01系统动力学试题B评分参考标准.docx

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 名密封装订线 密封装订线 密封装订线共2页 第1页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。

动力专业知识上午试卷模拟试题及答案解析（16）(1/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)第1题设α，β，γ，δ是n维向量，已知α，β线性无关，γ可以由α，β线性表示，δ不能由α，β线性表示，则以下选项正确的是( )。

A.α，β，γ，δ线性无关B.α，β，γ线性无关C.α，β，γ线性相关D.α，β，δ线性无关下一题(2/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)第2题设β 1 、β 2 是线性方程组Ax=b的两个不同的解，α 1 、α 2 是导出组Ax=0的基础解系，k 1 ，k 2 是任意常数，则Ax=b的通解是( )。

A.B.α 1 +k 1 (β 1 -β 2 )+k 2 (α 1 -α 2 )C.D.上一题下一题(3/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)第3题设A= 图片，与A合同的矩阵是( )。

图片A.B.C.D.上一题下一题(4/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)第4题若P(A)=0．8，图片等于( )。

A.0．4B.0．6C.0．5D.0．3上一题下一题(5/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)设α=i+2j+3k，β=i-j-2k，与α，β都垂直的单位向量为( )。

图片A.B.C.D.上一题下一题(6/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)第6题设直线的方程为图片，则直线( )。

A.过点(1，-1，0)，方向向量为2i+j-kB.过点(1，-1，0)，方向向量为2i-j+kC.过点(-1，1，0)，方向向量为-2i-j+kD.过点(-1，1，0)，方向向量为2i+j-k上一题下一题(7/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)第7题下列方程中代表单叶双曲面的是( )。

图片A.B.C.D.上一题下一题(8/50)单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)第8题若图片，则a与b的值是( )。

10质点动力学10-1【是非题】不受力作用的质点将静止不动。

（）10-2【是非题】质量是质点惯性的气宇。

质点的质量越大，惯性就越大。

（）10-3【是非题】质点的连累惯性力和科氏惯性力与作用在质点上的主动力和约束力一样，都与参考系的选择无关。

（）10-4【是非题】由于地球自转的阻碍，自由落体的着地址在北半球偏南，在南半球偏西。

（）10-5【填空题】质量为m的质点沿直线运动，其运动规律为x= b ln(l +tbv)其中0v为初速度，b为常数。

那么作用于质点上的力F = 。

10-6【填空题】飞机以匀速v在铅垂平面内沿半径为r的大圆弧飞行。

驾驶员的体重为F P。

那么驾驶员对座椅的最大压力为。

10-7 重物M重力为10 N，系于30 cm长的细线上，线的另一端系于固定点O。

重物在水平面内作圆周运动，且细线与铅垂线成30º角。

求重物的速度与线的张力。

10-8 如下图，在三棱柱ABC的粗糙斜面上放一质量为m的物块M，三棱柱以匀加速度a沿水平方向运动。

设摩擦系数为f s，且f s＜tanθ。

为使物块M在三棱柱上处于相对静止，试求a的最大值，和这时物块M对三棱柱的压力。

10-9 图示水平圆盘绕O轴转动，转动角速度ω为常量。

在圆盘上沿某直径有一滑槽，一质量为m的质点M在光滑槽内运动。

如质点在开始时离轴心O的距离为a，且无初速度。

求质点的相对运动方程和槽的水平反力。

′11 动量定理11-1【是非题】质点系内各质点动量的矢量和，即质点系的动量系的主矢，称为质点系的动量。

（）11-2【是非题】质点系的质量与其质心速度的乘积等于质点系的动量。

（）11-3【选择题】设有质量相等的两物体AB，在同一段时刻内，A物体发生水平移动，而B物体发生铅直移动，那么此两物体的重力在这段时刻内的冲量。

A．不同 B．相同C．A物体重力的冲量大D．B物体重力的冲量大11-4【选择题】系统在某一运动进程中，作用于系统的所有外力的冲量和方向与系统在此运动进程中的方向相同。

