上述方程组的解具有下列形式： 运动微分方程的解为： 第4章 车辆蛇形运动稳定性 蠕滑和蠕滑力 轮轨接触几何学 重力刚度和重力角剐度 轮对蛇形运动 车辆蛇形运动稳定性 一般把轮轨之间的接触面分为两个区域，其中轮轨表面材料之间无滑动的区域称为粘着区，另一部分为轮轨弹性变形逐渐消失的区域称为滑动区。 轮轨之间出现蠕滑现象要有三个条件： 轮轨均为弹性体， 车轮和钢轨之间作用有一定数量的正压力， 轮对要沿钢轨滚动。 缺少任一条件，就不会产生蠕滑。 由此可知，车轮在钢轨表面上产生的蠕滑，是由于轮轨之间作用有切向力的缘故，因此这个切向力就称为“蠕滑力”。 自提出了蠕滑理论后，曾进行了大量的理论研究和实验工作，得到了蠕滑力F和蠕滑率γ之间的关系。 FASTSIM程序算法 FASTSIM requires the following pa