目錄
"軌道交通科技攻關(guān)學(xué)術(shù)著作系列"序
序
前言
第一章 機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)基本理論和方法 1
1.1 機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)研究對(duì)象 1
1.1.1 機(jī)車車輛的基本特點(diǎn)及組成 1
1.1.2 軌道線路的基本特點(diǎn)及軌道不平順 4
1.2 機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)分析思路及流程 9
1.3 機(jī)車車輛多剛體動(dòng)力學(xué)模型建立方法 10
1.3.1 多剛體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 11
1.3.2 牛頓-歐拉法 14
1.3.3 達(dá)朗貝爾原理 16
1.3.4 虛功原理及動(dòng)能和勢(shì)能 16
1.3.5 拉格朗日分析力學(xué) 20
1.3.6 哈密頓正則方程 22
1.4 機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)求解方法 24
1.4.1 凱恩方法 24
1.4.2 振型疊加法 27
1.4.3 直接積分法 29
1.4.4 辛數(shù)學(xué)方法 36
1.5 理論模型的系統(tǒng)分析方法 41
1.5.1 阻尼對(duì)振動(dòng)衰減的影響 41
1.5.2 幅頻特性分析 43
1.5.3 頻譜分析 47
1.6 機(jī)軍車輛非線性動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論 53
1.6.1 非線性動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)歷史性突破 53
1.6.2 非線性振動(dòng)與分岔理論 57
1.6.3 混沌 59
參考文獻(xiàn) 63
第二章 輪軌滾動(dòng)接觸理論 64
2.1 輪軌滾動(dòng)接觸理論體系和架構(gòu) 64
2.2 輪軌接觸幾何關(guān)系 66
2.2.1 輪軌基本特征及輪軌接觸參數(shù) 66
2.2.2 輪軌接觸幾何求解方法 75
2.2.3 輪軌三維接觸幾何求解方法 78
2.3 輪軌蠕滑理論 92
2.3.1 帶著及蠕滑現(xiàn)象 93
2.3.2 蠕滑率的求解 95
2.4 輪軌法向接觸理論 96
2.4.1 Hertz接觸理論的適用條件 97
2.4.2 橢圓接觸斑的確定 98
2.4.3 Hertz接觸條件下的法向力計(jì)算 99
2.4.4 non-Hertz接觸條件下的法向力計(jì)算 102
2.5 輪軌滾動(dòng)接觸經(jīng)典理論 106
2.5.1 輪軌滾動(dòng)接觸理論發(fā)展歷程 106
2.5.2 Kalker線性蠕滑率/力模型 107
2.5.3 Johnson-Vermeulen無自旋三維滾動(dòng)接觸模型 110
2.5.4 Kalker的FASTSIM算法 110
2.5.5 Polach 非線性滾動(dòng)接觸理論 113
2.5.6 經(jīng)驗(yàn)公式 117
2.6 三維滾動(dòng)接觸問題求解方法 118
2.6.1 經(jīng)典滾動(dòng)接觸理論的局限性 118
2.6.2 基于有限元法的輪軌接觸力學(xué) 120
2.6.3 基于有限元參數(shù)二次規(guī)劃法的接觸理論 122
2.6.4 非穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)接觸力學(xué) 124
2.7 考慮接觸表面特性的輪軌接觸問題分析方法 125
2.7.1 表面溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響問題 126
2.7.2 表面粗糙度對(duì)蠕滑力的影響研究 126
2.7.3 微觀水平下的輪軌接觸力分析方法 128
2.8 輪軌滾動(dòng)接觸摩擦管理思路和方法 132
2.8.1 輪軌秸著 132
2.8.2 輪軌磨耗 135
2.8.3 摩擦管理 137
參考文獻(xiàn) 139
第三章 機(jī)車車輛垂向動(dòng)力學(xué) 142
3.1 機(jī)車車輛自由振動(dòng) 142
3.1.1 機(jī)車幸輛簡(jiǎn)化的單自由度垂向振動(dòng)模型 143
3.1.2 機(jī)車車輛簡(jiǎn)化的兩自由度垂向振動(dòng)模型 147
3.2 機(jī)車車輛強(qiáng)迫振動(dòng) 150
3.2.1 機(jī)草草輛簡(jiǎn)化的單自由度強(qiáng)迫振動(dòng)模型 150
3.2.2 機(jī)車車輛簡(jiǎn)化的兩自由度強(qiáng)迫振動(dòng)模型 152
3.3 機(jī)車車輛隨機(jī)振動(dòng) 155
3.3.1 隨機(jī)振動(dòng)基礎(chǔ) 155
3.3.2 機(jī)車車輛的垂向隨機(jī)振動(dòng)分析模型 160
3.4 高速客車垂向振動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值求解方法 165
