车辆结构与原理课程设计
大学汽车构造教案
课时：2课时教学目标：1. 了解汽车的整体构造，包括发动机、底盘、车身和电气系统。
2. 掌握汽车各部分的工作原理和功能。
3. 培养学生的动手能力和实际操作技能。
4. 提高学生对汽车构造的认识，为后续课程学习打下基础。
教学重点：1. 汽车发动机的构造和工作原理。
2. 汽车底盘的组成和功能。
3. 汽车电气系统的基本原理和组成。
教学难点：1. 汽车发动机的复杂构造和原理。
2. 汽车电气系统的电路分析和故障排除。
教学准备：1. 教学课件2. 汽车实物或模型3. 相关教材和参考资料教学过程：一、导入新课1. 教师简要介绍汽车构造课程的重要性和学习目标。
2. 学生回顾汽车的基本知识，激发学习兴趣。
二、讲解汽车发动机构造1. 教师讲解汽车发动机的总体结构，包括气缸、活塞、曲轴、凸轮轴、配气机构等。
2. 分析发动机的工作原理，讲解进气、压缩、作功、排气四个冲程。
3. 学生观看发动机实物或模型，加深对发动机构造的理解。
三、讲解汽车底盘构造1. 教师讲解汽车底盘的组成，包括传动系统、转向系统、制动系统等。
2. 分析底盘各部分的功能和作用。
3. 学生讨论底盘各部分之间的关系，提高对底盘构造的认识。
四、讲解汽车电气系统构造1. 教师讲解汽车电气系统的基本原理和组成，包括电源、用电设备、控制装置等。
2. 分析电气系统各部分的功能和作用。
3. 学生通过实际操作，了解汽车电气系统的电路分析和故障排除。
五、课堂小结1. 教师总结本节课的主要内容，强调重点和难点。
2. 学生回顾所学知识，提出疑问，教师解答。
六、课后作业1. 完成课后练习题，巩固所学知识。
2. 查阅相关资料，了解汽车构造的最新发展。
教学评价：1. 课堂参与度：观察学生课堂表现，评价学生的学习兴趣和积极性。
2. 课后作业完成情况：检查学生的课后作业，了解学生对知识的掌握程度。
3. 实践操作能力：通过实际操作，评价学生的动手能力和实际操作技能。
备注：教师可根据实际情况调整教学内容和进度，以确保教学效果。
机械原理课程设计车
机械原理课程设计车一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握机械原理课程设计车的基本知识，包括车的结构、工作原理和设计方法。
具体目标如下：1.知识目标：–了解车的基本结构及其各部分的功用。
–掌握车的工作原理，能解释各部分是如何协同工作的。
–学习设计方法，能独立完成一辆简单的课程设计车。
2.技能目标：–培养学生的观察能力，能仔细观察并分析实际车辆的结构和工作原理。
–培养学生的动手能力，能实际操作工具进行简单的课程设计车制作。
–培养学生的创新能力，能在设计过程中提出改进意见和新方案。
3.情感态度价值观目标：–培养学生对机械原理课程设计车的兴趣，激发学生学习机械原理的积极性。
–培养学生团队合作精神，学会与他人共同探讨和解决问题。
–培养学生热爱科学、追求真理的情感态度，养成良好的学习习惯和科学思维方式。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.课程设计车的基本结构：介绍车的各部分组成及其功用，如发动机、传动系统、悬挂系统等。
2.课程设计车的工作原理：讲解各部分是如何协同工作，实现车辆的运动和动力传递。
3.课程设计车的设计方法：介绍设计过程，包括选型、参数计算、结构设计等。
4.实际操作：让学生亲自动手，体验制作课程设计车的过程，巩固所学知识。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：讲解课程设计车的基本结构、工作原理和设计方法。
2.讨论法：学生分组讨论，分析实际车辆的结构和工作原理，培养学生的观察力和团队合作精神。
3.案例分析法：分析典型的课程设计车案例，让学生了解设计过程中的关键环节和注意事项。
4.实验法：让学生亲自动手制作课程设计车，提高学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：提供课程设计车的相关理论知识，为学生学习提供基础。
2.参考书：为学生提供更多的学习资料，拓展知识面。
3.多媒体资料：制作课件和视频，形象直观地展示课程设计车的结构和原理。
汽车与构造教案范文
汽车与构造教案范文教学目标：1.了解汽车的构造和工作原理；2.掌握汽车的各个部件的功能和相互关系；3.能够简单分析汽车故障，并进行基本维修。
教学内容：1.汽车的构造；2.汽车的工作原理；3.汽车的维修与保养。