动力类专业学业水平题库+参考答案一、单选题（共35题，每题1分，共35分）1.火电厂三大主机不包括( )。

A、汽轮机B、引风机C、发电机D、锅炉正确答案：B2.10个工程大气压等于( )MPa。

A、98B、9.8C、0.098D、0.98正确答案：D3.工作票许可手续完成后，工作负责人、专责监护人应向工作班成员交待( )，进行危险点告知，并履行确认手续，工作班方可开始工作。

A、工作内容、人员分工、带电部位和现场安全措施B、现场安全措施C、带电部位和其他注意事项D、工作内容、现场安全措施正确答案：A4.触电急救法必须分秒必争，立即就地迅速正确地用( )进行抢救。

A、按压心脏B、药品C、打氧气D、心肺复苏法正确答案：D5.离心泵运行中如发现表计指示异常，应( )。

A、先分析是不是表计问题，再到就地找原因B、立即停泵C、如未超限，则不管它D、请示领导后再做决定正确答案：A6.逆止门的作用是( )。

A、只调节管道中的流量B、防止管道中的流体倒流C、调节管道中的流量及压力D、可作为截止门起保护设备安全的作用正确答案：B7.水冷壁积灰，结焦或积垢时，炉膛出口烟温( )。

A、不变B、升高C、实然降低D、降低正确答案：B8.火力发电厂中，测量主蒸汽流量的节流装置多选用( )。

A、标准孔板B、文丘里管C、标准喷嘴D、长径喷嘴正确答案：C9.锅炉连续排污率一般为蒸发量的( )。

A、5%B、1%C、3%D、10%正确答案：B10.汽轮机润滑油压低保护应在( )投入。

A、冲转前B、带负荷后C、盘车前D、定速后正确答案：C11.火力发电厂辅助机械耗电量最大的是( )。

A、循环泵B、给水泵C、磨煤机D、送风机正确答案：B12.油管应尽量少用法兰盘连接。

在热体附近的法兰盘，必须装( )，禁止使用塑料垫或胶皮垫。

A、照明灯B、设备标志C、金属护网D、金属罩壳正确答案：D13.在燃烧室内部工作时，应至少有( )一起工作，燃烧室外应有人监护。

1、系统动力学有哪三个研究内容?（1)优化：已知输入和设计系统的特性,使得它的输出满足一定的要求,可称为系统的设计，即所谓优化。

就是把一定的输入通过选择系统的特性成为最优化的输出。

（2）系统识别：已知输入和输出来研究系统的特性。

（3) 环境预测。

已知系统的特性和输出来研究输入则称为环境预测。

例如对一振动已知的汽车，测定它在某一路面上行驶时所得的振动响应值(如车身上的振动加速度），则可以判断路面对汽车的输入特性，从而了解到路面的不平特性。

车辆系统动力学研究的内容是什么?(1）路面特性分析、环境分析及环境与路面对车辆的作用；（2)车辆系统及其部件的运动学和动力学;车辆内各子系统的相互作用;（3）车辆系统最佳控制和最佳使用；（4）车辆—人系统的相互匹配和模型研究、驾驶员模型、人机工程等。

2、车辆建模的目的是什么？（1）描述车辆的动力学特性；（2）预测车辆性能并由此产生一个最佳设计方案；（3）解释现有设计中存在的问题，并找出解决方案.车辆系统动力学涉及哪些理论基础？(1）汽车构造（2）汽车理论（3）汽车动力学（4）信号与系统在“时间域”及“频率域"下研究时间函数x(t）及离散序列x（n)及系统特性的各种描述方式，并研究激励信号通过系统时所获得的响应.（5）自动控制理论（6)系统辨识（7)随机振动分析研究随机振动中物理量的描述方法（相关函数、功率谱密度)，讨论受随机激励的振动系统的激励、系统特性、响应三者统计规律性之间的关系.（8）多体系统动力学建立车辆系统动态模型的方法主要有哪几种？数学模型（1）各种数学方程式:微分方程式，差分方程,状态方程，传递函数等.（2)用数字和逻辑符号建立符号模型-方框图。