3.5 車輛垂向振動(dòng)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的影響 171
3.5.1 車輛垂向振動(dòng)影響軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 171
3.5.2 輪軌動(dòng)態(tài)作用力的影響因素分析 172
參考文獻(xiàn) 173
第四章 機(jī)車車輛的橫向運(yùn)行穩(wěn)定性 174
4.1 車輛蛇行運(yùn)動(dòng)與自激振動(dòng)機(jī)理 174
4.1.1 機(jī)軍車輛的蛇行運(yùn)動(dòng) 174
4.1.2 機(jī)車車輛的自激振動(dòng)機(jī)理 180
4.2 車輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性仿真分析方法 185
4.2.1 牢輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性線性分析方法 185
4.2.2 車輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性非線性分析方法
4.3 車輛的蛇行失穩(wěn)極限環(huán)分岔形式 209
4.3.1 機(jī)幸車輛系統(tǒng)常微分方程的分岔 209
4.3.2 機(jī)車車輛Hopf分岔形式及影響因素 212
4.4 高速車輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法 217
4.4.1 高速車輛穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法案例比較分析 218
4.4.2 高速車輛穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的新建議 226
4.5 提高機(jī)車車輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性的方法 228
4.5.1 合理的軸箱定位剛度 228
4.5.2 設(shè)置抗蛇行減振器和橫向減振器 228
4.5.3 選擇合理的車輪踏面斜率 230
4.5.4 其他方法 230
參考文獻(xiàn) 232
第五章 機(jī)車車輛曲線通過分析方法 233
5.1 蠕滑力導(dǎo)向機(jī)理 233
5.1.1 輪對(duì)通過曲線時(shí)的純滾線 233
5.1.2 曲線通過時(shí)作用在輪對(duì)上的蠕滑力 234
5.1.3 蠕滑力導(dǎo)向機(jī)理 236
5.2 幸輛穩(wěn)態(tài)曲線通過分析方法 237
5.2.1 線性穩(wěn)態(tài)曲線通過 238
5.2.2 非線性穩(wěn)態(tài)曲線通過 243
5.3 幸輛動(dòng)態(tài)曲線通過分析方法 248
5.3.1 軌道模型 249
5.3.2 蠕滑力-蠕滑率模型 250
5.3.3 輪對(duì)動(dòng)態(tài)曲線通過的運(yùn)動(dòng)方程 251
5.3.4 轉(zhuǎn)向架及車體動(dòng)態(tài)曲線通過的運(yùn)動(dòng)方程 255
5.4 徑向轉(zhuǎn)向架 257
5.4.1 自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架 257
5.4.2 迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架 258
5.4.3 動(dòng)力學(xué)特性分析模型及運(yùn)動(dòng)方程 259
5.5 獨(dú)立輪對(duì) 261
5.5.1 獨(dú)立輪對(duì)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 261
5.5.2 自調(diào)節(jié)獨(dú)立輪對(duì)的導(dǎo)向原理 262
5.6 車輛曲線通過性能評(píng)價(jià)方法
5.6.1 輪對(duì)與軌道間的橫向力 266
5.6.2 脫軌系數(shù) 266
5.6.3 離心加速度 266
5.6.4 沖角 267
5.6.5 磨耗數(shù)和磨耗指數(shù) 267
參考文獻(xiàn) 268
第六章 機(jī)車車輛脫軌安全性 269
6.1 脫軌類型及原因分析 269
6.1.1 脫軌的過程及其分類 269
6.1.2 脫軌原因及影響因素 273
6.2 脫軌仿真研究 276
6.2.1 對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)爬軌過程的仿真研究 277
6.2.2 高頻輪重變化對(duì)脫軌影響的仿真研究 278
6.2.3 對(duì)蛇行失穩(wěn)導(dǎo)致脫軌過程的仿真研究 279
6.2.4 動(dòng)態(tài)脫軌過程的仿真研究 281
6.3 脫軌試驗(yàn)研究 287
6.3.1 脫軌試驗(yàn)簡(jiǎn)介 287
6.3.2 日本持勝試驗(yàn)線上的貨車脫軌試驗(yàn) 289
6.3.3 中國的貨物列車脫軌試驗(yàn) 292