教学步骤：Step 1：引入课题教师使用图片或视频展示一辆汽车，并引入课题：“大家都见过汽车吧，汽车是怎样工作的呢？今天我们要学习汽车的构造和工作原理，以及如何进行基本的维修和保养。
”Step 2：讲解汽车的构造教师通过PPT或黑板，先介绍汽车的整体构造和各个部件的名称和主要功能。
同时，配以相关图片和图表，使学生能够直观地了解汽车的构造。
Step 3：分组讨论将学生分成小组，让他们讨论和总结汽车各个部件的功能和相互关系。
教师可以提供一些问题来引导学生思考和讨论，如“汽车的发动机是用来做什么的？”、“轮胎有什么作用？”等等。
Step 4：小组展示和讨论让每个小组派代表进行展示，并进行课堂讨论。
教师可以引导学生从不同角度进行分析和讨论，鼓励学生发表自己的见解和观点。
Step 5：讲解汽车的工作原理教师通过简单的实验或模型示范，讲解汽车的工作原理，如发动机的工作原理、传动系统的工作原理等。
同时，配以动画或视频，让学生更好地理解和记忆。
Step 6：分析汽车故障教师让学生分成小组，在提供一些典型的汽车故障案例的基础上，让学生分析故障产生的原因，并尝试给出解决办法。
Step 7：实践操作教师为学生提供一些简单的汽车维修和保养任务，如更换刹车片、更换机油等，让学生亲自动手进行操作，并进行指导和指导。
Step 8：总结和评价教师带领学生进行总结，并向学生提问，检查他们对汽车构造、工作原理以及维修保养的掌握情况。
同时，教师也可以通过小组展示、讨论和实践操作的结果来评价学生的学习效果。
扩展活动：1.带领学生参观附近的汽车修理厂或汽车展览馆，了解汽车维修和保养的实际操作和现代汽车的最新技术；2.分析并讨论当今社会面临的汽车相关问题，如汽车尾气排放、交通拥堵等，以及相应的解决办法。
探究不同车辆的构造和原理—《各种各样的车》教案
探究不同车辆的构造和原理—《各种各样的车》教案。
一、汽车汽车是人类运输工具的一个重要分支，它由发动机、传动系统、轮胎、车身、底盘等各个部分组成。
发动机是汽车的核心部件，它通过燃烧汽油或柴油来产生能量，驱动车辆运行。
传动系统包括离合器、传动轴、变速器等，它们的作用是将发动机输出的动力转化为车轮的动力。
轮胎是汽车与地面接触的唯一部分，它的性能直接影响到车辆的操控和安全性。
车身是汽车的外部框架，它起到支撑和保护车辆其它部件的作用。
底盘是汽车的基础部件，它承载着车辆的全部负载，并将它们分散到车轮上。
二、电动汽车电动汽车是一种使用电池作为动力源的汽车，它具有无污染、低噪音、高效能等特点，逐渐成为了汽车发展的重要方向。
电动汽车的构造与传统汽车有所不同，它采用了大容量电池作为能量储存装置，通过电动机转换电能为动力驱动车辆运行。
电动汽车的电池、电机、电控系统等部分都具有非常高的技术含量，需要不断地进行研究和改进。
三、燃料电池汽车燃料电池汽车是一种新型的非传统能源汽车，它使用可再生能源——氢气，通过燃料电池将氢气和氧气反应产生电能，驱动车辆运行。
燃料电池汽车的构造与电动汽车也有所不同，它需要使用燃料电池堆、氢气储罐、电池控制系统等设备，其技术难度更高，造价也较高。
燃料电池汽车的优点是环保、高效、低噪音，目前已成为了发展趋势之一。
四、自驾车自驾车是指可以自动控制路线和速度的汽车，它可以通过激光雷达、视觉传感器等设备感知周围环境，并将这些信息反馈给控制系统，使车辆能够按照预设的路线和速度行驶。
自驾车的构造和传统汽车类似，但需要增加很多高精度的传感器和控制系统，让它能够实现智能驾驶。
五、智能运输车智能运输车是指一种能够自主行驶、自主操作的车辆，其构造和传统汽车差别较大，主要增加了感知、决策、控制等模块，让它能够根据周围环境进行智能化的决策和操作。
智能运输车的分类包括自动驾驶车、无人机、等，这些车辆无论是在运输、配送、警勤等领域都具有非常广阔的应用前景。
车辆结构课程设计
车辆结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并描述车辆的基本结构组成，包括发动机、底盘、车身、电气系统等四大系统的作用及相互关系。
2. 学生能够掌握车辆各部分的名称及其功能，并了解不同类型车辆在结构上的特点。
3. 学生能够运用所学知识，分析并解释车辆简单故障的原因。
技能目标：1. 学生能够通过观察、实际操作等方式，识别并拆装车辆的部分零部件，锻炼动手能力。
2. 学生能够运用绘图或模型制作等方法，展示车辆结构的三维构造，提高空间想象力和创造力。
