鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件

第七章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型第一節(jié)

模型化原則第二節(jié)車輛系統(tǒng)振動(dòng)自由度第三節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型第七章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型第一節(jié)模型化原則總體原則：根據(jù)不同的研究目的，實(shí)行最為適當(dāng)?shù)慕苹?。?dòng)力學(xué)研究目的多種多樣，但不論哪種情況，從整體的簡要研究到局部的詳細(xì)研究，都隨著各自要求的精度，模型化程度各不相同。對于能夠做到何種程度的近似化進(jìn)行判斷時(shí)，首先必須從力的傳遞、能量的傳遞和預(yù)想可能發(fā)生的現(xiàn)象開始是極其重要的。模型化總體原則總體原則：根據(jù)不同的研究目的，實(shí)行最為適當(dāng)?shù)慕苹?。模型化總第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模型化基本原則忽略影響程度較小的因素忽略輪軌相互之間影響關(guān)系線性化與非線性化處理集中質(zhì)量化部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模型化基本原則忽略影響程度較小的模型化時(shí)，應(yīng)該忽略一些對產(chǎn)生問題現(xiàn)象不發(fā)生影響的因素和影響很小的因素。出現(xiàn)很多無法判斷的情況時(shí)（模型化初期），應(yīng)盡量多考慮一些因素，然后考察各因素的影響度，最后選擇一些必要因素進(jìn)行模型化。忽略影響程度較小的因素模型化時(shí)，應(yīng)該忽略一些對產(chǎn)生問題現(xiàn)象不發(fā)生影響的因素和影響很忽略輪軌相互之間影響關(guān)系車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道會(huì)因受到輪軌作用力而產(chǎn)生變形，同時(shí)車輛又將受到軌道變形的影響，這樣車輛和軌道之間就會(huì)形成一個(gè)相互作用，相互影響的系統(tǒng)。但是，根據(jù)不同的研究目的，往往可以將這種相互影響僅僅看作單方向的影響就足以滿足研究目的要求。忽略輪軌相互之間影響關(guān)系車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道會(huì)因受到輪軌線性化與非線性化處理如果可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€性化，又不影響課題的本質(zhì)，則可使以后的處理變得非常簡單，并進(jìn)行有效地推測研究。關(guān)于線性化，既有通過對位移與動(dòng)力特性和速度與動(dòng)力特性之間的平衡點(diǎn)出發(fā)，還有從能量角度出發(fā)，計(jì)算出等效常數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。模型中有些特性則需要非線性處理方能得到更為準(zhǔn)確的振動(dòng)結(jié)果，如輪軌接觸關(guān)系、橫向止擋、摩擦式減振器和液壓式減振器的阻尼特性等。對某些部件是線性化還是非線性化，需要作較為全面地權(quán)衡。線性化與非線性化處理如果可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€性化，又不影響課題的建立用于研究車輛或列車特性的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)中除彈性元件外的各個(gè)部件如車體、構(gòu)架、輪對等都視為剛體，只有在分析其結(jié)構(gòu)彈性振動(dòng)或彈性變性時(shí)才考慮其彈性。嚴(yán)格上說，構(gòu)成車輛的各個(gè)要素都是質(zhì)量分配的系統(tǒng)，模型化時(shí)常常將其近似為一個(gè)質(zhì)量集中的集中要素系統(tǒng)。但在評價(jià)由車體的彈性振動(dòng)而引起的乘坐舒適度問題時(shí)，則必須將車體作為一個(gè)分布質(zhì)量系統(tǒng)，來考慮其彎曲彈性振動(dòng)問題。集中質(zhì)量化建立用于研究車輛或列車特性的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)中除彈性元件外的部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化車輛的輪對、轉(zhuǎn)向架、車體結(jié)合的部位，實(shí)際上有軸箱彈簧、空氣彈簧、減振器等，但這些部件的特性通常等效為彈簧與減振器?？諝鈴椈沙擞袕椥宰饔猛?，還有具有減衰作用，因此可視為彈簧與減振器的并列系統(tǒng)。各主要聯(lián)結(jié)部件可簡單視為線性，在進(jìn)行詳細(xì)解析中，要考慮松動(dòng)與間隙的存在、彈簧的非線性特性、減振器摩擦特性、可動(dòng)部分的擋塊等非線性特性。部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化車輛的輪對、轉(zhuǎn)向架、車體結(jié)合的部位，第二節(jié)車輛系統(tǒng)垂向模型模型發(fā)展過程車輛數(shù)學(xué)模型第二節(jié)車輛系統(tǒng)垂向模型模型發(fā)展過程1.車輛數(shù)學(xué)模型及發(fā)展過程1.車輛數(shù)學(xué)模型及發(fā)展過程鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型垂向模型—車輛部件受力分析垂向模型—車輛部件受力分析第三節(jié)車輛系統(tǒng)垂向橫向動(dòng)力學(xué)模型模型自由度模型結(jié)構(gòu)圖模型拓?fù)鋱D模型作用力第三節(jié)車輛系統(tǒng)垂向橫向動(dòng)力學(xué)模型模型自由度四軸客車模型運(yùn)動(dòng)自由度四軸客車模型運(yùn)動(dòng)自由度客車模型俯視圖客車模型俯視圖客車模型正視圖客車模型正視圖客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）力作用界面作用力備注名稱坐標(biāo)系中投影方向車體與搖枕界面心盤旁承力心盤回轉(zhuǎn)力矩垂向適用于普通客車轉(zhuǎn)向架或部分提速客車轉(zhuǎn)向架旁承力垂向旁承回轉(zhuǎn)力矩垂向中央懸掛界面空氣彈簧力中央空氣彈簧力縱向、橫向、垂向空氣彈簧節(jié)流孔垂向垂向減振器阻尼力垂向橫向減振器阻尼力橫向抗蛇行減振器阻尼力縱向抗側(cè)滾紐桿力矩縱向橫向止擋力橫向牽引拉桿力縱向軸箱懸掛界面一系懸掛力軸箱彈簧力垂向軸箱定位裝置力縱向、橫向減振器阻尼力垂向輪軌界面輪軌力法向力縱向、橫向、垂向蠕滑力縱向、橫向、垂向蠕滑力矩縱向、橫向、垂向客車系統(tǒng)作用力力作用界面作用力備注名稱坐標(biāo)系中投影方向車體與搖枕界面心盤旁四軸貨車模型運(yùn)動(dòng)自由度四軸貨車模型運(yùn)動(dòng)自由度貨車模型俯視圖貨車模型俯視圖貨車模型正視圖貨車模型正視圖第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型數(shù)學(xué)描述動(dòng)量定理振動(dòng)方程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型數(shù)學(xué)描述動(dòng)量定理1動(dòng)量與角動(dòng)量定理1動(dòng)量與角動(dòng)量定理（1）速度與動(dòng)量剛體速度：剛體加速度：（1）速度與動(dòng)量剛體速度：（2）動(dòng)量定律（2）動(dòng)量定律（3）剛體動(dòng)能（3）剛體動(dòng)能（1）、輪對（2）、構(gòu)架（3）、車體2.系統(tǒng)模型數(shù)學(xué)描述（1）、輪對2.系統(tǒng)模型數(shù)學(xué)描述作用于輪對上的力作用于輪對上的力輪對角位移與角速度輪對角速度：輪對角位移：輪對角位移與角速度輪對角速度：輪對角位移：第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型橫向運(yùn)動(dòng)：垂向運(yùn)動(dòng)：側(cè)滾運(yùn)動(dòng)：輪對運(yùn)動(dòng)方程第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型橫向運(yùn)動(dòng)：垂向運(yùn)動(dòng)：側(cè)滾運(yùn)動(dòng)：輪輪對擾動(dòng)：搖頭運(yùn)動(dòng)：輪對擾動(dòng)：搖頭運(yùn)動(dòng)：（3）車體運(yùn)動(dòng)方程（3）車體運(yùn)動(dòng)方程