3、路面不平度功率谱密度的表达式有几种？各有何特点？试举出2种以上路面随机激励方法，并说明其特点。

（10分）路面功率谱密度的表达形式分为幂函数和有理函数两种（1）路面不平度的幂函数功率谱密度ISO/DIS8608和国家标准GB7031-1987《车辆振动输入路面平度表示方法》中建议采用垂直位移单边功率谱密度来描述路面平度的统计特性：式中：n为空间频率,是波长的倒数，表示每米长度上变化的次数，；为参考空间频率，=0。

第一章：绪论1.汽车动力学概念包含哪几个方面因素包含驾驶员-车辆-封闭环境调节环路的总特性。

2.汽车动力学评判原则和方法是什么评判原则：对汽车行驶特性的评判正常按以下要求进行：1）.汽车必须容易控制（不能对驾驶员要求过高）。

2）.汽车在外界干扰作用下的反应不能引起驾驶员的惊慌。

3）.汽车必须使驾驶员能够清楚地识别出行驶极限。

评判方法：1）.在实际中以试验工程师的主观评价为主，即以试车结果为主。

2）.在研究开发中，通过模拟计算分析、以及测试手段对行驶性能进行设计评价。

第二章：轮胎力学1.画图说明轮胎力学研究中采用的四个域之间的关系。

2.在低速情况下，速度对轮胎力学特性的影响是否起主要作用。

在速度不特别高时，轮胎的非稳态特性是路径频率和车轮滚动距离的函数，而与速度近似无关。

3.为什么在低速情况下，主要在空间域和空间频率域研究Fy、Mz？在速度不特别高时，轮胎的非稳态特性是路径频率和车轮滚动距离的函数，而与速度近似无关。

这为研究轮胎的非稳态特性提供了有利条件。

所以对于轮胎的非稳态特性，一般都是在空间域和空间频率域内来研究。

4.车轮的滑移率是如何定义的？轮胎轨迹与轮胎质心速度差值和轮胎轨迹（驱动）或轮胎质心速度（制动）比值。

5.画图说明φx—Sx之间的关系，并指出稳定区域和非稳定区域，为什么？φx为纵向力和垂直力的比值。

稳定域0A随着滑移率增大，纵向附着系数也随之增大，纵向力也在增大，一直处于稳定状态。

A点φx达到最大。

Φx=φp。

随后随Sx增加，φ出现下滑趋势。

在AB段，一直是不稳定状态。

在这一区域内，纵向力不能控制在一个稳定区域，微小的纵向力变化会导致Sx大幅变化。

到达B点时，Sx=100%。

这个点上属于稳定状态。

Φx=φs。

6.画图说明y—S x之间的关系。

侧向附着系数随S x增大不断下降。

当S x=100%时，y也变得非常小。

7.在Fx一定的情况下，利用摩擦圆的概念推导a ymax=? μx=?====F x2+F ymax2=(μG)2 ====》F ymax=====》μ=μ同理：μ=μ所以a ymax= g*μy = gμ8.对轮胎动力学要求是什么？1.）垂向支承整车重量，缓和路面不平度对车辆的影响。

太原理工大学研究生试题B姓名： 学号： 专业班级： 机械工程2014级1 求图1系统的当量刚度，钢丝绳的刚度为K 1，滑轮的质量忽略不计。

(10分)2 系统如图2所示，圆盘的转动惯量为I ，其旋转轴线与垂直方向成α角安装，圆盘上有一偏心质量m ，偏心距为a ，求系统微幅振动的频率。

(10分)3 试求图3所示系统的固有频率。

略去转轴和中间齿轮的转动惯量，已知：I1=235.2kg.cm2,I2=98kg.cm2, L1=75cm, L2=75cm, D1=15cm, D2=7.5cm, d1=5cm, d2=4cm 。