3. 学生能够通过小组合作，进行车辆结构的简单分析与讨论，培养团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对车辆结构产生兴趣，培养探究精神和主动学习的态度。
2. 学生在学习过程中，认识到科技发展对车辆结构的影响，增强创新意识。
3. 学生能够意识到车辆结构对环境保护的重要性，培养绿色出行的责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论联系实际，培养学生的动手操作能力和实际问题解决能力。
学生特点：六年级学生具有较强的求知欲和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，但注意力容易分散，需结合实际操作和互动讨论来提高学习兴趣。
教学要求：结合学生特点，课程设计要注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，引导他们通过观察、思考、实践来掌握车辆结构知识，并能在实际中应用。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使他们在学习过程中形成正确的价值观。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 车辆概述：介绍车辆的定义、分类及发展历程，使学生了解车辆的基本概念。
- 教材章节：第一章 车辆概述2. 车辆四大系统：详细讲解发动机、底盘、车身、电气系统的作用、构成及相互关系。
- 教材章节：第二章 车辆四大系统3. 发动机结构及原理：介绍发动机的类型、结构、工作原理，以及常见故障分析。
- 教材章节：第三章 发动机结构及原理4. 底盘结构及功能：讲解底盘的构成、作用，重点介绍传动系统、行驶系统、制动系统等。
汽车构造与工作原理教案
汽车构造与工作原理教案汽车构造与工作原理教案汽车构造与工作原理教案本模块以汽车为载体，为学生提供了接触、学习和应用现代社会常用技术的机会，可以培养学生对技术的情感与兴趣，引导学生正确理解和评价技术以及保养技术产品，从而进一步提高学生的技术素养。
本模块有4个主题组成：汽车构造与工作原理、汽车驾驶有关法规、汽车驾驶技术和汽车例行保养。
本模块的学习内容，可以使学生亲身感受日常生活中现代技术的真实存在，有利于学生体验和领悟学习技术的过程与方法、发展学生的技术实践能力、促进学生树立交通安全意识、驾驶员道德规范意识和环境保护意识；同时，还有利于渗透一定的职业教育内容。
这些对提高学生在未来社会的适应性以及培养他们终身学习的能力都是具有重要价值的。
本模块的教学，应强调让学生亲身经历汽车驾驶与例行保养的实践。
在教学过程中应注意：在指导学生学习汽车驾驶基本操作方法的同时，还应注意对其驾驶动作协调性的训练；同时，应强调进行交通安全教育。
（一）汽车构造与工作原理 [内容标准]1．了解汽车的主要构造和主要系统的作用2．了解四冲程发动机的主要构造和工作过程，理解其工作原理3．能从系统间相互协调的角度分析汽车起动、转向和制动的呈现过程4．理解汽车的进步与能源和材料的关系5．理解汽车的大量使用会给环境带来污染，了解防止和减少环境污染的有效措施[学习要求]1．汽车的主要系统了解汽车的主要系统由汽油机燃料供给系、发动机冷却系、发动机润滑系、汽油点火系、起动系、传动系、行驶系、转向系和制动系系统组成。
说出各系统的主要作用。
例如，发动机冷却系的作用是保证发动机在最适宜的温度下工作（一般为80~90oC）。
2．汽车的主要构造了解汽车是由发动机、底盘、车身及其附件、电气设备四部分组成。
说出各部分的主要作用。
例如，发动机用来提供动力，驱动汽车行驶。
3．四冲程发动机的主要构造和工作过程了解四冲程发动机由曲柄连杆机构、配气机构、汽油燃料供给系、发动机冷却系、发动机润滑系、汽油机点火系和起动系七部分组成了解曲柄连杆机构的主要组成：机体组，包括气缸体、气缸盖、机油盘，是发动机的主体骨架；活塞——连杆组，主要包括活塞、连杆，是发动机的传动机件；曲轴——飞轮组，主要包括曲轴、飞轮，是发动机储存和输出动力的机件。
车辆构造课程设计
车辆构造课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握车辆的基本构造，包括发动机、底盘、车身和电气系统的组成及功能。
2. 使学生了解不同类型车辆（如乘用车、商用车、新能源汽车）的构造特点及其工作原理。
3. 帮助学生理解汽车技术的发展趋势，以及与环保、节能相关的政策法规。
