車輛系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型

關(guān)于車輛系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型總體原則：根據(jù)不同研究目的，實行最適當(dāng)?shù)慕苹恿W(xué)研究目的多種多樣，但無論從整體的簡要研究到局部的詳細(xì)研究，都隨著各自要求的精度不同，模型化程度各不相同;對能夠做到何種程度的近似化判斷時，首先必須從力的傳遞、能量的傳遞和預(yù)計可能發(fā)生的現(xiàn)象開始是極其重要的;模型化總體原則第2頁,共44頁，星期六，2024年，5月模型化基本原則忽略影響程度較小的因素線性化與非線性化處理集中質(zhì)量化部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化第3頁,共44頁，星期六，2024年，5月模型化時，應(yīng)該忽略一些對產(chǎn)生問題現(xiàn)象不發(fā)生影響的因素和影響很小的因素。出現(xiàn)很多無法判斷的情況時（模型化初期），應(yīng)盡量多考慮一些因素，然后考察各因素的影響度，最后選擇一些必要因素進(jìn)行模型化。忽略影響程度較小的因素第4頁,共44頁，星期六，2024年，5月線性化與非線性化處理如果既可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€性化，又不影響研究的本質(zhì)，則可使以后的處理變得非常簡單，并進(jìn)行有效推測；線性化既有對位移與動力特性和速度與動力特性之間的平衡點出發(fā)，還有從能量角度出發(fā)，計算出等效常數(shù)的方法來實現(xiàn)；對某些部件是線性化還是非線性化，需要作全面權(quán)衡。第5頁,共44頁，星期六，2024年，5月建立用于研究車輛或列車特性的數(shù)學(xué)模型時，系統(tǒng)中除彈性元件外的各個部件如車體、構(gòu)架、輪對等都視為剛體，只有在分析其結(jié)構(gòu)彈性振動或彈性變性時才考慮其彈性。嚴(yán)格上說，構(gòu)成車輛的各個要素都是質(zhì)量分布系統(tǒng)，模型化時常常將其近似為一個質(zhì)量集中的集中系統(tǒng)。但在評價由車體的彈性振動而引起的乘坐舒適度問題時，則須將車體作為一個分布質(zhì)量系統(tǒng)，來考慮其彎曲彈性振動問題。集中質(zhì)量化第6頁,共44頁，星期六，2024年，5月部件與彈簧裝置系統(tǒng)模型化車輛的輪對、轉(zhuǎn)向架、車體結(jié)合的部位，實際上有軸箱彈簧、空氣彈簧、減振器等，但這些部件的特性通常等效為彈簧與減振器?？諝鈴椈沙擞袕椥宰饔猛?，還有具有減衰作用，因此可視為彈簧與減振器的并列系統(tǒng)。各主要聯(lián)結(jié)部件可簡單視為線性，在進(jìn)行詳細(xì)解析中，要考慮松動與間隙的存在、彈簧的非線性特性、減振器摩擦特性、可動部分的擋塊等非線性特性。第7頁,共44頁，星期六，2024年，5月模型推導(dǎo)的前提路面車輛的振動環(huán)境具有復(fù)雜性，影響乘員舒適性的振動分量頻率范圍分布也很寬。通常以噪聲、振動、和嘯鳴即NVH來描述。對于懸架系統(tǒng)設(shè)計的行駛動力學(xué)模型，設(shè)計者協(xié)調(diào)相互矛盾的性能指標(biāo)，從而達(dá)到一定程度上的達(dá)到懸架的最優(yōu)設(shè)計。最優(yōu)設(shè)計的衡量基于數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜程度，同時也需要根據(jù)前面所提及的模型化的總原則。第8頁,共44頁，星期六，2024年，5月模型推導(dǎo)的前提對懸架設(shè)計而言通常有些參數(shù)是可以由懸架設(shè)計師來確定的：1、懸架剛度；2、阻尼3、簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之比4、橡膠限位塊的特征5、輪胎部分的特性6、襯套剛度第9頁,共44頁，星期六，2024年，5月模型推導(dǎo)的前提<1>假定車身為剛體，七自由度車輛模型包含哪些自由度？