橫向運(yùn)動(dòng)垂向運(yùn)動(dòng)側(cè)滾運(yùn)動(dòng)

橫向運(yùn)動(dòng)垂向運(yùn)動(dòng)側(cè)滾運(yùn)動(dòng)第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)：搖頭運(yùn)動(dòng)：第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)：搖頭運(yùn)動(dòng)：（1）、輪對3.模型界面化（1）、輪對3.模型界面化（2）構(gòu)架（2）構(gòu)架19m2.5ms=01.252.510.75

1920.2521.5m位置確定19m2.5ms=01.252.510.751920鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型幾點(diǎn)補(bǔ)充曲線曲線超高常見軌道模型幾點(diǎn)補(bǔ)充曲線R=R=RCurveR=RCurveR=R=RCurveR=RCurveSuperelevationSuperelevationuRotationaboutinnerrailRotationaboutcenterlineSuperelevationuCenterlineiselevatedReferencelength=railbaseSuperelevationSuperelevationu鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件模型1軌道動(dòng)力學(xué)模型模型1軌道動(dòng)力學(xué)模型道床模型道床模型模型2道床模型2道床鋼軌模型鋼軌模型鋼軌振動(dòng)方程鋼軌振動(dòng)方程軌枕振動(dòng)方程軌枕振動(dòng)方程第七章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型第一節(jié)

