铁道车辆系统静动力学课程教学大纲
2005 2006车辆系统动力学实验大纲
《车辆系统动力学》(022006)实验教学大纲学科部(系):车辆工程系执笔人: 王树凤审核人:张为春一、课程基本情况:1开课基本情况《车辆系统动力学》课程教学计划总学时为24学时、教学计划实验学时为4学时、实际可开出实验学时为4学时；不是独立设课。
2所属类型及服务专业《车辆系统动力学》是车辆工程本科专业的一门专业课。
3本大纲修订时间：2007年3月03日二、实验教学目的和要求：本实验课是《车辆系统动力学》课程的组成部分，由于该课程不仅要介绍汽车的动力性、制动性、操纵稳定性等性能，使学生了解和掌握汽车的基本性能原理；而且还要介绍计算机仿真分析，通过使用计算机进行仿真，使学生对所学的理论知识有更深入的理解。
本实验课是计算机仿真知识与操纵稳定性理论知识的综合运用。
本实验课的目的：使学生理解线性二自由度汽车操纵稳定性的模型，以及稳态特性、瞬态响应的基本概念，提高学生的理论知识水平，使学生掌握如何利用计算机仿真的方法进行分析，培养学生的动手能力，提高学生的科研素质。
要求：该实验要求学生独立完成，利用计算机软件建立车辆的数学模型，对其进行操纵稳定性能分析，并绘制相应的曲线图，通过修改主要参数，分析其对性能的影响。
三、学时分配及实验项目表本课程实验共安排4学时，其中4学时为必选实验，教学计划要求学生完成实验学时数为4四、实验方式和要求主要在计算机上应用软件进行操纵稳定性仿真分析。
要求如下：1、掌握MATLAB的基本操作命令；2、学会使用MATLAB建立操纵稳定性的数学模型；3、学会绘制性能曲线图；4、通过修改参数，分析不同参数对性能的影响；5、比较仿真结果与理论结果是否一致。
五、实验课的考核：考核方式：指导老师根据学生的实验态度、操作技能和实验结果的完成情况综合评定成绩。
评分标准：根据实验要求，评分标准分为优秀、良好、中等、合格、不合格。
优：考勤全勤；软件操作熟练，能正确的建立数学模型，并绘制相应的曲线图，能正确分析各参数对性能的影响，并说明原因，实验报告书写工整、内容完整。
《车辆系统动力学》教学大纲
《车辆系统动力学》教学大纲《车辆系统动力学》教学大纲Primary theories of V ehicle system dynamics课程编号：适用专业：铁道机车车辆课程层次及学位课否：必修课总学时：32 学分数：2执笔者：任尊松金新灿一、课程性质和任务本课程主要面向本科三年级学生开设，其目的是让学生从动力学角度了解、掌握铁道车辆动力学基本理论和准则。
由于车辆的运行性能主要决定于悬挂装置中诸如弹簧和各种弹簧元件、减振器、弹簧支承以及各种拉杆、定位装置等的结构型式的选择是否合理，设计参数是否选用恰当；因此，本课程将围绕采取哪些措施来提高或获得车辆系统优良的动力学性能来讲解。
二、内容简介和学时分配第一章概论（2课时）§1-1 研究内容和目的（20分钟）§1-2 车辆动力学研究与实践（30分钟）§1-3 铁路发展趋势（15分钟）§1-4 我国铁路高速技术发展（20分钟）§1-5 铁道部技术引进与动车组（15分钟）重点：铁道车辆动力学研究目的和世界轮轨铁路发展趋势第二章世界轮轨高速（2课时）§2-1 世界轮轨高速铁路（40分钟）§2-2 高速列车十大关键技术（60分钟）重点：高速列车的高性能转向架技术、牵引与制动技术、轻量化技术等难点：自动控制监测与诊断技术第三章车辆动力性能与评判标准（2课时）§3-1 车辆运行安全性及其评估标准（50分钟）§3-2 车辆运行品质及其评估标准（50分钟）重点：GB5599-1985中关于脱轨系数、减载率、轮轨横向力等安全性指标和舒适性指标的限定标准。
难点：脱轨系数、减载率求解公式推导。
