机车车辆技术参考题目(DOC)

《机车车辆技术》思考题第2章驱动技术及传动装置(已包含第7章的传动装置结构)⏹1) 蒸汽机车、内燃机车和电力机车各自有何特点？⏹2）内燃机车的传动装置有哪些，各自有何特点？⏹3）电力机车的传动装置有哪些，各自有何特点？⏹4）机车驱动装置有哪些，各自有何特点？答：1）蒸汽机车是利用蒸汽机把煤的热能变成机械能而运行的一种机车。

(功率可达到1500kW-总效率相当低仅有6~8%-消耗宝贵的初级能源煤和油维护成本高;整备后的运用里程很短;不清洁清洁,操作困难;起动和加速特性差)内燃机车是以内燃机为动力，通过传动装置驱动车轮的机车，铁路最广泛应用的机车全世界约有15万台内燃机车投入运用,机车功率覆盖了从20kW~6000kW的很宽的范围，内燃机车效率较高、机车整备时间短，持续工作时间长，用水量少，适用于缺水地区。

电力机车是从接触网获取电能，用牵引电动机驱动的机车，是非自带能源式的机车，能耗低，不用燃油，无废气，噪声低, 环境更友好，如采用再生制动, 还可进一步节能，在部分载荷时及具有高效率，由于不用携带燃油,也没有热工机械,因此质量更轻.或者说在同样质量上,具有更大功率(最大可达到其2倍)，维护费低50%, 因为柴油机的维护成本很高.总体而言,电力机车购置费比内燃机车更便宜，缺点:-固定设施投资很大, 如电网,电站, 等等.。

2）机械传动、液力传动和电力传动内燃-机械传动机械传动装置：可传递的功率有限，主要用于小功率内燃机车。

液压静力:利用液体压力能工作，一台液压泵(轴向柱塞泵)与柴油机相连，产生高压流体，并通过导管流入液压马达(轴向柱塞马达)，再利用锥形伞齿轮箱推动轮对。

这一系统具有很好的传递特性，但传递的功率有限，因此这种静压传动装置仅在一些小型调车机车上得到运用液力机械:用于液压动力传动换能器的起动阶段，在更大的速度范围内，通过相应的机械联轴器和齿轮箱变速传送动力。

主要用于短途轻型客车（如DMU），这种车辆大多都采用自动液力机械传动装置，它最初由大巴客车使用液压动力: 通过液压传动箱、或后置变速箱、以及万向轴和车轴齿轮箱，将发动机的功率传递到轮对上。

通常会将同一个转向架上的两个轮对用一根万向轴联接起来内燃-电力传动装置: 内燃机车采用电力传动系统将功率传递到轮对，使用柴油机驱动发电机产生驱动电流，提供给牵引电机，通过牵引电机再转换成机械能，再通过变速箱传递给轮对。

缺点在于反复的能量转换，使得传动系统的质量增大，纯直流驱动尤其如此，因此对给定的轴重，机车的功率会受到限制。

3）直流传动系统：直-直电力传动系统（调速性能优良，系统简洁。

直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。

受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。

）交-直电力传动系统（采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。

适用于大功率机车）交流传动系统：采用交流牵引电机，彻底克服了直-直系统的不足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好，良好的粘着性能，适用于大功率，控制系统复杂4）按牵引电动机悬挂方式的不同，驱动装置的结构也不同。

轴悬式（半悬挂式）牵引电动机的驱动装置最简单，为一对大小齿轮，小齿轮固装在牵引电动机输出轴端部，大齿轮固装在车轴上，大小齿轮啮合，牵引电动机驱动车轮回转，并在轮周上产生牵引力。

全悬挂牵引电动机的驱动装置较为复杂（参见牵引电动机悬挂），驱动装置通常为一级齿轮减速装置，必要时也可采用两级减速。

第3章 制动技术 ⏹ 1）根据制动能量的转移方式，制动系统分哪几类？(热能和电能)⏹ 2）根据制动力形成方式，制动系统分哪几类？(粘着和非粘着)⏹ 3）根据制动信号的传递介质，制动系统分哪几类？(空气、液压、电气)答：1）电阻制动：在制动过程中牵引电机转变为发电机所产生的电流通过电阻发热消耗掉其能量转换方式是动能—电能—热能旋转涡流制动：通过电磁感应作用产生电磁阻力，将列车的动能转化为热能而是现实制动非黏着制动。

