最新《车辆系统动力学》教学大纲资料.docx

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1、最新车辆系统动力学教学大纲资料（车辆系统动力学）教学大纲PrimarytheoriesofVehiclesystemdynamics课程编号：适用专业：铁道机车车辆课程层次及学位课否：必修课总学时：32学分数：2执笔者：任尊松金新灿一、课程性质和任务本课程主要面向本科三年级学生开设，其目的是让学生从动力学角度了解、把握铁道车辆动力学基本理论和准则。由于车辆的运行性能主要决定于悬挂装置中诸如弹簧和各种弹簧元件、减振器、弹簧支承以及各种拉杆、定位装置等的构造型式的选择能否合理，设计参数能否选用恰当；因而，本课程将围绕采取哪些措施来提高或获得车辆系统优良的动力学性能来讲解。二、内容简介和学时分配第一

2、章概论2课时1-1研究内容和目的20分钟1-2车辆动力学研究与实践30分钟1-3铁路发展趋势15分钟1-4我国铁路高速技术发展20分钟1-5铁道部技术引进与动车组15分钟重点：铁道车辆动力学研究目的和世界轮轨铁路发展趋势第二章世界轮轨高速2课时2-1世界轮轨高速铁路40分钟2-2高速列车十大关键技术60分钟重点：高速列车的高性能转向架技术、牵引与制动技术、轻量化技术等难点：自动控制监测与诊断技术第三章车辆动力性能与评判标准2课时3-1车辆运行安全性及其评估标准50分钟3-2车辆运行品质及其评估标准50分钟重点：GB5599-1985中关于脱轨系数、减载率、轮轨横向力等安全性指标和舒适性指标的限

3、定标准。难点：脱轨系数、减载率求解公式推导。第四章车辆系统动力学构造模型2课时4-1车辆系统基本构造25分钟4-2车辆系统振动自由度35分钟4-3车辆系统数学模型40分钟重点：车辆定距、轴距、车轮名义半径、车轮踏面、轮缘等基本概念和车辆运动自由度定义。第五章轮轨踏面设计与接触几何关系2课时5-1轮对构造对车辆系统动力学性能影响10分钟5-2车轮踏面认识20分钟5-3空间轮轨接触几何关系40分钟5-4道岔区轮轨接触几何关系30分钟重点：车辆动力学性能对车轮踏面设计要求。难点：锥形踏面和磨耗型踏面在轮轨匹配之间的差异。第六章轮轨蠕滑与轮轨作用力2课时6-1坐标系统及变换关系40分钟1四个轮轨坐标系

4、统2设置四个轮轨坐标系统的目的3四个轮轨坐标系统之间的变换关系6-2轮轨滚动接触理论60分钟1)轮轨蠕滑与蠕滑现象；2)赫兹接触理论与轮轨蠕滑率定义；3)蠕滑系数相关理论Carter理论、Johnson-Vermeulen理论、Kalker线性理论、Kalker非线性理论4)轮轨蠕滑力定义与求解方法。5)非线性蠕滑力的近似计算重点：轮轨蠕滑现象与轮轨蠕滑力求解思路难点：轮轨蠕滑理论第七章轴箱定位与中央悬挂3课时本章是本课程的重点内容之一，需要重点讲授，涉及的内容主要有下面三个方面：7-1轴箱定位型式；1)车辆动力学对轴箱定位刚度要求弹性定位、定位目的临界速度、稳定性、曲线通过以及轮轨磨耗问题以

5、及制造成本和检修对轴箱定位的要求等；2)轴箱悬挂主要部件；3)重点介绍目前铁道车辆采用的各种定位型式干摩擦导柱式、拉板式、橡胶堆式、转臂式等以及各自的部件组成、优缺点和应用车型。7-2中央悬挂1)重点介绍中央悬挂装置分类以及各自的优缺点；2)讲述中央悬挂装置主要部件；3)介绍中央悬挂主要的弹簧与减振器及其功能；4)比拟普通客车、准高速列车和高速列车在轴箱定位悬挂和中央悬挂之间的差异，让学生把握随着运行速度的提高，列车在轴箱悬挂和中央悬挂方面的变化趋势，并使其理解高速列车设计中轴箱定位和中央悬挂应采取的合理形式。7-3高速动车组轴箱定位与中央悬挂涉及铁道部技术引进动车组1)介绍四方高速动车组在轴