技能目标：1. 培养学生运用所学的车辆构造知识，分析并解决实际问题的能力。
2. 提高学生查阅、整理和运用汽车技术资料的能力，为后续课程学习打下基础。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对汽车工程技术的兴趣，激发他们探索汽车科技的热情。
2. 引导学生关注汽车产业发展，树立节能环保意识，为我国汽车产业的可持续发展贡献力量。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过系统讲解、实例分析和实践操作，帮助学生全面了解车辆构造知识，培养其运用所学知识解决实际问题的能力。
课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 车辆概述：介绍车辆的定义、分类、发展历程及未来发展趋势。
- 教材章节：第一章 车辆概述- 内容列举：车辆的定义与分类、世界与中国汽车工业发展历程、未来汽车发展趋势。
2. 发动机：讲解发动机的构造、工作原理及性能参数。
- 教材章节：第二章 发动机- 内容列举：发动机的类型、构造、工作原理、性能参数、排放标准。
3. 底盘：分析底盘的构造、功能及各系统的工作原理。
- 教材章节：第三章 底盘- 内容列举：传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统、悬挂系统。
4. 车身与电气系统：探讨车身结构、电气设备及其工作原理。
- 教材章节：第四章 车身与电气系统- 内容列举：车身结构、车身材料、电气设备、汽车电路、车载信息系统。
5. 新能源汽车：介绍新能源汽车的类型、构造及关键技术。
- 教材章节：第五章 新能源汽车- 内容列举：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、动力电池技术、充电设施。
根据课程目标，教学内容分为五个部分，确保科学性和系统性。
车辆专业课程设计
车辆专业课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握车辆的基本结构、工作原理及其主要性能参数。
2. 学生能够描述并分析车辆各系统（如发动机、传动系统、制动系统等）的功能和相互关系。
3. 学生能够了解并阐述车辆设计中的主要技术和材料选择。
技能目标：1. 学生能够运用专业软件或工具进行车辆简易设计和模拟分析。
2. 学生能够通过实际操作，掌握基本的车辆拆装、调试和故障诊断技能。
3. 学生能够运用所学知识，解决实际车辆工程问题，提出改进和优化方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱车辆工程专业，树立从事相关领域工作的职业理想。
2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力，培养合作解决问题的能力。
3. 培养学生关注环保、节能、安全等方面的社会责任感，形成正确的工程伦理观念。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生通过理论学习和实践操作，掌握车辆工程专业基础知识，培养解决实际问题的能力，同时注重培养学生的职业素养和社会责任感。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供了明确的方向。
二、教学内容1. 车辆概述及发展历程：介绍车辆的定义、分类及其发展历程，使学生了解车辆行业的发展趋势。
教材章节：第一章 车辆概述2. 车辆基本结构与原理：讲解车辆各系统（发动机、传动系统、行驶系统、制动系统等）的结构和原理。
教材章节：第二章至第五章3. 车辆设计及材料选择：分析车辆设计的基本要求、设计流程及主要材料选择。
教材章节：第六章 车辆设计与材料4. 车辆拆装与调试：学习车辆各部件的拆装方法、调试步骤及注意事项。
教材章节：第七章 车辆拆装与调试5. 车辆故障诊断与维修：介绍常见车辆故障的诊断方法、维修技巧及预防措施。
教材章节：第八章 车辆故障诊断与维修6. 车辆性能测试与分析：学习车辆性能测试方法、数据分析及优化措施。
教材章节：第九章 车辆性能测试与分析7. 车辆专业软件应用：掌握车辆设计、分析及仿真等软件的基本操作。
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车辆结构与原理课程设计学院：铁路工程学院学生：李宇轩学号：041514205目录1. 绪论………………………………………………………………………………错误！未定义书签。