6.3.4 意大利實(shí)心軍軸單輪對(duì)脫軌試驗(yàn) 294
6.4 現(xiàn)行脫軌評(píng)價(jià)方法 297
6.4.1 車輛爬軌脫軌準(zhǔn)則 297
6.4.2 JNR以及EMD的脫軌系數(shù)持續(xù)時(shí)間指標(biāo) 303
6.4.3 由軌距擴(kuò)大或鋼軌翻轉(zhuǎn)引起的脫軌的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 305
6.5 脫軌評(píng)價(jià)新方法 307
6.5.1 根據(jù)車輪抬升量評(píng)判車輛脫軌的方法與準(zhǔn)則 307
6.5.2 車輛脫軌安全評(píng)判的動(dòng)態(tài)限度 308
6.5.3 列車脫軌能量隨機(jī)分析理論 309
6.5.4 三維準(zhǔn)靜態(tài)脫軌準(zhǔn)則的研究 309
6.5.5 高速列車動(dòng)態(tài)脫軌評(píng)價(jià)方法 311
6.6 脫軌預(yù)防措施 311
6.6.1 車輛設(shè)計(jì)方面 312
6.6.2 軌道設(shè)計(jì)方面 312
6.6.3 運(yùn)用維護(hù)方面 312
參考文獻(xiàn) 313
第七章 機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)技術(shù) 316
7.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 316
7.1.1 試驗(yàn)的必要性 316
7.1.2 試驗(yàn)方案選擇 317
7.1.3 試驗(yàn)條件 317
7.1.4 試驗(yàn)線路的選定 319
7.1.5 試驗(yàn)主耍參數(shù) 319
7.2 試驗(yàn)方案實(shí)施 329
7.2.1 一般方法及原理 330
7.2.2 測(cè)試用傳感器
7.2.3 測(cè)點(diǎn)布置 339
7.2.4 測(cè)試設(shè)備 339
7.2.5 測(cè)試流程 341
7.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理方法 341
7.3.1 數(shù)據(jù)采集 342
7.3.2 數(shù)據(jù)檢驗(yàn) 343
7.3.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理方法 348
7.4 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 350
7.4.1 車輛安全性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 351
7.4.2 軌道疲勞 355
7.4.3 平穩(wěn)性(舒適性)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 357
參考文獻(xiàn) 364
第八章 機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)新發(fā)展 366
8.1 剛?cè)岣愫舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué) 366
8.1.1 機(jī)車車輛剛?cè)岣愫舷到y(tǒng)建模方法 367
8.1.2 機(jī)軍車輛剛?cè)狍w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用實(shí)例 372
8.2 主動(dòng)及半主動(dòng)控制技術(shù) 377
8.2.1 主動(dòng)及半主動(dòng)控制技術(shù)的控制原理 377
8.2.2 主動(dòng)及半主動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)車車輛性能優(yōu)化中的應(yīng)用 380
8.3 機(jī)車車輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù) 394
8.3.1 機(jī)車車輛監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 395
8.3.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷方法 398
8.3.3 機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 398
8.4 高速鐵路大系統(tǒng)藕合研究體系及其系統(tǒng)建模 406
8.4.1 高速列車禍合大系統(tǒng)的基本構(gòu)成 406
8.4.2 高速列車搞合大系統(tǒng)的功能 410
8.4.3 高速列車搞合大系統(tǒng)服役模擬研究 413
8.5 優(yōu)化技術(shù)在機(jī)車軍輛中的應(yīng)用 415
8.5.1 車輪型面優(yōu)化的研究進(jìn)展 416
8.5.2 遺傳算法在機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化中的應(yīng)用 422
參考文獻(xiàn) 426