6、箱定位和中央悬挂方面的特点；2)介绍长客高速动车组在轴箱定位和中央悬挂方面的特点；3)介绍青岛BSP高速动车组在轴箱定位和中央悬挂方面的特点；重点：轴箱定位型式、中央悬挂装置。难点：普通客车、准高速客车以及高速客车在轴箱定位型式和中央悬挂之间差异。第八章车辆悬挂装置与悬挂力3课时本章是本门课程的另一个重点，主要介绍悬挂装置设计要求、橡胶元件、空气弹簧和减振器类型，最后简单介绍动力学计算时这些悬挂力怎样描绘。8-1车辆悬挂装置45分钟1)以209T转向架为例，介绍转向架垂向力传递顺序2)重点讲解悬挂装置种类、作用以及他们对于保证车辆运行的平稳性和安全性具有的重要意义、悬挂装置设计优选需要考虑的主

7、要因素等。3)讲述弹簧装置静挠度确定基本原则、方法和限制条件8-2橡胶元件与空气弹簧45分钟1)讲述橡胶元件应用目的和状况，橡胶元件优缺点及其特殊性能、设计原则、动静刚度特性等2)讲述空气弹簧的主要功能、铁道车辆采用空气弹簧的优点、空气弹簧刚度决定因素等内容。8-3减振器30分钟1)重点讲述减振器元件的作用作用力总是与运动的方向相反起着阻止振动的作用，有变机械能为热能的功能，减振性能受减振阻力的方式和数值的影响2)介绍减振器元件的分类按阻力特性分类和构造分类3)扼要介绍液压减振器工作原理、客货车减振器选型原则、以及减振器特性曲线8-4车辆悬挂力15分钟重点：悬挂装置设计优选需要考虑的主要因素、

8、橡胶元件和空气弹簧的优、缺点。第九章轨道不平顺2课时本章学习的目的是为了让学生理解，铁道线路存在多种不平顺，这种不平顺在列车运行时将构成轨道激扰，使得轮轨系统产生振动，进而影响列车运行的安全性和乘坐舒适性。在车辆设计时必须考虑轨道激扰对列车系统的影响。9-1轨道不平顺形式45分钟9-2轨道随机不平顺描绘方式25分钟9-3国内外轨道不平顺功率谱20分钟重点：轨道不平顺形式及描绘方式第十章车辆运动稳定性与参数优选2课时本章内容主要涉及车辆稳定性概念和悬挂参数对系统动力学性能影响特性。10-1蛇行运动与自激振动10-2自由轮对的蛇行运动10-3系统参数对临界速度的影响第十一章货车转向架构造及动力学模

9、型2课时11-1货车转向架构造本节主要介绍转8AG、转8G型、K1型、转K2、转K6型、转K4型、转K5型、转K3型等转向架在构造方面共同特点与差异，从动力学角度讲授各型转向架构造与振动原理。11-2穿插支撑装置本节重点讲授穿插支撑装置的构造特点、作用以及在车辆运行经过中的受力状态。11-3货车动力学模型建立从分析货车主要构造出发，介绍常规货车系统动力学模型建立方法，重点讲授各种弹簧力、摩擦力、摩擦力矩等力的求解方式。重点：货车转向架构造及运动原理难点：货车动力学模型第十二章动力学仿真在高速客车转向架设计中的应用2课时12-1高速客车转向架设计要求20分钟12-2转向架设计中仿真计算种类50分

10、钟12-3实际设计中的计算实例30分钟重点：仿真计算种类第十三章摆式列车基本2课时13-1概述30分钟主要讲述国外目前相对成熟的几种高速摆式列车情况，这些摆式列车主要有瑞典X2000、法国TGVAtlantique、意大利ETR460动力分散电动摆式动车组等。13-2摆式列车提速能力35分钟13-3摆式动车组关键技术35分钟重点：摆式列车提速能力与关键技术第十四章磁悬浮列车2课时14-1磁悬浮列车基本概念20分钟14-2磁悬浮列车发展大概情况20分钟14-3上海磁悬浮列车20分钟14-4磁悬浮列车工作原理20分钟14-5磁悬浮列车动力学20分钟1轮轨列车动力学模型2磁悬浮列车动力学模型重点：磁悬浮列车工作原理三、课程教学安排本课程采用多媒体方式、以课堂讲授为主。课后有适量作业，其目的是让学生能够从总体上理解车辆各主要部件和构造对动力学性能的影响特性四、课程考核方式上课出勤占10%，平常作业20%,期末考试70%。五、主要参考书1.2.老师自编资料3.车辆系统动力学王福天中国铁道出版社4.5.车辆-轨道耦合动力学翟婉明中国铁道出版社