2.城市轨道背景研究 (2)2.1城市轨道交通研究背景 (2)2.2城市轨道动力学数值研究概括 (2)3. 城市轨道交通车辆垂向动力学模型 (5)3.1车辆模型 (5)3.2程序研究流程 (8)3.3 计算参数的选取 (10)4. 转向架减震器最优参数选定（负责工作内容） (10)4.1 转向架减振器参数对减振效果的影响(方案一) (10)4.2 转向架减振器参数对减振效果的影响（方案二) (12)4.3结果分析 (13)5. 总结 (13)6.参考文献 (14)1 绪论城市轨道交通发展至今，带来的不仅是方便快捷安全和绿色，更是改变了城郊布局，拓展了城市范围，改变了商业地区分布。
与此同时，城市轨道交通也有其难以规避的困扰，比如振动和噪声污染。
因此，对于城市轨道动力学的研究从未停止过，国内外大量学者都开展了相关研究，其中以有限元为媒介对城市轨道动力学进行分析的占多数。
2.1城市轨道交通研究背景城市轨道交通是城市公共交通的心脏。
它符合可持续发展的原则，又节能绿色，特别适应于城市的交通系统。
1863年，世界上第一条地下铁在伦敦诞生，随后多个国家建成“城市铁道”、“轻轨电车”、“轻轨运输”等等。
1953年北京地铁规划伊始，国内城市轨道交通有序编织起脉络，主要城市的交通拥挤瓶颈问题得以解决。
到现在全国已有30多个城市建成或拟建成城市轨道交通，发展城市轨道交通已经成为一种刚性需求。
建立多层次、立体多元化的交通体系,是加快城镇化过程中城市可持续发展建设,促进城市经济新常态发展的必然方向。
事分两面，城市轨道交通蓬勃发展的同时问题也随之而来。
我国城市轨道交通长期处于超负荷运输状态，轮轨相互作用问题捉襟见肘。
因此，如何处理好轮轨关系，减小振动与噪声问题是近年来相关学者研究的重要课题之一。
而现有的普遍研究正确性和理论框架的完善还有待于未来实践和试验验证的不断积累与修正。
2.2 城市轨道动力学数值研究概况1992年，翟婉明创建了车辆—轨道耦合动力学理论，指出车辆系统与轨道系统并非孤立系统，两者是相互耦合、相互影响的。
为更客观地反映轮轨系统的本质应将车辆系统与轨道系统作为一个整体系统，轮轨关系作为连接纽带，进行车辆—轨道耦合动力学研究。
之后，翟婉明对轮轨动力分析模型进行了综述，并指出了各自的优缺点及适用范围。
2001年，王步康、谢友柏用有限元的方法建立半车模型，通过对轮轨系统进行动力学分析，研究了轨道的受力情况和摩擦系数对应力分布的影响，指出高频率的能量传播主要集中于轮轨之间。
2003年，汤锁二基于车辆—轨道耦合动力学理论研究结果，从轮轨接触角度出发，分析研究了列车速度及轮轨几何关系与轮轨振动的内在联系。
分析表明，在高速或提速情况下，振动与速度成线性增加关系；采取恰当的措施改善轮轨几何关系可有效减小轮轨振动。
2004年，刘林芽、雷晓燕进行了轮轨系统高频振动特性的研究，通过数值解析的方式推导计算了车轮与钢轨的振动加速度。
研究表明，在轮轨系统振动中，频率小于1300Hz时，主要以钢轨振动为主，大于1300Hz时，车轮振动占主导地位。
2007年，魏伟等通过建立车辆—轨道耦合动力学模型和三维轮对简化有限元模型分别分析了轮轨系统在时城和频域上的振动特性，并且以振动响应结果作为边界条件，对轮对噪声进行了预测。
其结果与公认的TWRNS软件计算结果具有良好的一致性，为计算轮轨噪声提供了一个新的思路。
2007年，吴天行采用车辆—轨道系统相对位移激励模型研究了轨道结构的隔振性能，模型中将车轮简化成刚性的质量，车轮与钢轨之间用线性化的接触刚度连接，通过车轮和钢轨的动柔度计算得到轮轨同的动态作用力。
2008年，Jens C.O Nielsen应用20世纪80年代末开发的DIFF软件通过计算垂向轮轨力模拟了轮轨间动力相互作用。
研究中采用了四种车辆模型，其中包含两个轮对的质量弹簧阻尼车辆模型取得的轮轨力计算结果与实测结果更为吻合，轮轨力频率和幅值都较为一致。
研究证明，DIFF软件是研究轮轨动力相互作用的一个有效工具。
2008年，万鹏借助Solidworks、ANSYS和SIMPACK软件建立了车辆系统动力学模型，对轮轨动力响应及不平顺激犹下列车运行的平稳性进行了分析，并将轮对为弹性和刚性时的仿真结果进行了对比，结果发明，轮对弹性变形效应对车辆的运行平稳性和曲线通过性能有微弱的影响。
