铁道车辆系统动力学及应用PDF电子书下载

基础篇 2

1铁道车辆系统动力学概述 2

1.1 铁道车辆的发展 2

1.1.1 铁路运输的发展 2

1.1.2 机车车辆的发展 3

1.1.3 未来发展 5

1.2 车辆系统动力学发展概述 6

1.2.1 车辆系统动力学理论 6

1.2.2 车辆系统动力学仿真 10

1.2.3 车辆系统动力学试验 12

1.3 车辆系统动力学研究概述 13

1.3.1 车辆系统动力学主要研究方法 13

1.3.2 车辆系统动力学的重要应用 16

1.3.3 车辆系统动力学的难点 18

2车辆系统动力学理论基础 20

2.1 多体系统动力学理论简介 20

2.1.1 多体系统简介 20

2.1.2 坐标系及姿态变换 22

2.1.3 动力学模型 25

2.1.4 数值积分 30

2.2 振动理论简介 31

2.2.1 线性振动 31

2.2.2 非线性振动 41

2.2.3 运动稳定性基本概念 45

2.2.4 常微分方程几何分岔理论 49

2.3 减振理论简介 55

2.3.1 基本概念和分类 55

2.3.2 两自由度系统 59

2.3.3 动力吸振器理论 62

2.3.4 Ruzicka隔振系统 66

2.4 车辆运动姿态 70

2.4.1 车辆运动姿态 70

2.4.2 车辆悬挂模态 71

2.4.3 轮轨约束 73

3轮轨接触和蠕滑理论 74

3.1 车轮与钢轨型面 74

3.1.1 车轮型面 74

3.1.2 钢轨型面 79

3.2 轮轨几何接触理论 81

3.2.1 轮轨接触几何关系的定义 82

3.2.2 轮轨接触几何关系的计算 90

3.2.3 Hertz和非Hertz接触理论 101

3.3 轮轨蠕滑率 111

3.3.1 蠕滑率的定义 111

3.3.2 简化的蠕滑率公式 113

3.3.3 更完整的蠕滑率表达式 115

3.4 轮轨滚动接触经典理论 116

3.4.1 Kalker线性理论 118

3.4.2 沈氏理论 120

3.4.3 Kalker简化理论（FASTSIM） 121

3.4.4 Polach滚动接触理论 123

3.4.5 轮轨法向力的求解 125

3.4.6 各种蠕滑理论的比较和适用范围 127

4车辆系统动力学边界条件 130

4.1 铁路轨道与线路 131

4.1.1 典型线路 131

4.1.2 轨道空间坐标描述 136

4.2 轨道不平顺 140

4.2.1 轨道不平顺类型 140

4.2.2 轨道不平顺描述及常用轨道谱 146

4.3 气动载荷 154

4.3.1 常用的风载荷获取方法 154

4.3.2 常用的风载荷类型 157

理论篇 162

5车辆系统蛇行运动稳定性 162

5.1 蛇行运动的基本概念 162

5.2 轮对蛇行运动 164

5.2.1 动力学方程 164

5.2.2 蛇行运动规律及数值验证 170

5.3 转向架蛇行运动 172

5.3.1 刚性转向架 172

5.3.2 柔性定位转向架 174

5.3.3 转向架蛇行运动特征 176

5.4 整车蛇行运动 180

5.4.1 车辆横向模型 180

5.4.2 车辆横垂耦合模型 185

5.4.3 车辆蛇行运动特征 189

5.5 蛇行运动分岔 193

5.5.1 分岔类型和特征 194

5.5.2 蛇行运动分岔图 198

5.5.3 临界速度 201

5.6 蛇行稳定性的影响因素 205

5.6.1 轮轨因素 205

5.6.2 一系、二系悬挂参数 207

5.6.3 车辆结构参数 210

5.6.4 车辆质量参数 212

5.6.5 车间减振器 214

6车辆系统随机振动 216

6.1 随机振动简介 216

6.1.1 基本概念 216

6.1.2 随机变量 217

6.1.3 随机函数 219

6.2 车辆系统垂向随机振动 220

6.2.1 车辆垂向随机振动模型 220

6.2.2 车辆系统垂向随机振动规律 227