(10分)4 重量为W 的薄板挂在弹簧的下端，在空气中上下振动时，周期为T 1；在液体中上下振动时，周期为T 2。

假定空气阻尼略去不计，液体阻力表示为，其中2A 为薄板的总面积，为其运动速度。

试证明液体的粘性系数：2122212T T T AgT W -=πμ，见图4。

(10分) 5 如图5所示的单摆，其质量为m ，摆杆是无质量的刚性杆，长为L 。

它在粘性液体中摆动，粘性阻尼系数为r ，悬挂点O 的运动x(t)=Asin ωt ，试写出单摆微幅摆动的方程式并求解。

(15分)6 机器和机座由弹簧和阻尼支承如图6所示。

机器产生的惯性激振力频率ω=43rad ／s ，机器与机座的重量为2450N,选择阻尼系数r=2.94N.s ／cm 的材料制作隔振器(即阻尼器的阻尼系数r=2.94N.s ／cm)。

问隔振系数η＜0.1时，弹簧刚度K 应该多大? (15分)7 统如图7所示，其滑轮质量为M ，忽略绳的弹性和M 的转动（只考虑M 的上下振动），试用能量法确定系统的固有频率。

(15分)8如图8所示的振动系统，其支承的振动位移t H x H ωsin =，试求支承的最大振动力幅0Q 。

(15分)太原理工大学研究生试题纸图1 图2 图3图4 图5 图6图7 图8。

《车辆系统动力学》复习题（前八章）（此复习题覆盖大部分试题。

考试范围以课堂讲授内容为准。

）一、概念题1.约束和约束方程（19）2.完整约束和非完整约束（19）3.车轮滑动率（30-31）4.轮胎侧偏角（31）5.轮胎径向变形（31）6.轮胎的滚动阻力系数（40）7.轮胎驱动力系数（50）8.边界层（70）9.压力系数（74）10.风洞的堵塞比（77）11.雷诺数（79）12.空气阻力系数（82-83）13.旋转质量换算系数（88）14.后备驱动力（92）15.驱动附着率和制动附着率（101-102，105）16.驱动效率（103）17.制动效率（105）二、问答题1.将车辆系统动力学分成三个方向（纵向、横向、垂向）分别研究的依据和缺陷是什么？（5）2.车辆动力学研究中运动方程的建立方法有哪几类？（17-18）3.多体动力学的研究方法有哪几种？（23-24）4.轮胎坐标系是如何定义的？何谓轮胎六分力？（30）5.从新倍力公司不同时期轮胎产品的研发目标介绍现代车辆对轮胎性能要求。

（33-34 图3-6）6.轮胎模型是如何分类的？（34-35）7.简单介绍轮胎幂指数模型的原理和特点。

（35-36）8.简单介绍“魔术公式”轮胎模型及其形式，模型的特点是什么？（36-37）9.车轮滚动阻力包括那些阻力分量？轮胎滚动阻力指的是什么？（38）10.轮胎的“驻波现象”是如何形成的？对轮胎的使用有哪些危害？（39）11.简单分析轮胎滚动阻力系数的影响因素。

（41-42载荷气压车速结构）12.画图说明轮胎驱动力系数与车轮滑转率之间的关系。

（50）13.推导并解释Julien的驱动力与充气轮胎滑转率关系的理论模型。

（52-54）14.推导解释轮胎“刷子模型”纵向力的分析过程。

（56-58）15.轮胎的垂向刚度分为哪三种？（59）轮胎滚动动刚度的影响因素有哪些？是如何影响的？（61车速结构气压）16.结合某斜交轮胎和子午线轮胎的垂向加速度频率响应特性分析二者的振动特性。

系统动力学1.系统动力学的发展系统动力学（简称SD—system dynamics）的出现于1956年，创始人为美国麻省理工学院的福瑞斯特教授。

系统动力学是福瑞斯特教授于1958年为分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的系统仿真方法，最初叫工业动态学。

