车辆系统动力学试题及答案

西南交通大学研究生2009－2010学年第( 2 )学期考试试卷

课程代码 M01206 课程名称 车辆系统动力学 考试时间 120 分钟

阅卷教师签字：

答题时注意：各题注明题号，写在答题纸上（包括填空题）

一． 填空题（每空2分，共40分）

1．Sperling 以 频率与幅值的函数 ，而ISO 以 频率与加速度的函数 评定车辆的平稳性指标。 2．在轮轨间_蠕滑力的_作用下,车辆运行到某一临界速度时会产生失稳的_自激振动_即蛇行运动。 3．车辆运行时，在转向架个别车轮严重减重情况下可能导致车辆 脱轨 ，而车辆一侧全部车轮严重 减重情况下可能导致车辆 倾覆 。

4．在车体的六个自由度中，横向运动是指车体的横移、 侧滚 和 摇头 。 5．在卡尔克线性蠕滑理论中，横向蠕滑力与 横向 蠕滑率和 自旋 蠕滑率呈相关。

6．设具有锥形踏面的轮对的轮重为W ，近似计算轮对重力刚度还需要轮对的 接触角λ 和 名义滚动圆距离之半b 两个参数。

7．转向架轮对与构架之间的 横向定位刚度 和 纵向定位刚度 两个参数对车辆蛇行运动稳定性影 响较大。

8． 纯滚线距圆曲线中心线的距离与车轮 的_曲率_成反比、与曲线的_曲率_成正比。

9．径向转向架克服了一般转向架 抗蛇行运动 和 曲线通过 对转向架参数要求的矛盾。 10．如果两辆同型车以某一相对速度冲击时其最大纵向力为F ，则一辆该型车以相同速度与装有相同缓冲器

的止冲墩冲击时的最大纵向力为_21/2F _，与不装缓冲器的止冲墩冲击时的最大纵向力为_2F_。

院 系 学 号 姓 名

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5．什么是稳定的极限环？

极限环附近的内部和外部都收敛于该极限环，则称该极限环为稳定的极限环。 6．轨道不平顺有几种？各自对车辆的哪些振动起主要作用？

方向、轨距、高低（垂向）、水平不平顺。方向不平顺引起车辆的侧滚和左右摇摆。轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。高低不平顺引起车辆的垂向振动。水平不平顺则引起车辆的横向滚摆耦合振动。

三．问答题 （每题15分，共30分）

1．已知：轮轨接触点处车轮滚动圆半径r ，踏面曲率半径R w ，轨面曲率半径R t ， 法向载荷N ，轮轨材料的弹性模量E 和泊松比o 。试写出Hertz 理论求解接触椭圆

长短半径a 、b 的步骤。P43-P44

根据车轮滚动圆半径、踏面在接触点处的曲率半径、钢轨在接触点处的曲率半径得到A+B 、B-A ，算得cos β，查表得到系数m 、n ，然后分别根据钢轨和车轮的弹性模量E 和泊松比σ，求得接触常数k ，得出轮轨法向力N ，然后带人公式求得a 、b 。 2． 在车辆曲线通过研究中，有方程式

()W f r y f w O W μψλ212

1

2

222

*

11=⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ 二．简答题 （每题5分，共30分）

1．与传统机械动力学相比，轨道车辆动力学有何特点？ 2．轮轨接触几何关系的计算有哪两种方法，各有何优缺点？

解析和数值方法。数值方法可以用计算机，算法简单，效率高，但存在一定误差；解析方法是利用轮轨接触几何关系建立解析几何的方式求解，比较准确，但是计算繁琐，方法难于理解。

3．在车辆系统中，“非线性”主要指哪几种关系？

轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑关系非线性、车辆悬挂系统非线性 4．怎样根据特征方程的特征根以判定车辆蛇行运动稳定性？。

根据求出的特征根实部的正负判断车辆蛇行运动的稳定性，当所有的特征根实部均为负时，车辆系统蛇行运动稳定，存在特征根为零或者负时，车辆系统的蛇行运动不稳定。

（1）该式中，等号处分别为＜、＝和＞情况下，代表车辆的哪三种状态？

<代表车辆过曲线时不存在滑动；=代表车辆过曲线时，刚好不存在滑动；>代表车辆出现滑动—蠕滑—滑动—蠕滑的周期变化。

（2）该式中，等号左端两项和右端的一项分别代表哪三个物理量？

左端第一项代表纵向蠕滑力、第二项代表横向蠕滑力，右端一项代表了轮轨法向力。（3）该式中μ、W、λ和r0为何种参数？

μ为轮轨滑动摩擦系数，W轮对重量，λ轮轨接触角，r0为车轮名义滚动半径。

（4）画出示意图分析轨道两个输入与该式代表的车辆曲线通过性能的关系以衡量其车辆参数设计的优劣？

我想到的是P133-137处有关影响过曲线因素的讨论，分为无摇头约束转向架、刚性转向架、和转向架式车辆。前两者都用到了上述公式的讨论。

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