摩擦制动：其中有踏面（闸瓦）制动方式和盘形制动，踏面（闸瓦）制动方式是通过闸片去摩擦踏面，产生制动力（力矩）。

盘形制动又分为轮盘和轴盘，其原理是制动夹钳作用去摩擦制动盘产生制动力（力矩）。

二者均是动能转换为热能。

磁轨制动：通过磨耗片摩擦钢轨产生制动力，为非黏着制动再生制动：能源再生，经济节能环保。

技术复杂，反馈回电网的电能受电网电压的限制，且只能用于由电网供电的电力机车和电动车组。

2）制动力矩由轮轨之间的接触力传递—粘着制动（踏面制动，盘形制动，利用电机进行制动，液力制动）制动力矩与轮轨之间的接触无关—非粘着制动（磁轨制动，涡流制动）3）空气制动控制系统：空气制动机，以压力空气作为制动信号传递介质和制动力控制介质的制动控制系统。

液压：液压控制系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油电气指令制动控制系统：以电气信号来传递制动信号的制动控制系统。

第4章 铁道车辆导向原理⏹ 1) 已知:① LM 踏面的等效锥度为0.1;② 滚动圆横向跨距之半b=1.493/2=0.7465m;③ 车轮半径为 0.840/2=0.42m;④ 轮轨间隙y=10mm; (y=0.01m).计算:① 由轮对蛇行运动波长和90km/h(化为m/s)速度下的蛇行频率.② 该车轮不碰轮缘能纯滚通过的最小曲线半径。

提示(国际单位)：解：(1)Lw=2*3.14*1.77068=11.125fw=2.247(2)R=313.53m002λπωbr L =ωωL V f /=y br R λ0=⏹ 2)自导向转向架和迫导向转向架分别是根据什么原理来改善导向功能的？各自有何特点？答：自导向转向架：自导向转向架依靠轮轨间蠕滑力进行导向的，利用进入曲线时轮轨间产生的蠕滑力，通过转向架自身导向机构的作用使转向架的前后自导向机构的作用是使车辆通过曲线时，同一转向架前后两轮对呈八字形，其摇头角大小相等，方向相反，通过蠕滑力的作用使转向架上两轮对趋于径向位置。

迫导向转向架：利用车辆通过曲线时转向架相对车体所做的摇头角位移，迫使轮对趋于径向位置。

第5章：铁道车辆动力学基础⏹ 1) 曲线半径R=300m ，超高h=120mm ；要使准轨车辆以均衡速度通过该曲线，车速应为多少？如果准轨车辆是以70mm 欠超高情况通过该曲线，请问车速是多少？如果准轨车辆以50mm 过超高情况通过该曲线，请问车速是多少？[提示：dh h RV +=28.11] (V 单位km/h; R 单位m; h 和dh 单位mm) 解：a. 11.8*V 12/300=120 V1≈55.23 (km/h)b. 11.8*V 22/300=120+70 V2≈69.50(km/h)c. 11.8*V 32/300=120-50 V3≈42.19(km/h)⏹ 2) 我国的准轨客车转向架能否通过欧洲的道岔？为什么？采取什么措施才能使我国准轨客车转向架既能通过中国道岔又能通过欧洲道岔？[提示：中国查照间隔A=1391mm, 护背距离B=1348mm;欧洲查照间隔A=1398mm, 护背距离B=1355mm;假设中国准轨转向架轮对内侧距D=1353(-2,+2)mm ，轮缘厚e=32mm] (安全通过道岔条件：min(D)>=B, max (D+e) <=A )解：min (D)=1353-2=1351mm max (D+e)=1353+2+32=1387mm我国的准轨客车转向架不满足安全通过欧洲道岔的条件可满足条件的轮对内侧距为Dx=x(-2,+2), 为使其既能通过中国又能通过欧洲道岔， 应满足：min (Dx)>=Bmax=1355 且 max (Dx+e)<=Amin=1391可计算得Dx=1357(-2,+2)mm第6章 铁道车辆悬挂技术 ⏹ 1) 转向架一系定位方式有哪些，各有什么优缺点？⏹ 2) 转向架二系悬挂方式有哪些，各有什么优缺点？⏹ 3) 钢簧加橡胶垫的优缺点？⏹ 4) 橡胶簧的优缺点？⏹ 5) 空簧不同模型的特点？⏹ 6) 摇枕斜楔常摩擦与变摩擦的区别？⏹ 7) 抗蛇行减振器与旁承摩擦的区别？答：1）a.固定定位：轴箱与侧架为一体，无间隙，不利于通过曲线。