是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科。

从系统方法论来说：系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。

它基于系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。

系统动力学的发展过程大致可分为三个阶段：1）系统动力学的诞生—20世纪50-60年代由于SD这种方法早期研究对象是以企业为中心的工业系统，初名也就叫工业动力学。

这阶段主要是以福雷斯特教授在哈佛商业评论发表的《工业动力学》作为奠基之作，之后他又讲述了系统动力学的方法论和原理，系统产生动态行为的基本原理。

后来，以福雷斯特教授对城市的兴衰问题进行深入的研究，提出了城市模型。

2）系统动力学发展成熟—20世纪70-80这阶段主要的标准性成果是系统动力学世界模型与美国国家模型的研究成功。

这两个模型的研究成功地解决了困扰经济学界长波问题，因此吸引了世界范围内学者的关注，促进它在世界范围内的传播与发展,确立了在社会经济问题研究中的学科地位。

3）系统动力学广泛运用与传播—20世纪90年代-至今在这一阶段，SD在世界范围内得到广泛的传播,其应用范围更广泛,并且获得新的发展.系统动力学正加强与控制理论、系统科学、突变理论、耗散结构与分叉、结构稳定性分析、灵敏度分析、统计分析、参数估计、最优化技术应用、类属结构研究、专家系统等方面的联系。

许多学者纷纷采用系统动力学方法来研究各自的社会经济问题，涉及到经济、能源、交通、环境、生态、生物、医学、工业、城市等广泛的领域。

2．系统动力学的原理系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科。

它是系统科学中的一个分支，是跨越自然科学和社会科学的横向学科。

作业题1、车辆动力学的具体内容是研究车辆及其主要零部件在各种运用情况下，特别是在高速运行时的位移、加速度和由此而产生的动作用力。

2、车辆系统动力学目的在于解决下列主要问题：①确定车辆在线路上安全运行的条件；②研究车辆悬挂装置和牵引缓冲装置的结构、参数和性能对振动及动载荷传递的影响，并为这些装置提供设计依据，以保证车辆高速、安全和平稳地运行；③确定动载荷的特征，为计算车辆动作用力提供依据。

3、铁路车辆在线路上运行时，构成一个极其复杂的具有多自由度的振动系统。

4、动力学性能归根结底都是车辆运行过程中的振动性能。

5、线路不平顺不是一个确定量，它因时因地而有不同值，它的变化规律是随机的，具有统计规律，因而称为随机不平顺。

（1）水平不平顺；（2）轨距不平顺；（3）高低不平顺；（4）方向不平顺。

6、车轮半径越大、踏面斜度越小，蛇行运动的波长越长，即蛇行运动越平缓。

7、自由振动的振幅，振幅大小取决于车辆振动的初始条件：初始位移和初始速度（振动频率）。

8、转向架设计中，往往把车辆悬挂的静挠度大小作为一项重要技术指标。

9、具有变摩擦减振器的车辆，当振动停止时车体的停止位置不是一个点，而是一个停滞区。

10、在无阻尼的情况下共振时振幅随着时间增加，共振时间越长，车辆的振幅也越来越大，一直到弹簧全压缩和产生刚性冲击。

11、出现共振时的车辆运行速度称为共振临界速度12、在车辆设计时一定要尽可能避免激振频率与自振频率接近，避免出现共振。

13、弹簧簧条之间要留较大的间距以避免在振动过程中簧条接触而出现刚性冲击14、两线完全重叠时，摩擦阻力功与激振力功在任何振幅条件下均相等。

15、在机车车辆动力学研究中，把车体、转向架构架（侧架）、轮对等基本部件近似地视为刚性体，只有在研究车辆各部件的结构弹性振动时，才把他们视为弹性体。

16、簧上质量：车辆支持在弹性元件上的零部件，车体（包括载重）及摇枕质量17、簧下质量：车辆中与钢轨直接刚性接触的质量，如轮对、轴箱装置和侧架，客车转向架构架，一般是簧上质量。