2010年，B.Kurzeck对曲线半径介于50m～200m的曲线地段的车体(包括轮盘，轴箱，转向架及车体底板面)振动情况进行丁测试分析，并用SIMPACK软件和ANSYS软件建立车辆—轨道模型进行有限元模拟，分析了曲线地段车辆振动情况，提出了车辆振动与波磨之间的关系。
2011年，Torstensson和Nielsen等采用车辆—轨道耦合模型分析了20Hz～2500Hz频率范围内的轮机动力响应，并比较分析了弹性轮对和刚性轮对两种模型引起的轮轨振动差异，通过比较发现，由于弹性轮对的扭转作用，在一定频率范围内两种模型的振动模态及轮轨作用力有较大区别，使用弹性轮对模型更利于分析轮轨作用力。
2013年，聂宁等采用SIMPACK软件模拟分析了不同车速条件下车辆—轨道耦合系统的振动响应，其车辆及轨道的垂向振动加速度、轮轨作用力等动力指标均随车速的増加出现増大趋势[9]。
随着数值计算技术和现代计算机技术的发展，在车辆动力学上应用计算机仿真方法的优越性也日益显现，它不仅解决了试验研究的经济问题，同时也为安全性提供了保障，又缩短了研究周期。
然而，计算模型的合理性、计算方法的精度和分析方法的合理性决定了数值的有效性，计算模型从单轮二自由度模型发展到带转向架的半车四自由度模型，再到整车模型，接着到国内众多研究人员开展了大量有关于车辆—轨道耦合动力学模型，尤其是翟婉明[5]。
总体趋势是车辆模型越来越复杂，越来越广泛，需要探讨的问题也越来越深入，比如道岔区的轮轨作用问题、轮轨沉陷效应问题等。
然而事分两面，数值仿真不仅受制于模型及算法的正确性，而且受制于模型规模刚性程度与数值计算精度或收敛性的矛盾，以及针对性与通用性的矛盾和频域分析与时城分析的特点等等。
因此需要针对不同研究对象合理的选取模型。
车辆动力学仿真分析是研究车辆动力学特征的重要手段之一，就国际上著名的软件：Medyna，Simpack，ADAMS ，Vampire，Voco ，Nucars等这些来看，多年来国内外铁路科技人员在这个方面做的大量的理论和试验验证工作可见一斑。
这些软件都有良好的用户界面及数值前后处理功能，并采用多刚体动力学的方法建模。
此外，为了可分析车辆在实际弹性轨道上运行的安全性和舒适性，在国内，西南交通大学基于车辆一耦合动力学理论编写了大型动力学仿真软件TTSIMLW，上海铁道大学编写了VTSD软件。
同时，一些研究人员也采用Matlab/Simulink软件对车辆进行建模。
周劲松基于Matlab/Simulink图框化的系统描述平台，建立了五车连挂及三车铰接的非线性车组动力学模型，沈钢就基于Matlab软件工具，开发了车辆动力学继承仿真系统和通用工具箱。
3 城市轨道交通车辆垂向动力学模型 3.1车辆模型本文仅研究客车车辆。
根据车辆的实际情况，建立如图2.1所示的车辆垂向动力学物理模型。
图2.1 车辆垂向动力学模型对于车辆模型，车辆被模拟成一个以速度v 运行于轨道结构上的多刚体系统，完整地反映了车体质量(Mc)及其点头惯量（Jc ），前后转向架构架质量(Mt)及其点头惯量（Jt ），各轮对质量(Mw)，以及一系悬挂刚度(Kpz)和阻尼(Cpz)、二系悬挂刚度(Ksz)和阻尼(Csz)。
在客车模型中，考虑车体的沉浮(Zc)和点头(βc)运动，前后构架的沉浮(Zt1，Zt2)和点头(βt1，βt2)运动，以及四个轮对的垂向振动(Zw ，i=1～4)，共十个自由度。
十个自由度上的振动方程如下： (1) 车体垂向运动()()121222c c sz t t c sz t t c c M Z C Z Z Z K Z Z Z M g -+--+-= (2-1)(2) 车体点头运动()()2121220c c sz c t t c c sz c t t c c J C l Z Z l K l Z Z l βββ------= (2-2)(3) 前转向架构架垂向运动()()()()11121112122t t sz c t c c pz w w t sz c t c c pz w w t t M Z C Z Z l C Z Z Z K Z Z l K Z Z Z M gββ----+-----+-= (2-3)(4) 前转向架构架点头运动()()1211211220t t pz t w w t t pz t w w t t J C l Z Z l K l Z Z l βββ------= (2-4)(5) 后转向架构架垂向运动()()()()22342234222t t sz c t c c pz w w t sz c t c c pz w w t t M Z C Z Z l C Z Z Z K Z Z l K