第四章车辆系统动力学结构模型（2课时）§4-1 车辆系统基本结构（25分钟）§4-2 车辆系统振动自由度（35分钟）§4-3 车辆系统数学模型（40分钟）重点：车辆定距、轴距、车轮名义半径、车轮踏面、轮缘等基本概念和车辆运动自由度定义。
铁道车辆系统动力学
2.2 安全性评定标准
一、车辆抗倾覆稳定性及其评估标准：
（一）倾覆系数及评估标准：
倾覆系数：D
Pd P2 ' P 1' Pst P2 ' P 1'
GB 5599-85规定“试验鉴定车辆的倾覆系数应满足下列要求：
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
地板面上布置测点
9-85 客车测点
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
<1m
底架中梁下盖板上布测点
后转向架中心
前进方向
前转向架中心
GB5599-85 货车测点
2.2 平稳性评定标准
五、客车在曲线上舒适性及其指标：
（二）曲线限速及提速措施： 摆式列车
Vh
h hd ht R
11.8
km/h
2.2 平稳性评定标准
五、客车在曲线上舒适性及其指标： （三）车辆通过缓和曲线时的舒适度标准： 我国铁路铁路设计标准规定：
（1）一般线路： V
max
2.1 铁道车辆动力学性能概述
4. 相关标准
[4] UIC 518 铁路车辆动力学性能、行车安全性、轨 道疲劳和运行品质的试验及验收； [5] UIC513 铁道车辆旅客振动舒适性评定指南; [6] AAR M-1001 新造货车运用性能的试验和分析 ； [7] EN 14363 铁路应用— 铁路机车车辆运行特性验 收试验— 运行特性试验和静态试验 UIC国际铁路联盟；AAR 美国铁路协会。
2
2
单增 单减
0.5-5.4
5.4-26
单增
单减
>26
铁道车辆动力学课件
CONTENTS 目录
• 铁道车辆动力学概述 • 铁道车辆动力学的基本原理 • 铁道车辆动力学分析方法 • 铁道车辆动力学性能评价 • 铁道车辆动力学优化设计 • 铁道车辆动力学未来展望
CHAPTER 01
铁道车辆动力学概述
定义与特点
定义
铁道车辆动力学是研究铁道车辆 在运行过程中受到的力及其对车 辆运动性能的影响的学科。
新技术的应用
磁悬浮技术
利用磁悬浮技术，实现列车与轨道的无接触运行，大幅提高运行 速度和稳定性。
无人驾驶技术
通过引入先进的传感器和控制系统，实现列车自动驾驶和智能调度 ，提高运输效率和安全性。
智能监测与诊断技术
利用大数据和人工智能技术，实现对车辆状态的实时监测和故障诊 断，提高车辆维护和检修效率。
智能化的发展
振动分析
研究弹性体的振动特性和稳定性，包括模态分析和响应计算。
车辆系统动力学
车辆动力学
研究车辆在轨道上的运动规律和性能，包括稳定性、安全性、舒适性和曲线通过 性能等。
车辆系统分析
综合考虑车辆、轨道、牵引供电、信号与控制等多个子系统的相互作用，进行系 统分析和优化设计。
CHAPTER 03
铁道车辆动力学分析方法
特点
涉及多种复杂因素，如车辆-轨道 耦合、悬挂系统、气动效应等， 需要综合考虑动力学、机械、材 料科学等多个领域的知识。
铁道车辆动力学的重要性
1 2 3
提高列车运行安全性和稳定性
通过优化车辆动力学性能，可以减少车辆运行过 程中的颠簸和振动，提高乘客舒适度，同时降低 事故风险。
提高运输效率
良好的车辆动力学性能可以提高列车的加速、减 速和曲线通过能力，缩短旅行时间，提高运输效 率。
铁道车辆动力学基本认识
2
h)
h(X)
功率谱密度：
2 hi
hi
每个成份的方差还与频率间隔有关，功率谱轨密道度可x消除偶然性。
每个成份的方差与有效值的平方是相等的，而幅值又是有效值的 2 倍
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
locked slip region
横向也是一样
(为什么有一块滑动区?)