模型化原則第二節(jié)車輛系統(tǒng)振動(dòng)自由度第三節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型第七章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)模型第一節(jié)模型化原則總體原則：根據(jù)不同的研究目的，實(shí)行最為適當(dāng)?shù)慕苹?。?dòng)力學(xué)研究目的多種多樣，但不論哪種情況，從整體的簡要研究到局部的詳細(xì)研究，都隨著各自要求的精度，模型化程度各不相同。對于能夠做到何種程度的近似化進(jìn)行判斷時(shí)，首先必須從力的傳遞、能量的傳遞和預(yù)想可能發(fā)生的現(xiàn)象開始是極其重要的。模型化總體原則總體原則：根據(jù)不同的研究目的，實(shí)行最為適當(dāng)?shù)慕苹ＤＰ突偟谒恼萝囕v系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模型化基本原則忽略影響程度較小的因素忽略輪軌相互之間影響關(guān)系線性化與非線性化處理集中質(zhì)量化部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型模型化基本原則忽略影響程度較小的模型化時(shí)，應(yīng)該忽略一些對產(chǎn)生問題現(xiàn)象不發(fā)生影響的因素和影響很小的因素。出現(xiàn)很多無法判斷的情況時(shí)（模型化初期），應(yīng)盡量多考慮一些因素，然后考察各因素的影響度，最后選擇一些必要因素進(jìn)行模型化。忽略影響程度較小的因素模型化時(shí)，應(yīng)該忽略一些對產(chǎn)生問題現(xiàn)象不發(fā)生影響的因素和影響很忽略輪軌相互之間影響關(guān)系車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道會(huì)因受到輪軌作用力而產(chǎn)生變形，同時(shí)車輛又將受到軌道變形的影響，這樣車輛和軌道之間就會(huì)形成一個(gè)相互作用，相互影響的系統(tǒng)。但是，根據(jù)不同的研究目的，往往可以將這種相互影響僅僅看作單方向的影響就足以滿足研究目的要求。忽略輪軌相互之間影響關(guān)系車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道會(huì)因受到輪軌線性化與非線性化處理如果可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€性化，又不影響課題的本質(zhì)，則可使以后的處理變得非常簡單，并進(jìn)行有效地推測研究。關(guān)于線性化，既有通過對位移與動(dòng)力特性和速度與動(dòng)力特性之間的平衡點(diǎn)出發(fā)，還有從能量角度出發(fā)，計(jì)算出等效常數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。模型中有些特性則需要非線性處理方能得到更為準(zhǔn)確的振動(dòng)結(jié)果，如輪軌接觸關(guān)系、橫向止擋、摩擦式減振器和液壓式減振器的阻尼特性等。對某些部件是線性化還是非線性化，需要作較為全面地權(quán)衡。線性化與非線性化處理如果可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€性化，又不影響課題的建立用于研究車輛或列車特性的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)中除彈性元件外的各個(gè)部件如車體、構(gòu)架、輪對等都視為剛體，只有在分析其結(jié)構(gòu)彈性振動(dòng)或彈性變性時(shí)才考慮其彈性。嚴(yán)格上說，構(gòu)成車輛的各個(gè)要素都是質(zhì)量分配的系統(tǒng)，模型化時(shí)常常將其近似為一個(gè)質(zhì)量集中的集中要素系統(tǒng)。但在評價(jià)由車體的彈性振動(dòng)而引起的乘坐舒適度問題時(shí)，則必須將車體作為一個(gè)分布質(zhì)量系統(tǒng)，來考慮其彎曲彈性振動(dòng)問題。集中質(zhì)量化建立用于研究車輛或列車特性的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)中除彈性元件外的部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化車輛的輪對、轉(zhuǎn)向架、車體結(jié)合的部位，實(shí)際上有軸箱彈簧、空氣彈簧、減振器等，但這些部件的特性通常等效為彈簧與減振器?？諝鈴椈沙擞袕椥宰饔猛?，還有具有減衰作用，因此可視為彈簧與減振器的并列系統(tǒng)。