b.导框式：轴箱上有导槽，侧架或构架上有导框前后左右有一定的间隙。

定位不准确，稳定性差。

c.导柱式：干摩擦导柱式（弹性支柱与耐磨衬套之间为钢与钢的摩擦，组装方便，纵向与横向定位存在间隙，难以形成准确定位刚度，特别是磨好后，间隙加大，临界速度急剧下降）；弹性摩擦导柱式（弹簧支柱与耐磨衬套之间加了橡胶垫，组装要求高，能够有效提高临界速度，但仍然存在摩擦副，在运用中摩擦间隙增大后也会使转向架临界速度明显降低）；无磨耗弹性导柱式（弹性支柱与橡胶衬套硫化在一起，消除了相对摩擦和定位间隙，该定位方式能够满足高速转向架对轴箱定位精准的要求，但弹性定位器同时参与轴箱弹簧的垂向振动，将损失一部分弹性动挠度，此外组装需要特殊工装）d.弹簧橡胶定位：橡胶弹簧（采用橡胶堆的方式实现轮对轴箱3个方向的定位，大大简化了一系悬挂的部件。

橡胶弹簧对隔离高频振动和消除噪声效果明显；但是由于橡胶堆要充当纵向横向和垂向三个方向的准确定位要求，再设计上很难协调）；液力橡胶弹簧（具有橡胶弹簧同样的减振和降噪的效果，特别是在垂向具有较大的挠度和垂向阻尼，可以获得优良的力学性能，但可靠性需要关注）e.拉杆定位：双拉杆（涉及部件数量多，附加重量大，组装及选配比较复杂，拉杆端部节点设计比较困难由于空间位置要求，横向定位刚度难以保证）；单拉杆（减少了部件数量和重量，橡胶关节节点仍然是设计的重点）f.拉板式：双拉板（可以协调一系悬挂三方向的要求，部件数量多，占用空间大，组装需要特殊工装维护不方便）；单拉板（减轻转向架重量和簧下质量，减小零部件数量和维护工作量，组装仍需要特殊工装）g.转臂式：橡胶弹性节点容许较大的上下方向位移，橡胶件使轴箱纵向横向刚度不同，以适应两个方向的不同弹性定位刚度要求，结构简单，无磨耗，能够保持前后轮对的平行度，定位性能稳定。

2）a.有摇动台有摇枕（板弹簧）：车体相对转向架可以转动，便于通过曲线，减小了二系横向刚度，改善了平稳性。

b.有摇动台有摇枕（钢弹簧）：降低了横向刚度，摇动台悬挂部件过多，转向架质量大部件故障多，维修工作量大，乘坐舒适性优势不明显。

c.无摇动台有摇枕（钢弹簧）：横向刚度大，结构简单，制造维护成本低，适应扭曲线路能力强，适用于低速重载货车d.无摇动台有摇枕（空气弹簧）：二系横向刚度很低，空簧纵向变位能力差，通过小曲线时，不能满足大回转位移要求，仍保留摇枕使转向架与车体之间在空簧小变位情况下可以顺利回转通过曲线；f.无摇动台无摇枕：部件少，质量轻，维护方便，动力学性能优异3)钢簧加橡胶垫分为一端加橡胶垫和两端加橡胶垫，减小横向刚度，降低弹簧应力、隔离高频振动，改善倾覆稳定性4) 优点：a. 吸振隔音性能好（弹性元件厚度增加和激振频率增大，内阻增大，效果越好）b. 可以获得较大的弹性变形（弹性模量比金属小的多，容易实现预想的非线性特性）c. 可减轻自重（密度为钢的1/6）d. 减低维修成本（采用橡胶垫避免金属之间的磨耗，无需润滑，便于维修）缺点：a. 耐高温、耐低温、耐油性能差b. 性能离散度差c. 易老化，刚度特性发生变化5)等效模型：空簧等效为弹簧和阻尼并联（模型简单，计算速度快，但该模型没有包含空簧物理参数的信息，不能考虑空簧依赖于频率和幅值的动态特性，计算精度差），研究和工程中不建议使用线性模型：考虑了部分物理参数的影响，可以反映空簧的频变特性，不能反映空簧的幅变特性，工程中建议非线性模型:考虑了空簧本体、附加气室、节流孔、差压阀、高度控制阀和管路等物理参数的影响，既可以反映空簧的频变特性，也可反映空簧的幅变特性，研究中建议使用6)常摩擦：减振弹簧不是支撑在侧架上，而是支撑在摇枕上，减振弹簧的上部顶在斜锲内部的空腔内，通过预压缩对减振弹簧进行装配，一旦转配完成，变形量始终维持在装配的水平，减振弹簧给楔块的作用力不变，主摩擦面和副摩擦的正压力保持不变，摩擦面的摩擦力不会随载荷发生变化，对摩擦角不敏感，对载荷不敏感。