z
由此产生的蠕滑力与蠕滑率成正比
x z
当切应力超过法向应力与摩擦系数之积,
由此而进入滑动区.
locked slip region
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
220km/h 220km/h
20km/h
20km/h
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
临界速度
9
蛇行运行是衰减还是发散的分界点 线性临界速度: VA,HOPF分叉点 非线性临界速度: VB,拐点 实际临界速度: VA~VB, 与初始状态决定
轨道车辆动力学内容
16
车辆系统动力学分析
线性系统分析
非线性系统分析
静平衡位置
+静平衡位置
抗干扰能力+平稳性
频 域 谱 密 度 方 差 分 析
极限环计算
曲线/任意线路通过
抗干扰能力+平稳性
随 机 激 励
列车空气动力学概论教学大纲
列车空气动力学概论教学大纲《列车空气动力学概论》教学大纲课程的基本描述课程名称列车空气动力学概论【单击此处输入英文课程名称】课程编号20CL0212考核方式考查课课程性质专业方向课适用专业车辆工程系参考教材理论田红旗.列车空气动力学.中国铁道出版社，第一版，2007实训张英朝.汽车空气动力学数值模拟技术.北京大学出版社，2011 总学时32学时理论学时24学时实训学时8学时0学时学分2学分开课学期第5学期前导课程高等数学、理论力学后续课程车辆动力学软件原理及应用课程说明2.1课程的地位与任务《列车空气动力学概论》是车辆工程专业的一门专业选修课，课程目标在于培养学生具备进行列车空气动力学分析的的基本知识和基本手段。
课程任务要求具体如下：1、学生通过学习该课程，应能掌握流体力学的基本知识、影响列车运行的空气动力学因素以及空气动力学基础知识；2、掌握列车空气动力学研究手段，数值分析方法，了解列车空气动力学分析在高速列车外形设计中的地位与作用，进而具有综合运用所学的知识，研究改进或开发新的列车外形的能力。
2.2课程教学目标能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决车辆系统复杂工程问题。
具备解决车辆系统复杂工程问题所需的工程基础知识和技能。
2.3学时分配学时数要与下面内容中的学时分配数相一致。
章次标题理论学时实训学时任务一绪论任务二流体静力学任务三流体动力学任务四理想不可压缩流体平面位流任务五粘性流体及边界层理论任务六列车空气动力学问题任务七专题讨论总学时2.4课程的主要特点本课程是车辆工程专业的一门专业选修课，课程目标在于培养学生具备进行列车空气动力学分析的的基本知识和基本手段。
2.5教学方法1．采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精”为原则，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。
2．在教学内容上，系统讲授流体力学、空气动力学的基本理论、基本知识和基本方法，使学生能够系统掌握用于解决列车空气动力学问题的专业基础知识。
《铁道概论》课程标准
13级机车车辆专业、动车组检修专业《铁道概论》课程标准1 前言1.1课程的性质本课程是铁道机车车辆、动车组检修专业的专业基础课程。
通过本课程的学习，使学生能够全面地了解铁路运输系统的相关知识，主要包括：铁路线路、车站、铁路车辆、通信信号与铁路运输。
《铁道概论》为机车车辆专业的学生提供了一个全面了解铁路系统的机会，通过学习这门课程，学生可以对铁路系统有一个全局的认识，从而了解自己专业的概况与地位，为今后的专业学习打下知识与兴趣基础。
