车辆系统动力学结构模型ppt课件.ppt

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1、车辆系统动力学结构模型第一节模型化原则第二节车辆系统振动自由度第三节系统数学模型总体原则：根据不同研究目的，实行最适当的近似化。动力学研究目的多种多样，但无论从整体的简要研究到局部的详细研究，都随着各自要求的精度不同，模型化程度各不相同;对能够做到何种程度的近似化判断时，首先必须从力的传递、能量的传递和预计可能发生的现象开始是极其重要的;模型化总体原则第四章车辆系统动力学模型模型化基本原则忽略影响程度较小的因素忽略轮轨相互之间影响关系线性化与非线性化处理集中质量化部件与弹簧装置系统模型化模型化时，应该忽略一些对产生问题现象不发生影响的因

2、素和影响很小的因素。出现很多无法判断的情况时（模型化初期），应尽量多考虑一些因素，然后考察各因素的影响度，最后选择一些必要因素进行模型化。忽略影响程度较小的因素忽略轮轨相互之间影响关系车辆在轨道上运行时，轨道会因受到轮轨作用力而产生变形，同时车辆又将受到轨道变形的影响，这样车辆和轨道之间就会形成一个相互作用，相互影响的系统。但是，根据不同的研究目的，往往可以将这种相互影响仅仅看作单方向的影响就足以满足研究目的要求。线性化与非线性化处理如果既可以进行适当的线性化，又不影响研究的本质，则可使以后的处理变得非常简单，并进行有效推测；线性化既有

3、对位移与动力特性和速度与动力特性之间的平衡点出发，还有从能量角度出发，计算出等效常数的方法来实现；轮轨接触关系、横向止挡、摩擦式减振器和液压式减振器的阻尼特性等，需要非线性处理方能得到更为准确的振动结果；对某些部件是线性化还是非线性化，需要作全面权衡。建立用于研究车辆或列车特性的数学模型时，系统中除弹性元件外的各个部件如车体、构架、轮对等都视为刚体，只有在分析其结构弹性振动或弹性变性时才考虑其弹性。严格上说，构成车辆的各个要素都是质量分布系统，模型化时常常将其近似为一个质量集中的集中系统。但在评价由车体的弹性振动而引起的乘坐舒适度问题时

4、，则须将车体作为一个分布质量系统，来考虑其弯曲弹性振动问题。集中质量化构架弹性化车体弹性化部件与弹簧装置系统模型化车辆的轮对、转向架、车体结合的部位，实际上有轴箱弹簧、空气弹簧、减振器等，但这些部件的特性通常等效为弹簧与减振器。空气弹簧除了有弹性作用外，还有具有减衰作用，因此可视为弹簧与减振器的并列系统。各主要联结部件可简单视为线性，在进行详细解析中，要考虑松动与间隙的存在、弹簧的非线性特性、减振器摩擦特性、可动部分的挡块等非线性特性。车辆系统作用力描述无间隙弹簧阻尼力描述有间隙弹簧阻尼力描述摩擦力作用力描述无间隙弹簧阻尼力描述有间隙弹

5、簧阻尼力描述摩擦力作用力描述第二节车辆系统垂向模型模型发展过程车辆数学模型1.车辆数学模型及发展过程三自由度系统振动方程（7.3）三自由度系统振动方程客货车系统第四章车辆系统动力学模型单自由度系统单自由度系统振动方程(1):(2):(3):车辆系统垂向动力学模型垂向模型—车辆部件受力分析车辆部件振动方程车辆部件作用力求解第三节车辆系统垂向横向动力学模型模型自由度模型结构图模型拓扑图模型作用力四轴客车模型运动自由度客车模型俯视图客车模型正视图客车系统动力学模型拓扑图（侧视）客车系统动力学模型拓扑图（正视）力作用界面作用力备注名称坐标系中投

6、影方向车体与摇枕界面心盘旁承力心盘回转力矩垂向适用于普通客车转向架或部分提速客车转向架旁承力垂向旁承回转力矩垂向中央悬挂界面空气弹簧力中央空气弹簧力纵向、横向、垂向空气弹簧节流孔垂向垂向减振器阻尼力垂向横向减振器阻尼力横向抗蛇行减振器阻尼力纵向抗侧滚纽杆力矩纵向横向止挡力横向牵引拉杆力纵向轴箱悬挂界面一系悬挂力轴箱弹簧力垂向轴箱定位装置力纵向、横向减振器阻尼力垂向轮轨界面轮轨力法向力纵向、横向、垂向蠕滑力纵向、横向、垂向蠕滑力矩纵向、横向、垂向客车系统作用力四轴货车模型运动自由度货车模型俯视图货车模型正视图第四章车辆系统动力学模型货车系

7、统动力学模型拓扑图（侧视）货车系统动力学模型拓扑图（正视）43轮轨系统四个坐标系坐标系统及变换关系44轨道中心坐标系45轮对平移坐标系46轮对中心坐标系（1）47轮对中心坐标系（2）48四个坐标系统49Coordinatetransferencebetweentwocoordinatesystems1yawangle第四章车辆系统动力学模型2Rollingangle5152定义多个轮对坐标系的目的轮轨蠕滑率和轮轨蠕滑力定义在轮轨接触斑坐标系统，而轮对运动方程是按标准的轨道中心坐标来列写的，因此必须找出两个坐标系统之间的变换关系；上述两个

8、坐标系统之间还存在多个中间坐标系统，所以还需要定义中间坐标系，以求得两坐标统之间关系；系统动力学模型数学描述动量定理振动方程1动量与角动量定理（1）速度与动量刚体速度：刚体加速度：（2）动量定律（3）刚体动