各主要聯(lián)結(jié)部件可簡單視為線性，在進(jìn)行詳細(xì)解析中，要考慮松動(dòng)與間隙的存在、彈簧的非線性特性、減振器摩擦特性、可動(dòng)部分的擋塊等非線性特性。部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化車輛的輪對、轉(zhuǎn)向架、車體結(jié)合的部位，第二節(jié)車輛系統(tǒng)垂向模型模型發(fā)展過程車輛數(shù)學(xué)模型第二節(jié)車輛系統(tǒng)垂向模型模型發(fā)展過程1.車輛數(shù)學(xué)模型及發(fā)展過程1.車輛數(shù)學(xué)模型及發(fā)展過程鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型垂向模型—車輛部件受力分析垂向模型—車輛部件受力分析第三節(jié)車輛系統(tǒng)垂向橫向動(dòng)力學(xué)模型模型自由度模型結(jié)構(gòu)圖模型拓?fù)鋱D模型作用力第三節(jié)車輛系統(tǒng)垂向橫向動(dòng)力學(xué)模型模型自由度四軸客車模型運(yùn)動(dòng)自由度四軸客車模型運(yùn)動(dòng)自由度客車模型俯視圖客車模型俯視圖客車模型正視圖客車模型正視圖客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）客車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）力作用界面作用力備注名稱坐標(biāo)系中投影方向車體與搖枕界面心盤旁承力心盤回轉(zhuǎn)力矩垂向適用于普通客車轉(zhuǎn)向架或部分提速客車轉(zhuǎn)向架旁承力垂向旁承回轉(zhuǎn)力矩垂向中央懸掛界面空氣彈簧力中央空氣彈簧力縱向、橫向、垂向空氣彈簧節(jié)流孔垂向垂向減振器阻尼力垂向橫向減振器阻尼力橫向抗蛇行減振器阻尼力縱向抗側(cè)滾紐桿力矩縱向橫向止擋力橫向牽引拉桿力縱向軸箱懸掛界面一系懸掛力軸箱彈簧力垂向軸箱定位裝置力縱向、橫向減振器阻尼力垂向輪軌界面輪軌力法向力縱向、橫向、垂向蠕滑力縱向、橫向、垂向蠕滑力矩縱向、橫向、垂向客車系統(tǒng)作用力力作用界面作用力備注名稱坐標(biāo)系中投影方向車體與搖枕界面心盤旁四軸貨車模型運(yùn)動(dòng)自由度四軸貨車模型運(yùn)動(dòng)自由度貨車模型俯視圖貨車模型俯視圖貨車模型正視圖貨車模型正視圖第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）貨車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）鐵道車輛動(dòng)力學(xué)模型課件系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型數(shù)學(xué)描述動(dòng)量定理振動(dòng)方程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型數(shù)學(xué)描述動(dòng)量定理1動(dòng)量與角動(dòng)量定理1動(dòng)量與角動(dòng)量定理（1）速度與動(dòng)量剛體速度：剛體加速度：（1）速度與動(dòng)量剛體速度：（2）動(dòng)量定律（2）動(dòng)量定律（3）剛體動(dòng)能（3）剛體動(dòng)能（1）、輪對（2）、構(gòu)架（3）、車體2.系統(tǒng)模型數(shù)學(xué)描述（1）、輪對2.系統(tǒng)模型數(shù)學(xué)描述作用于輪對上的力作用于輪對上的力輪對角位移與角速度輪對角速度：輪對角位移：輪對角位移與角速度輪對角速度：輪對角位移：第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型橫向運(yùn)動(dòng)：垂向運(yùn)動(dòng)：側(cè)滾運(yùn)動(dòng)：輪對運(yùn)動(dòng)方程第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型橫向運(yùn)動(dòng)：垂向運(yùn)動(dòng)：側(cè)滾運(yùn)動(dòng)：輪輪對擾動(dòng)：搖頭運(yùn)動(dòng)：輪對擾動(dòng)：搖頭運(yùn)動(dòng)：（3）車體運(yùn)動(dòng)方程（3）車體運(yùn)動(dòng)方程

橫向運(yùn)動(dòng)垂向運(yùn)動(dòng)側(cè)滾運(yùn)動(dòng)

橫向運(yùn)動(dòng)垂向運(yùn)動(dòng)側(cè)滾運(yùn)動(dòng)第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)：搖頭運(yùn)動(dòng)：第四章車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)