大连交通大学硕士车辆系统动力学知识点精华

基础题

一、车体运动的六种形式是什么？

沿着XYZ 轴的三个平移运动分别称为伸缩、横摆、浮沉。绕着XYZ 轴的回转运动分别称为侧滚、点头和摇头。

二、单节车辆动力学与整列车的动力学的研究的模型有什么不同？

1单节车辆动力学包括：垂向与横向动力学模型（研究对各种轨道不平顺的响应），横向稳定性模型（眼镜车辆蛇形运动特性和临界），曲线动过模型（分析通过曲线是轮对偏移和轮轨作用力）

2整列车动力学模型包括：列车纵向动力学模型；列车横向动力学模型；列车垂向动力学模型。

动力学研究问题范畴：响应问题（在不平顺和通过曲线是引起的）和稳定性问题（不同运行工况引起的） 动力学模型的要求：模型的结构必须是可靠的；模型的各个参数必须的准确的。

三 车辆动力性能有哪几种？各用什么指标描述？

1运行平稳性；德sperling 平稳性指标；国际联盟UIC 指标

2运行稳定性：包括：防止蛇形运动稳定性（临界速度要远高于运行速度）；防止脱轨稳定性（脱轨系数Q/P ，轮重减载率∆P/P ）；车辆倾覆稳定性（倾覆系数D=P 动载荷/P 静载荷）。

3通过曲线的能力：磨耗指数

四：轨道不平顺有哪几种？

1几何性轨道不平顺：垂向不平顺（轨道在同一轮载作用下沿长度方向高低不平）； 水平不平顺（左右轨对应点高度差）； 方向不平顺（左右轨横向平面内弯曲不直）；轨距不平顺（左右两轨横向平面内轨距偏差） 2周期性轨道不平顺：钢轨接头处等

3随机性轨道不平顺

4局部轨道不平顺：曲线顺坡轨距变化；过道岔；钢轨局部磨损；路基隆起和下沉。

五：轮轨接触几何参数有哪些？引起车辆振动的原因有哪些？什么是自激振动？

左右车轮的实际滚动圆半径；左右轮轨接触点处的车轮踏面曲率半径； 左右轮轨接触点处的钢轨截面曲率半径；左右轮接触点处的接触角；轮对侧滚角；轮对中心的垂向位移。

原因1与轨道有关的激振因素：钢轨接头处的轮轨冲击；轨道的垂向变形；轨道的局部不平顺；轨道的随机不平顺； 2与车辆自身结构的激振因素：车轮偏心；车轮不均重；车轮踏面擦伤剥离；锥形踏面轮对的蛇形运动

自激振动：指一个系统在运动中，如果引起振动的激振源是由于系统结构本身所造成，而不是由于外界强迫输入的，当运动停止时，这种激振力也就随之消失，那么这种振动就称为自激振动。

六： 为何轮缘根部圆弧最小半径＞钢轨肩部圆弧半径？相等行么？相反行么？

当轮对相对于轨道的横移量不大时，对产生一点接触，当横移量过大时，不可避免的会出现两点接触。圆弧最小半径＞钢轨肩部圆弧半径，使得轮对具有较大横移量，即轮缘根部移动到轨肩时，也不出现会两点接触，出现两点接触的可能性降低，能减少轮轨磨耗。

七：什么是踏面斜度与等效斜度？有何区别？等效斜度直接影响车辆的什么性能？

锥形踏面的车轮在滚动园附近作一斜度为λ的直线段，当轮对中心离开对中位置，有一横移量为y 时候，左右轮的实际滚动圆，则的可得出踏面斜度。对于纯锥形踏面，踏面斜度λ恒为常数。 对于磨耗型踏面，踏面由多段弧组成，踏面斜度λ随着轮对横移量y w 的改变而改变，λ不再为一个恒定常数，因此在计算时候，要取的等效值，此等效值定义为踏面等效斜度。

等效斜度直接影响车辆曲线通过性能

八：轮对低动力设计有哪些方法？

1减小簧下质量（空心轴、小轮径车轮、薄车轮）2采用合理的车轮踏面 3 采用弹性轮对4 严格控制车轮质量 九：什么是蠕滑？蠕滑产生的条件是什么？什么是蠕滑率、蠕滑力、与蠕滑系数？他们有怎样的关系？ 由于轮轨间产生的相对位移，车轮滚动时走过的距离将比纯滚动时小，这一现象叫蠕滑。