<2>八自由度和九自由度所考慮的因素與七自由度有哪些區(qū)別？（多了哪些因素）第10頁,共44頁，星期六，2024年，5月模型推導(dǎo)的前提<3>七自由度車輛模型如何簡化成四自由度半車模型？在動力學(xué)等效處理中用到了哪三個等效條件？<4>半車模型怎樣簡化成單輪車輛模型？第11頁,共44頁，星期六，2024年，5月第二節(jié)車輛系統(tǒng)模型模型發(fā)展過程車輛數(shù)學(xué)模型第12頁,共44頁，星期六，2024年，5月1.車輛數(shù)學(xué)模型及發(fā)展過程第13頁,共44頁，星期六，2024年，5月第14頁,共44頁，星期六，2024年，5月第15頁,共44頁，星期六，2024年，5月單自由度系統(tǒng)第16頁,共44頁，星期六，2024年，5月單自由度系統(tǒng)振動方程第17頁,共44頁，星期六，2024年，5月(1):(2):(3):第18頁,共44頁，星期六，2024年，5月三自由度系統(tǒng)第19頁,共44頁，星期六，2024年，5月

（7.3）三自由度系統(tǒng)振動方程第20頁,共44頁，星期六，2024年，5月第三節(jié)車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型實例分析模型自由度模型結(jié)構(gòu)圖模型拓?fù)鋱D模型作用力第21頁,共44頁，星期六，2024年，5月系統(tǒng)動力學(xué)模型數(shù)學(xué)描述動量定理振動方程第22頁,共44頁，星期六，2024年，5月1動量與角動量定理第23頁,共44頁，星期六，2024年，5月（1）速度與動量剛體速度：剛體加速度：第24頁,共44頁，星期六，2024年，5月（2）動量定律第25頁,共44頁，星期六，2024年，5月（3）剛體動能第26頁,共44頁，星期六，2024年，5月客貨車系統(tǒng)第27頁,共44頁，星期六，2024年，5月第四章車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型第28頁,共44頁，星期六，2024年，5月車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型第29頁,共44頁，星期六，2024年，5月車輛部件受力分析第30頁,共44頁，星期六，2024年，5月車輛部件振動方程第31頁,共44頁，星期六，2024年，5月車輛部件作用力求解第32頁,共44頁，星期六，2024年，5月四軸客車模型運(yùn)動自由度第33頁,共44頁，星期六，2024年，5月客車模型俯視圖第34頁,共44頁，星期六，2024年，5月客車模型正視圖第35頁,共44頁，星期六，2024年，5月客車系統(tǒng)動力學(xué)模型拓?fù)鋱D（側(cè)視）第36頁,共44頁，星期六，2024年，5月客車系統(tǒng)動力學(xué)模型拓?fù)鋱D（正視）第37頁,共44頁，星期六，2024年，5月力作用界面作用力備注名稱坐標(biāo)系中投影方向車體與搖枕界面心盤旁承力心盤回轉(zhuǎn)力矩垂向適用于普通客車轉(zhuǎn)向架或部分提速客車轉(zhuǎn)向架旁承力垂向旁承回轉(zhuǎn)力矩垂向中央懸掛界面空氣彈簧力中央空氣彈簧力縱向、橫向、垂向空氣彈簧節(jié)流孔垂向垂向減振器阻尼力垂向橫向減振器阻尼力橫向抗蛇行減振器阻尼力縱向抗側(cè)滾紐桿力矩縱向橫向止擋力橫向牽引拉桿力縱向軸箱懸掛界面一系懸掛力軸箱彈簧力垂向軸箱定位裝置力縱向、橫向減振器阻尼力垂向輪軌界面輪軌力法向力縱向、橫向、垂向蠕滑力縱向、橫向、垂向蠕滑力矩縱向、橫向、垂向客車系統(tǒng)作用力第38頁,共44頁，星期六，2024年，5月四軸貨車模型運(yùn)動自由度第39頁,共44頁，星期六，2024年，5月貨車模型俯視圖第40頁,共44頁，星期六，2024年，5月貨車模型正視圖第41頁,共44頁，星期六，2024年，5月第