1.2设计思路《铁道概论》以理论教学为主，现场参观为辅助手段，以多媒体教学的方式授课，主要内容是整个铁路运输系统的构成，及各个组成部分的作用。
利用真实的工程图片与影片打破理论教学的单调与枯燥，以此培养学生上课的兴趣与积极性，安排学生在理论学习之后进行实地参观，从而加深对课堂内容的理解与记忆。
本门课程建议学时为30学时。
2 课程目标通过任务引领型的项目活动，使学生能准确描述铁路运输系统的组成、特点及作用；能够准确地位自己所学专业定位；形成善于分析、勤于思考、自主学习、概括汇总的学习能力。
2.1知识●掌握铁路线路的等级，平面与纵断面，以及轨道的组成；●掌握车站的分类以及中间站、区段站、编组站的作用；●掌握铁路车辆的分类与车辆的基本构造；●掌握机车车辆与动车组的构造与基本维修知识；●掌握铁路信号的作用、分类与设备；●掌握铁路运输的条件与内容；●掌握重载列车与重载铁路线路技术的基本知识。
2.2技能●能准确地为自己所学专业定位；●有能力参加铁路知识竞赛；●能够准确全面地应付用人单位的基本面试内容。
2.3态度●培养学生自主学习、汇总概括的能力；●2)培养学生细心思考及发现问题的能力。
3 课程内容和要求4.1教材编写●教材应按照课程标准编写，要充分体现项目引领、任务驱动课程的理念；●教材应按照完成城轨车辆总体结构和各部分结构检查等工作领域的各项工作任务的需要以及实际工作岗位的操作规程，并结合职业技能鉴定要求组织教材内容；教材中引入必需的理论知识和实际操作的内容，做到理论联系实际；●教材内容的表述应精准和科学；●教材内容应体现先进性、通用性、实用性，要将本专业新技术、新设备、新工艺、新材料纳入教材，使教材更贴近本专业的发展和实际需要。
汽车系统动力学教学大纲
汽车系统动力学教学大纲汽车系统动力学教学大纲引言：汽车系统动力学是汽车工程领域中的重要学科之一。
它研究汽车的动力学性能，包括车辆的悬挂系统、转向系统、制动系统等。
本文将介绍汽车系统动力学教学的大纲，旨在帮助学生全面了解汽车系统动力学的基本原理和应用。
一、课程概述汽车系统动力学课程是汽车工程专业的核心课程之一，主要介绍汽车的动力学性能与操控特性。
通过本课程的学习，学生将能够掌握汽车系统动力学的基本原理和应用，为日后从事汽车工程相关领域的工作打下坚实的基础。
二、教学目标1. 理解汽车系统动力学的基本概念和原理；2. 掌握汽车悬挂系统、转向系统、制动系统等的设计和调整方法；3. 能够分析汽车动力学性能，并提出相应的改进措施；4. 培养学生的实际动手能力和团队合作精神。
三、教学内容1. 汽车系统动力学基础知识a. 车辆坐标系和参考系b. 汽车运动学和动力学基本方程c. 车辆的质量和惯性特性d. 车辆悬挂系统的结构和工作原理2. 汽车悬挂系统动力学a. 悬挂系统的类型和分类b. 悬挂系统的参数对车辆动力学性能的影响c. 悬挂系统的调整和优化方法3. 汽车转向系统动力学a. 转向系统的结构和工作原理b. 转向系统的参数对车辆操控性能的影响c. 转向系统的调整和优化方法4. 汽车制动系统动力学a. 制动系统的结构和工作原理b. 制动系统的参数对车辆制动性能的影响c. 制动系统的调整和优化方法5. 汽车系统动力学的实验与仿真a. 汽车系统动力学实验的设计和实施b. 汽车系统动力学仿真软件的应用四、教学方法1. 理论授课：通过课堂讲解，向学生传授汽车系统动力学的基本理论知识；2. 实验教学：组织学生进行汽车系统动力学实验，培养学生的动手能力和实践能力；3. 仿真教学：利用计算机仿真软件，模拟汽车系统动力学的运动过程，帮助学生理解和分析实际问题；4. 讨论与案例分析：组织学生进行小组讨论，分析实际案例，培养学生的团队合作和问题解决能力。
