車輛動力學(xué)基礎(chǔ)

前言

　　本書是普通高等教育鐵道部規(guī)劃教材，是由鐵道部教材開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組組織編寫，并經(jīng)鐵道部相關(guān)業(yè)務(wù)部門審定，適用于高等院校鐵路特色專業(yè)教學(xué)以及鐵路專業(yè)技術(shù)人員使用。本書為鐵道機(jī)車車輛系列教材之一?！　”緯_(dá)到的主要目的是闡明車輛主要結(jié)構(gòu)和懸掛參數(shù)與系統(tǒng)動力性能之間的關(guān)系，并說明基本的輪軌接觸理論和計算方法、車輛動力學(xué)性能及其相應(yīng)的評價指標(biāo)、車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型建立方法、軌道激擾及其對車輛系統(tǒng)動力性能的影響等。本書既可以作為車輛工程專業(yè)的本科生和研究生學(xué)習(xí)教材，也可作為相關(guān)研究人員參考用書?！　”緯卜志耪拢谝徽?主要介紹車輛的運(yùn)動形式以及車輛系統(tǒng)動力學(xué)研究關(guān)注的主要問題；第二章 介紹車輛系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和平穩(wěn)性，給出了國內(nèi)外與車輛運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性相關(guān)的評估標(biāo)準(zhǔn)，說明了曲線欠超高與車輛乘坐舒適性之間的關(guān)系；第三章 介紹輪對基本結(jié)構(gòu)與動力學(xué)性能之間的關(guān)系、輪軌接觸幾何關(guān)系及其計算方法，并對道岔區(qū)特殊的輪岔接觸幾何關(guān)系進(jìn)行了分析和說明；第四章 在介紹輪軌滾動接觸理論基礎(chǔ)上，給出了輪軌蠕滑的概念以及輪軌蠕滑率的求解方法，并以一自由輪對與軌道之間蠕滑關(guān)系為例，介紹了輪軌蠕滑力求解方法；第五章 介紹客車軸箱定位和中央懸掛的基本功能和主要結(jié)構(gòu)形式，分析了主要軸箱定位和中央懸掛參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性、曲線通過能力以及平穩(wěn)性的影響特性；第六章 在介紹貨車轉(zhuǎn)向架基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，分析了貨車主要裝置對其動力性能的影響特性；第七章 在介紹車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型化原則以及系統(tǒng)作用力描述方式基礎(chǔ)上，給出了車輛系統(tǒng)垂向和橫向動力學(xué)模型建立方法；第八章 主要介紹了軌道激擾形式和描述方式，并以高速動車組線路測試結(jié)果為例，給出了不同軌道激擾對車輛系統(tǒng)動力性能的影響特性；第九章 主要介紹了與車輛系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性密切相關(guān)的車輛蛇行運(yùn)動形式、車輛線性和非線性臨界速度計算方法以及提高車輛系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的常用方法等。

內(nèi)容概要

　　《車輛動力學(xué)基礎(chǔ)》共分九章，包括概述、車輛系統(tǒng)動力學(xué)指標(biāo)及評估標(biāo)準(zhǔn)、輪對結(jié)構(gòu)與輪軌接觸幾何關(guān)系、輪軌滾動接觸、客車懸掛系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)動力學(xué)性能關(guān)系、貨車轉(zhuǎn)向架基本結(jié)構(gòu)及動力學(xué)原理、車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型、軌道激擾與軌道譜、車輛系統(tǒng)運(yùn)動穩(wěn)定性等?！　　盾囕v動力學(xué)基礎(chǔ)》為高等學(xué)校鐵道機(jī)車車輛專業(yè)教材，也可作為職業(yè)教育教材，還可供從事機(jī)車車輛專業(yè)的工程技術(shù)人員和科研人員參考。

