机车车辆系统动力学基础-西南交通大学.pdf

主要内容 1.铁道车辆系统动力学基本认知 2.车辆系统动力学指标及评估标准 3.车辆悬挂系统设计要点分析 4.悬挂参数对车辆动力学的影响分析 第一节 铁道车辆系统动力学基本认知 Ø 多体系统的三大核心问题 Ø运动学分析 Ø静力学分析 Ø动力学分析 Ø 系统的运动学分析 运动学主要研究物体运动的几何性质。其是 在不考虑系统运动起因 （力）的情况下研究 各部件的位置与姿态及其变化速度与加速度 的关系。如平面与空间机构的运动分析，运 动学分析归结为求解线性与非线性代数方程； Ø 系统的静力学分析 • 静力学主要研究力的基本性质，物体的受 力分析与受力图及各种力系的简化与平衡。 • 其是在当系统受到静载荷时，确定在运动 副制约下的系统平衡位置以及运动副静反 力。如机车车辆或汽车中安装有大量的弹 簧阻尼器。在整车的设计中必须考虑系统 在静止状态下车身的位置与姿态．为进一 步讨论车辆的平稳性与操纵稳定性的研究 打下基础； Ø系统的动力学问题 • 讨论载荷与系统运动的关系，即动力学问题。 已知外力求系统运动的问题(位置、速度随时间 变化轨迹) 归结为求非线性微分方程的积分，称 为动力学正问题； • 已知系统的运动确定运动副的动反力的问题 （外力应按什么规律变化才能获得期望的运动） 是系统各部件强度分析的基础，这类问题称为 动力学的逆问题。 • 已知部分受控部件的运动求载荷作用下系统其 他构件的运动，这类问题称为正逆混合问题 Ø 车辆运动认识 摇头 x 点头 伸缩 o y 横移 浮 沉 侧滚 z l 车辆振动的型式 •伸缩：沿x轴的纵向振动 •浮沉：沿z轴的上下振动 •横摆：沿y轴的横向振动 •侧滚：沿x轴的转动 •摇头：沿z轴的转动 •点头：沿y轴的转动 •车体的横摆与侧滚形成了两个耦合振型： –绕车体重心上方某滚心运动的为上心滚摆； –绕车体重心下方某滚心运动的为下心滚摆。 •摇头与滚摆属于横向振动范畴， •浮沉、点头为垂向运动范畴， •伸缩则为纵向振动。 车辆动力学主要任务和具体内容 • 主要任务：通过分析车辆和线路之间的相互作用， 研究车辆在各种运行工况下的振动规律和特性，从 保证车辆运行安全性和平稳性出发，提出对现有车 辆结构的改造措施，研究新的车辆结构和零部件的 构造形式。 • 具体内容：研究车辆在各种运用条件下，特别是高 速运行时的位移、速度、加速度及由此而产生的动 作用力。 主要目的 • 确定车辆在线路上的安全运行条件； • 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 运行； • 确定动载荷特征，为计算车辆动作用力提供依据