车辆系统动力学结构模型课件.ppt

《车辆系统动力学结构模型课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《车辆系统动力学结构模型课件.ppt（85页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 车辆系统动力学结构模型车辆系统动力学结构模型第一节第一节 模型化原则模型化原则第二节第二节 车辆系统振动自由度车辆系统振动自由度第三节第三节 系统数学模型系统数学模型2总体原则总体原则：根据不同研究目的，实行最适当的近：根据不同研究目的，实行最适当的近似化。似化。动力学研究目的多种多样，但无论从整体的简要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

2、能发生的现象从力的传递、能量的传递和预计可能发生的现象开始是极其重要的开始是极其重要的;模型化总体原则模型化总体原则3第四章 车辆系统动力学模型模型化基本原则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4u模型化时，应该忽略一些对产生问题现象不发生影响的因素和影响很小的因素。u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5忽略轮轨相互之间影响关系u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

3、，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。u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。6线性化与非线性化处理u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；u线性化既有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；u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；u对某些部件是线性化还是非线性化，需要作全面权衡。7u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

4、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。u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。u但在评价由车体的弹性振动而引起的乘坐舒适度问题时，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8构架弹性化9车体弹性化10部件与弹簧装置系统模型化u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。u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。u各主要联结部件可简单视为线性，在进行详细解析

5、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。11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12无间隙弹簧阻尼力描述13有间隙弹簧阻尼力描述14摩擦力作用力描述15第二节第二节 车辆系统垂向模型车辆系统垂向模型1.模型发展过程2.车辆数学模型161.车辆数学模型及发展过程171819三自由度系统振动方程20 （7.3）三自由度系统振动方程21客货车系统22第四章 车辆系统动力学模型23单自由度系统24单自由度系统振动方程(1):(2):(3):26车辆系统垂向动力学模型27垂向模型车辆部件受力分析28车辆部件振动方程2

6、9车辆部件作用力求解30第三节 车辆系统垂向横向动力学模型u模型自由度u模型结构图u模型拓扑图u模型作用力31四轴客车模型运动自由度32客车模型俯视图客车模型俯视图33客车模型正视图客车模型正视图34客车系统动力学模型拓扑图（侧视）35客车系统动力学模型拓扑图（正视）36力作用界面作用力备注名称坐标系中投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

7、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37四轴货车模型运动自由度38货车模型俯视图货车模型俯视图39货车模型正视图货车模型正视图40第四章 车辆系统动力学模型货车系统动力学模型拓扑图（侧视）41货车系统动力学模型拓扑图（正视）424343轮轨系统四个坐标系坐标系统及变换关系4444轨道中心坐标系4545轮对平移坐标系4646轮对中心坐标系（1）4747轮对中心坐标系（2）48四个坐标系统49Coordinate transferencebetween two coo

8、rdinate systems 1 yaw angle 50第四章 车辆系统动力学模型2 Rolling angle 51515252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；53系统动力学模型数学描述u动量定理u振动方程541 动量与角动量定理动量与角动量定理55（1）速度与动量速度与动量刚体速度：刚体速度：刚体加速度：刚体加速度：56（2）动量定律动量定律57（3 3）刚体动能刚体动

9、能58（1）、轮对）、轮对（2）、构架）、构架（3）、车体）、车体2.2.系统模型数学描述系统模型数学描述59作用于轮对上的力60轮对角位移与角速度轮对角位移与角速度轮对角速度：轮对角速度：轮对角位移：轮对角位移：61第四章 车辆系统动力学模型横向运动：垂向运动：侧滚运动：轮对运动方程轮对运动方程62轮对扰动：摇头运动：63（3 3）车体运动方程）车体运动方程64横向运动垂向运动侧滚运动65第四章 车辆系统动力学模型点头运动：摇头运动：66（1）、轮对）、轮对3.3.模型界面化模型界面化67（2 2）构架）构架6819 m2.5 ms=01.252.510.75 1920.2521.5m位置确定6970第四章 车辆系统动力学模型71727374第四章 车辆系统动力学模型75第四章 车辆系统动力学模型76几点补充曲线曲线超高常见轨道模型77R=R=RCurveR=RCurve78SuperelevationSuperelevation uRotation about inner railRotation about centerlineSuperelevation uCenterline is elevatedReference length=railbase7980轨道动力学模型(模型1)81道床模型82模型2道床83钢轨模型84钢轨振动方程85轨枕振动方程