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铁道车辆动力学;绪论 引起车辆振动的原因 轮对簧上质量系统的振动 车辆系统的振动 车辆横向运动稳定性 铁道车辆运行品质 铁道车辆运行安全性 SIMPACK动力学仿真计算; 车辆动力学的具体内容是研究车辆及其主要零部件在各种运用情况下，特别是在高速运行时的位移、加速度和由此而产生的动作用力。;其目的在于解决下列主要问题： 确定车辆在线路上安全运行的条件； 研究车辆悬挂装置和牵引缓冲装置的结构、参数和性能对振动及动载荷传递的影响，并为这些装置提供设计依据，以保证车???高速、安全和平稳地运行； 确定动载荷的特征，为计算车辆动作用力提供依据。 ;铁路车辆在线路上运行时，构成一个极其复杂的具有多自由度的振动系统。;式中 [M]—惯性矩阵 [C]—粘性阻尼矩阵 [CWR]—蠕滑阻尼矩阵 [K]—刚度矩阵 [KWR]—蠕滑刚度和接触刚度矩阵 [q]—位移向量（列矩阵） [V]—车辆运行速度 [Q]—激励（列矩阵）;第1章 引起车辆振动的原因;第一节 与轨道有关的激振因素 第二节 与车辆结构有关的激振因素;一、钢轨接头处的轮轨冲击 ： ;轮轨接触点的轨迹曲线可简化为：;三、轨道的局部不平顺： （1）曲线超高、顺坡、曲率半径和轨距变化； （2）道岔； （3）钢轨局部磨损、擦伤； （4）路基局部隆起和下沉 ;线路不平顺不是一个确定量，它因时因地而有不同值，它的变化规律是随机的，具有统计规律，因而称为随机不平顺。 ;轨道的随机不平顺定义;轨道的随机不平顺描述方法;一、车轮偏心：;二、车轮不均重：;三、车轮踏面擦伤：;四、锥形踏面轮对的蛇行运动：;;第一节 无阻尼的自由振动;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;以上研究的是车体相对于空间固定坐标的绝对位移和加速度的情况。现再来讨论一下车体相对于车轮的振动，即弹簧动挠度的变化规律。;η称为弹簧动挠度振幅扩大倍率，为弹簧动挠度幅值与波形幅值之比。; 在不同频率比和不同相对阻尼系数的情况下弹簧动挠度振幅扩大倍率的变化如图所示。当速度较大而减振器阻尼不是很大时，即 时，弹簧动挠度幅值往往大于线路波形幅值，因此弹簧簧条之间要留较大的间距以避免在振动过程中簧条接触而出现刚性冲击。;瞬态振动;;;（2）摩擦力与挠度成正比的减震器情况： ;以上两式可写成同一个式子：; 由以上分析可以看出：有些减振器，如线性减振器和阻力与速度平方成正比的减振器，在任何条件下，其振幅均为有限值；而某些减振器，如摩擦减振器，当相对阻尼系数 时，很难保证振幅为有限值。 ; 这可用激振力和阻尼力所做的功之间的不同关系来说明。 振动一周时激振力输入的功与弹簧动挠度振幅成正比 ： ;由图可见，不论线路状况如何，粘性阻力减振器的阻力功之间一定有一个与激振力功相等的平衡振幅，而摩擦阻力减振器的阻力功线与激振力功线除完全重叠外无交点。 两线完全重叠时，摩擦阻力功与激振力功在任何振幅条件下均相等。 在阻力功线与激振功线不重叠时，若摩擦阻力功线的斜率小于激振功线，则共振时无法限制系统的振幅增长；若摩擦阻力功线的斜率大于激振功线的斜率，则系统无法起振，车体处于刚性受力状态。 因此摩擦减振器只能适应某一特定波幅的线路而不能完全适应各种不同轨道波幅的线路。;由此可见，当激振力的功随线路条件变化而变化时，粘性阻尼的功能自动地与外力功相平衡，以得到有限的振幅，而干摩擦阻尼则不能。 故就阻力特性而言，粘性阻尼优于干摩擦阻尼。 ;第3章 车辆系统的振动;车辆的振动形式 具有一系悬挂装置车辆在纵垂平面内的自由振动 具有一系悬挂装置车辆在纵垂平面内的强迫振动 具有两系悬挂装置车辆在纵垂平面内的自由振动 具有两系悬挂装置车辆在纵垂平面内的强迫振动 车辆的横向振动;浮沉运动——沿垂向平移 横摆运动——沿横向平移 伸缩运动——沿纵向平移 摇头运动——绕垂向轴旋转(yaw) 点头运动——绕横向轴旋转(pitch) 侧滚运动——绕纵向轴旋转(roll);车体会出现独立的运动： 浮沉运动、伸缩运动、 摇头运动、点头运动； 车体的横摆和侧滚运动耦合，形成两种绕纵向轴振动的方式： 车体下心滚摆（纵向轴处于车体重心以下 ）； 车体上心滚摆（纵向轴处于车体重心以上 ）。 ;横摆运动时，车体重心的偏移将引起侧滚振动；而侧滚振动时，车体重心的位移又将引起横摆振动。; 车辆垂向振动 ： 浮沉及点头振动 横向振动： 横摆、侧滚和摇头 一般车辆（结构对称）的垂向振动与横向振动之间是弱耦合，因此车辆的垂向和横向两类振动可以分别研究。 车辆的纵向伸缩振动一般在车辆起动、牵引、制动、调车等纵向牵引力和