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《铁道车辆系统静/动力学》课程教学大纲
课程代码: 0803715026
课程名称：铁道车辆系统静/动力学
英文名称：Rolling Stock Systerm Static & Dynamics
总学时：32 讲课学时：32
学分：2
适用对象: 车辆工程专业
先修课程：计算机语言、工程力学、城市轨道车辆工程
一、课程性质、目的和任务
铁道车辆系统静/动力学是城市轨道车辆专业方向的一门专业理论课。
其目的是使学生掌握铁道车辆静力学以及铁道车辆动力学的基本理论和计算方法。
通过本课程的学习，学生可以掌握铁道车辆静力学、动力学分析和计算方法，为从事铁路客车和城市轨道交通车辆的制造、维护、测试等工作打下良好的基础。
二、教学基本要求
本课程内容包括两部分。
车辆静力学内容包括有限单元法的基本原理和方法，作用在车辆及其零部件上的载荷，车辆主要零部件的有限单元法计算。
车辆动力学内容包括引起车辆振动原因，铁道车辆安全、平稳运行的条件和评定标准，铁道车辆系统的垂直振动和横向振动的原理和分析，铁道车辆蛇行运动稳定性。
学完本课程应达到以下基本要求：1．掌握有限单元法的基本原理和方法。
2．掌握作用在铁道车辆及其零部件上的载荷。
3．掌握车辆主要零部件的有限单元法计算方法。
4．掌握铁路车辆安全、平稳运行的条件和评定标准。
5．掌握引起车辆振动原因和车辆振动的基本形式。
6．熟练分析铁道车辆蛇行运动稳定性。
7．熟练掌握铁道车辆系统的垂直振动和横向振动的原理和分析。
三、教学内容及要求
1．有限单元法基本原理部分
掌握有限单元法的解题思路，掌握单元刚度矩阵、坐标变换、结构刚度矩阵的建立，掌握载荷处理和约束处理的方法，掌握解题的具体步骤。
2．作用在铁道车辆及其零部件上的载荷部分
掌握作用在铁道车辆上、作用在车体上及作用在转向架上的载荷。
3．车辆主要零部件的有限单元法计算部分
了解客车车体钢结构的计算，了解转向架构架的计算，并且会进行计算结果整理。
4．车辆振动引论部分
了解本课程的性质和任务；掌握车辆振动基本概念与振动形式，掌握引起车辆振动的原因等基本知识。
5. 车辆的垂向振动部分
掌握分析车辆振动的基本方法，掌握具有一系弹簧装置车辆的自由振动和强迫振动理论和分析方法，掌握具有两系弹簧装置车辆的自由振动和强迫振动理论和分析方法。
6．车辆的横向振动部分
掌握车体横向自由振动和强迫振动理论和分析方法。
7．车辆蛇行运动稳定性部分
掌握车辆蛇行运动和蠕滑基本概念，掌握自由轮对在蠕滑力作用下的蛇行运动，了解转向架蛇行运动，了解车辆蛇行运动稳定性的分析方法，掌握影响车辆蛇行运动稳定性的因素。
5．车辆运行安全性和平稳性部分
掌握车辆运行平稳性及其评定标准，掌握车辆运行安全性及其评定标准以及，了解防止车辆脱轨和倾覆的安全措施。
四、实践环节
本课程实践环节可以课后专门安排上机时间进行简单有限单元法计算程序练习，不占用本课程课时。
五、课外习题及课程讨论
为达到本课程的教学基本要求，课外习题不应少于20题，课程讨论不少于5次。
六、教学方法与手段
本课程采用板书方式进行课堂教学。
七、各教学环节学时分配
八、考核方式
本课程为考查课程，期末考试采用闭卷笔试。
学生的课程总评成绩由平时成绩（占20%）和期末考试成绩两部分构成，平时成绩由出勤、作业、课堂测验、学习主动性等组成。
九、推荐教材和教学参考书
教材：《车辆系统动力学》，任尊松编著，中国铁道出版社，2007。
参考书：《铁道车辆动力学与控制》，陈泽深，王成国编著，中国铁道出版社，2004。
大纲制订人：耿烽
大纲审定人：王书林
制订日期：2010年5月。