6.3 车辆系统横向随机振动 234

6.3.1 车辆横向动力学模型 235

6.3.2 轮轨蠕滑 235

6.3.3 车辆横向随机振动规律 236

6.4 乘坐性能的影响因素 238

6.4.1 轮轨因素 238

6.4.2 一系悬挂参数 239

6.4.3 二系悬挂参数 240

6.4.4 车辆结构参数 243

7车辆系统曲线通过性能 244

7.1 蠕滑力导向机理 244

7.1.1 纯滚线 244

7.1.2 蠕滑力 245

7.1.3 蠕滑力导向 246

7.2 车辆曲线通过模型及分析 250

7.2.1 车辆曲线通过动力学方程 250

7.2.2 车辆稳态曲线通过 253

7.2.3 车辆动态曲线通过 255

7.3 车轮磨耗和损伤 257

7.3.1 车轮磨耗 257

7.3.2 车轮损伤 261

7.4 车辆曲线通过性能影响因素 263

7.4.1 动力学指标 263

7.4.2 车辆曲线通过影响因素 263

8列车系统动力学 268

8.1 列车动力学因素 268

8.1.1 车钩缓冲装置 268

8.1.2 牵引制动 271

8.1.3 线路条件 274

8.2 列车动力学模型 276

8.2.1 采用单自由度车辆的列车纵向动力学模型 276

8.2.2 列车横向动力学模型 277

8.2.3 全自由度列车模型 278

8.3 列车动力学应用 279

8.3.1 列车连挂模拟 280

8.3.2 司机驾驶模拟 281

8.3.3 尾车晃动分析 284

实践篇 290

9车辆系统动力学评价方法和指标 290

9.1 蛇行运动稳定性 290

9.1.1 渐进稳定性判断方法 290

9.1.2 线路评判蛇行稳定性的方法 293

9.2 运行平稳性 294

9.2.1 Sperling平稳性指标 295

9.2.2 舒适度指标 296

9.2.3 ISO 2631振动性能 299

9.2.4 运行品质 299

9.3 运行安全性 301

9.3.1 常规指标 301

9.3.2 扭曲线路通过 303

9.3.3 转向架转动系数 304

9.4 其余动力学指标 304

9.4.1 柔度系数 304

9.4.2 P1、P2力 306

9.4.3 轮轨磨耗指标 308

10车辆系统动力学试验 310

10.1 比例模型及部件试验 310

10.1.1 轮对试验 310

10.1.2 悬挂元件试验 313

10.1.3 转向架及车体试验 319

10.1.4 弓网关系试验台 325

10.2 整车台架试验 325

10.2.1 整车滚动试验台 325

10.2.2 整车振动试验台 326

10.2.3 机车车辆滚动振动试验台 326

10.2.4 整车参数试验台 330

10.3 线路试验 332

10.3.1 线路常规试验 332

10.3.2 线路跟踪试验 336

10.3.3 线路研究性试验 339

11车辆系统动力学仿真 340

11.1 动力学仿真基本方法 340

11.1.1 车辆动力学建模的基本方法 340

11.1.2 动力学仿真常用软件 349

11.2 动力学现象分析 353

11.2.1 常规动力学现象 353

11.2.2 车辆异常振动问题 353

11.2.3 车辆晃动 358

11.3 动力学性能预测和参数优化 364

11.3.1 车辆动力学性能预测 364

11.3.2 车辆系统参数优化 377

12车辆系统动力学控制技术 380

12.1 铁道车辆半主动和主动控制 380

12.1.1 半主动控制 381

12.1.2 主动控制 384

12.2 摆式列车 386

12.2.1 摆式列车的基本原理 386

12.2.2 摆式列车类型 388

12.2.3 摆式列车工程应用 393

12.3 径向转向架 394

12.3.1 径向转向架的机理 394

12.3.2 径向转向架的种类 395

12.3.3 应用及效果 398

参考文献 400