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第一章 系统建模方法1

第一节 车辆建模的组合矩阵方法1

一、力学系统平衡方程式1

二、组建系统刚度的组合矩阵法3

三、建立系统刚度关联矩阵的举例5

四、组合矩阵法中矩阵相乘的力学意义6

五、系统阻尼矩阵的建立7

六、系统质量矩阵的建立8

第二节 蠕滑率和蠕滑力8

一、蠕滑速度和蠕滑率8

二、蠕滑率和蠕滑力12

1．线性蠕滑理论12

2．平方根蠕滑理论16

3．非线性蠕滑理论18

第三节 重力刚度和重力角刚度22

一、重力刚度22

二、重力角刚度22

三、由重力引起的轮对外力23

第二章 机车车辆准静态性能分析的模型和方法24

第一节 机车轴重转移分析24

一、机车轴重转移分析模型24

二、系统刚度矩阵25

三、系统外力矢量27

1．纵向牵引力和车钩阻力造成的力矩27

2．牵引电机产生的外力27

3．系统外力矢量31

四、系统位移矢量32

五、方程求解32

六、计算举例32

第二节 机车车辆弹簧加垫调整车轮载荷34

一、弹簧加垫调整车轮载荷的模型35

二、调整车轮载荷的系统刚度矩阵35

三、弹簧加垫形成的外力矢量38

四、弹簧加垫的系统方程求解38

五、计算举例38

第三节 机车车辆在扭曲轨道上的轮重减载41

一、机车车辆在扭曲轨道上的轮重减载分析模型41

二、系统的刚度矩阵42

三、轨道扭曲形成的外力矢量45

四、轨道扭曲造成车轮减载的系统方程求解47

五、计算举例48

六、结语49

第四节 线性系统的转向架稳态曲线通过50

一、基本假定50

二、系统模型和方程50

三、系统刚度矩阵和位移矢量51

四、系统外力矢量52

五、计算举例54

第五节 非线性系统的求解方法55

第三章 车辆系统的特征值和稳定性分析方法57

第一节 特征值和特征向量57

一、特征值和特征向量的定义57

二、工程振动系统59

三、系统特征值方程的建立60

1．无阻尼系统60

2．有阻尼系统61

第二节 特征值和特征向量计算举例63

第三节 轮对的稳定性计算67

一、自由轮对的特征值计算67

1．运动方程67

2．特征值计算67

二、弹性定位轮对的特征值计算69

1．运动方程69

2．特征值计算70

第四节 两轴转向架的稳定性分析72

一、系统参数和运动方程72

二、系统特征值77

三、系统特征向量78

第五节 线性稳定性分析的实际运用80

一、系统的阻尼率80

二、振动模态频率范围80

三、特征值计算的速度和踏面斜率的取值范围80

四、非线性悬挂元件的线性化80

五、系统最小阻尼率的等阻尼率曲线81

第四章 线性频率响应分析83

第一节 基本运动方程83

一、外力激振系统84

二、位移激振系统85

第二节 两个自由度系统的频率响应计算85

第三节 车辆简化模型的垂向频率响应计算87

一、系统方程87

二、计算举例89

第四节 客车垂向频率响应分析的模型和方法90

一、客车垂向频率响应分析模型90

二、系统刚度矩阵90

三、系统阻尼矩阵91

四、系统质量矩阵91

五、干扰外力矢量92

六、系统响应92

七、系统方程92

八、计算举例92

九、计算结果93

第五节 两轴转向架的横向频率响应分析93

第五章 系统瞬态响应分析95

第一节 系统瞬态响应分析的基本方法95

一、解析法解题步骤95

二、数值法解题步骤96

第二节 系统瞬态响应的频率特性100

一、系统位移响应的频率特性100

二、系统加速度响应的频率特性101

三、信号频率分析举例102

第三节 车轮通过钢轨接头时产生的垂向冲击104

一、轮轨垂向冲击模型104

二、系统运动方程105

1．系统质量矩阵105

2．系统刚度矩阵106

3．系统阻尼矩阵106

4．系统位移矢量107

5．系统外力矢量107

三、计算方法和步骤107

第四节 弹性定位轮对的瞬态响应计算108

1．求蠕滑率109

2．求蠕滑力109

3．求轮对作用力109

第五节 两轴转向架在线路横向不规则干扰下的瞬态运动111

第六章 列车纵向动力学116

第一节 基本方程和分析方法116

第二节 缓冲器特性118

一、弹簧缓冲器特性118

二、摩擦缓冲器理论特性119

三、摩擦缓冲器实际特性120

四、橡胶垫式缓冲器特性121

五、液压缓冲器特性121

第三节 列车冲击工况的缓冲器受力分析122

一、列车冲击模型和运动方程122

二、系统初始条件124

三、计算举例124

第四节 救援列车紧急制动工况的缓冲器受力和能量吸收125

第五节 列车牵引工况的缓冲器受力计算128

第六节 列车碰撞工况的冲击力和能量吸收计算129

一、铁道车辆的耐碰撞设计概念129

二、列车碰撞过程和控制130

1．两列车的车钩自动连接130

2．车钩缓冲器压缩和吸收能量130

3．安全剪切装置脱卸，车钩缓冲器与车体分离130

4．两列车自由移动，调整位置130

5．两列车第二次相撞，防爬器咬合131

6．车体端部结构变形，吸收碰撞能量131

三、理想的碰撞阻力特性132

四、列车碰撞时的力和能量计算133

第七章 计算机建模的基本方法138

第一节 系统变量赋值138

第二节 质量参数和质量矩阵的编制139

第三节 刚度参数和刚度矩阵的编制141

一、刚度参数的关联表达式142

二、刚度参数的连接位置表达式143

三、换算公式145

第四节 阻尼参数和阻尼矩阵的编制146

第五节 参数文件编制举例148

参考文献155