書籍目錄

第一章 概述第一節(jié) 車輛系統(tǒng)運(yùn)動認(rèn)識第二節(jié) 車輛系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)第三節(jié) 車輛系統(tǒng)動力學(xué)用途及所解決的主要問題復(fù)習(xí)思考題第二章 車輛系統(tǒng)動力學(xué)指標(biāo)及評估標(biāo)準(zhǔn)第一節(jié) 鐵道車輛系統(tǒng)動力性能第二節(jié) 車輛運(yùn)行安全性及評價標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié) 車輛運(yùn)行平穩(wěn)性及評價指標(biāo)復(fù)習(xí)思考題第三章 輪對結(jié)構(gòu)與輪軌接觸幾何關(guān)系第一節(jié) 輪對結(jié)構(gòu)及其對動力學(xué)性能影響第二節(jié) 輪軌接觸狀態(tài)及影響因素第三節(jié) 輪軌接觸幾何關(guān)系求解第四節(jié) 道岔區(qū)輪軌接觸幾何關(guān)系復(fù)習(xí)思考題第四章 輪軌滾動接觸第一節(jié) Hertz接觸理論的應(yīng)用第二節(jié) 輪軌蠕滑第三節(jié) 輪軌蠕滑理論第四節(jié) 非線性蠕滑力的近似計算與修正第五節(jié) 輪軌蠕滑理論應(yīng)用實(shí)例復(fù)習(xí)思考題第五章 客車懸掛系統(tǒng)與車輛動力學(xué)性能關(guān)系第一節(jié) 客車軸箱懸掛系統(tǒng)第二節(jié) 客車中央懸掛系統(tǒng)第三節(jié) 不同速度客車轉(zhuǎn)向架懸掛特點(diǎn)第四節(jié) 軸箱定位參數(shù)對系統(tǒng)動力學(xué)性能影響第五節(jié) 中央懸掛參數(shù)與系統(tǒng)動力學(xué)性能關(guān)系第六節(jié) 高速動車組軸箱載荷特性第七節(jié) 懸掛系統(tǒng)對輪軌系統(tǒng)振動的衰減作用復(fù)習(xí)思考題第六章 貨車轉(zhuǎn)向架基本結(jié)構(gòu)及動力學(xué)原理第一節(jié) 貨車轉(zhuǎn)向架基本結(jié)構(gòu)第二節(jié) 貨車轉(zhuǎn)向架摩擦減振裝置第三節(jié) 貨車轉(zhuǎn)向架交叉支撐裝置復(fù)習(xí)思考題第七章 車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型第一節(jié) 車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型化原則第二節(jié) 車輛系統(tǒng)作用力描述第三節(jié) 車輛系統(tǒng)垂向動力學(xué)模型第四節(jié) 車輛系統(tǒng)垂向橫向動力學(xué)模型復(fù)習(xí)思考題第八章 軌道激擾與軌道譜第一節(jié) 鐵路軌道構(gòu)造基本特性第二節(jié) 軌道不平順形式第三節(jié) 軌道不平順功率譜第四節(jié) 軌道不平順數(shù)值模擬第五節(jié) 線路條件對車輛系統(tǒng)振動影響復(fù)習(xí)思考題第九章 車輛系統(tǒng)運(yùn)動穩(wěn)定性第一節(jié) 車輛蛇行運(yùn)動第二節(jié) 車輛系統(tǒng)臨界速度計算方法第三節(jié) 提高車輛系統(tǒng)穩(wěn)定性方法第四節(jié) 影響脫軌穩(wěn)定性因素復(fù)習(xí)思考題附表1 客車系統(tǒng)主要計算參數(shù)附表2 貨車系統(tǒng)主要計算參數(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　2．曲線通過　　車輛曲線通過時，為了能夠減小車輪作用于軌道上的橫向力，并使車輛能夠順利轉(zhuǎn)向，曲線外側(cè)車輪需要比內(nèi)側(cè)車輪多行駛一段距離，且最好是車輪能夠沿曲線切線方向運(yùn)行。因此，與防止蛇行運(yùn)動的要求相反，最好能夠增大車輪踏面斜度。如何平衡這兩種運(yùn)動特性，設(shè)計制造出既能抑制蛇行運(yùn)動，又能順利通過曲線的車輛呢？　　3．舒適度　　影響車輛乘坐舒適性的因素主要是來自于軌道激擾。這些激擾主要包括：軌道隨機(jī)不平順、軌道沖擊不平順（如軌道接縫、道岔等的軌道面的不連續(xù)部位、曲線軌道半徑的不規(guī)則、傾斜過度或不足）等。另外一些因素是車輛自身產(chǎn)生的干擾。這些因素主要包括：由發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、空氣壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)等車輛上機(jī)械裝置運(yùn)動引起的干擾；由車輪偏心及剎車時車輛滑行產(chǎn)生的車輪擦傷引起的干擾；由于起動和剎車時，鄰接車輛間產(chǎn)生的前后沖擊；隧道內(nèi)氣流和車輛交會時的空氣力學(xué)干擾等?！　∫陨线@些干擾引起車輛何種振動？如何來評價它們對車輛安全性和乘坐舒適性的影響？盡可能排除這些干擾并進(jìn)行有效地振動隔離和振動截斷時，應(yīng)構(gòu)建怎樣的振動系統(tǒng)？另外，車輛部件經(jīng)過長期運(yùn)轉(zhuǎn)后出現(xiàn)老化現(xiàn)象會給運(yùn)行安全性和乘坐舒適性造成什么樣的影響？車體輕量化后產(chǎn)生的顫振會達(dá)到怎樣的程度？　　4．交會　　列車交會時車輛受到的氣動力主要有氣動橫向力和氣動升力。研究表明，車輛橫向力、升力及傾覆力矩均與側(cè)向風(fēng)速的平方成正比。列車尾部流場，長大型高速動車組產(chǎn)生的尾流，對行車安全和環(huán)境會帶來不利影響，列車高速運(yùn)行時，處于列車尾流影響范圍內(nèi)的人員和物品有可能卷入尾流中，造成人員傷亡或列車受損事故；而當(dāng)列車在某些區(qū)域（氣候干燥而又多沙地段）運(yùn)行時，列車尾部卷起的氣流，對周圍環(huán)境會造成一定程度的污染?！　∵^去，中國列車時速較低，列車空氣動力學(xué)問題并不突出。列車提速后，列車運(yùn)行阻力急劇增加，能耗過大；列車高速交會產(chǎn)生的空氣壓力瞬變，導(dǎo)致客車側(cè)墻變形過大，并伴有強(qiáng)烈的空氣爆破聲能擊碎車窗玻璃。　　因此，當(dāng)列車與對面列車交匯行駛時會產(chǎn)生多大程度的振動？同時會產(chǎn)生多大的橫向壓力？在新建供各種不同速度車輛行駛用的線路時，如何考慮復(fù)線間隔、舒適度和安全上的限制？這些問題在車輛設(shè)計和線路修建時均需要系統(tǒng)地研究。

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