条件：轮轨接触形成接触斑，轮轨间有运动或者相对运动趋势，接触斑上产生切向力。

蠕滑率其实就是车轮相对钢轨在各方向的相对滑动率。分为3种：纵向蠕滑率、横向蠕滑率、自旋蠕滑率。 纵向蠕滑率＝(车轮实际前进速度－纯滚动前进速度)/纯滚前进速度

横向蠕滑率＝(车轮实际横向速度－纯滚动横向速度)/纯滚前进速度 w

L R e y r r 2-=λ

由图可以看出，当车做纯滚动时，没有蠕滑力，纵向蠕滑力T 与蠕化率v

之间的关系不是完全线性的，v 较小时，两者的关系才是线性的，

OA 斜率为蠕滑系数f ，T=-fv 。当车轮超过具有最大的蠕滑力B 点时车轮

开始滑动，由于静摩擦系数大于动摩擦系数，所以T 下降。

十：什么是蛇形运动？什么是蛇形运动的临界速度？减轻蛇形失稳有什么要求？如何通过特征根判定蛇形失稳？ 具有一定形状的锥形踏面的轮对，沿着平直钢轨滚动时，它会产生一种特有运动——轮对一面纵向移动，一面又绕通过其重心的铅垂轴转动，这两种运动的耦合就是轮对的蛇行运动。

车辆蛇形运动的某个速度下，只有一个振幅的幅值既不扩大也不衰减，其他振幅均成衰减或扩大，此时的速度为车辆蛇形运动的临界速度Vcr 。简单来说，蛇行运动由稳定运动过渡到不稳定运动时的速度就称为临界速度。 小于临界速度车辆是稳定的，大于临界速度车辆就失稳定。 减轻要求：1车辆蛇形运动的临近速度Vcr 要远大于其实际运行速度。 2车辆各种振动在起运行速度范围内应有足够的阻尼，一般取阻尼在其

临界值得0.1~0.2 α 表示振幅变化的规律，α＜0是稳定的，α＞ 0失稳，α=0处于临界状态 十、影响整车蛇形运动稳定性的因素？改善蛇形稳定性的措施？ 因素：轮对定位刚度；轮对踏面斜率；摇头复原弹簧刚度与与阻尼系数； 转向架固定轴距与质量；转向架惯性矩；蠕滑系数。 措施：选择合理的轴箱定位刚度；合理的车轮踏面斜率；适当选择合理的二系

悬挂刚度；合理设置抗蛇形减震器与横向减震器；适当选择转向架轴距；选择合理的轮对与轴箱、轴箱与构架之间的水平间隙；减小转向架惯性矩；等。

十一、什么是重载铁路？重载铁路与重载列车最关键的问题根源是？当重载列车制动时，从纵向动力学角度解释最大压钩力和最大拉钩力的形成。

列车重量不小于8000吨；轴重27吨以上；长度不小于150Km 线路上年运量不低于4000万吨。

两个问题：1重载列车纵向作用力增加（制动性能以及钩缓零部件一系列问题） 2列车与铁路垂向作用力增加导致轮轨关系恶劣磨耗加剧（尤其曲线）。

制动信号从机车发出后，列车前部依次产生制动力并开始减速，立即引起后续车辆向前涌动产生车钩压缩力。前部车量产生的制动力越多，对后车阻挡力越强，最大压钩力逐渐向后车移动并逐渐增大，因此车辆中后部某位置产生最大压钩力。当解缓时，此时列车最后部仍在制动力下减速，车辆前部开始松钩，引起拉钩力向后车传递，这样产生的拉钩里逐步从列车前部到中部传递并逐渐增大，在中部某位置产生车最大拉钩力。

因此在制动工况、牵引工况、解缓工况出现较大车钩力。 拔高题：

一、 德sperling 平稳性指标与欧UIC 舒适性指标的相同点与不同点？

德sperling 平稳性指标测点位于转向架中心上方，横向1m 的车体地板上（白点），再对测得的垂向和横向加速度进行傅里叶变换得到幅频特性，与频率有关的修正系数加权计算得到平稳性指标 W=，各个频率段叠加起来总的平稳性 客车W<2.5为平稳性优。

UIC 舒适性测点为3点（黑点），测得三点的横向纵向和垂向加速度，把一段测量时间分成若干个数据段，对每个数据段进行傅里叶变换和加权计算，得到每个方向最大速度的95%带入下公式计算，

，NMV<1为最佳舒适性。

不同点：测量点和测量的加速度不同；计算方法不同；评价方法的等级不同。

二、脱轨系数与轮重减载率如何计算？目前国内规定高速车对这两项的安全指标是多少？

1脱轨系数的公式如下：其中Q 、P 分别为轮轨横向力和轮轨垂向力，α为车轮轮缘角。轮缘角越小，摩擦系数越大，越安全。国标规定高速车Q/P<0.8。

2轮重减载率，衡量一侧车轮减载过大而导致脱轨。∆P 为一侧车轮轮重减载量，P 为左右轮均重。

高速列车要求动态轮重减载率<=0.8

αμμαtan 1tan +-=P Q st L R

P P P P P 2/-=∆特征根

实数a =λ 复数j a ωλ±= 符号

0a 0a 稳定性 渐近稳定 不稳定 渐近稳定 临界情况 不稳定 运动

非周期隆衰减运动

非周期隆发散运动 衰减运动

稳态运动

发散运动