Z Z Z M gββ----+-----+-= (2-5)(6) 后转向架构架点头运动()()2432432220t t pz t w w t t pz t w w t t J C l Z Z l K l Z Z l βββ------= (2-6) (7) 第一轮对垂向运动()()11111111122w w pz t w t t pz t w t t tz w w tz M Z C Z Z l K Z Z l K Z M g K I ββ------+=+(2-7)(8) 第二轮对垂向运动()()21211212222w w pz t w t t pz t w t t tz w w tz M Z C Z Z l K Z Z l K Z M g K I ββ------+=+(2-8)(9) 第三轮对垂向运动()()32322323322w w pz t w t t pz t w t t tz w w tz M Z C Z Z l K Z Z l K Z M g K I ββ------+=+(2-9)(10)第四轮对垂向运动()()42422424422w w pz t w t t pz t w t t tz w w tz M Z C Z Z l K Z Z l K Z M g K I ββ------+=+(2-10)为了便于在Matlab 中进行数值运算，可以将上述的方程写成矩阵形式，该系统的动力学方程最终可写为：[]{}[]{}[]{}{}M Z C Z K Z Q ++= (2-22)其中， [M] —系统广义质量矩阵； [C] —系统阻尼矩阵；[K] —系统刚度矩阵；{Q} —系统广义力向量；{Z} —系统广义位移向量；车辆振动模型数学模型的矩阵表达如下： (1) 质量矩阵[M][]{}cc t t t tw w w w M diag M J M J M J M M M M =(2) 阻尼矩阵[C][]22220000000020000002000000002000000200000000200000000000000000000----+-----+--=----sz sz sz sz c sz c sz csz sz c pz szpz pz pz t pz t pz tszsz cpz szpz pzpz t pz t pz t pz pz t pz pz pz tpz C C C C l C l C l C C l C C C C C l C l C l C C l C C C C C C l C l C l C C l C C C l C 0000⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦pz pz t pz pzpz tpz C C l C C C l C(3) 刚度矩阵[K][]22220000000020000002000000002000000200000000200000000000000000000----+-----+--=----sz sz sz sz c sz c sz csz sz c pz szpz pz pz t pz t pz tszsz cpz szpz pz pz t pz t pz t pz pz t pz pz pz tpz K K K K l K l K l K K l K K K K K l K l K l K K l K K K K K K l K l K l K K l K K K l K 0000⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦pzpz t pz pzpz tpz K K l K K K l K(4) 广义力向量{Q}和广义位移向量{Z}{}()()()()12340002222⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎪⎪+⎪⎪+⎪⎪⎪⎪+⎪⎪+⎪⎪⎩⎭c t t w w w w M g M g M g Q M g p t M g p t M g p t M g p t {}11221234c c t t t t w w w w Z Z Z Z Z Z Z Z βββ⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭ 式中，l C 为车辆定距之半（m ）；l t 为转向架固定轴之半（m ）；p i （t ）为单侧车轮的轮轨垂向作用力（i=1~4）。