2.2　货车的基本振型及自由度

2.2.1　货车的基本振型

铁路货车各部件的刚度较悬挂系统的刚度大很多，因此在货车动力学研究中，通常把这些部件近似地视作刚体。货车各基本部件之间有弹性约束或刚性约束，以限制车辆结构中各零部件之间的相对运动。车辆支持在弹性元件（弹簧）上的零部件称为簧上质量，车辆中与钢轨直接刚性接触的质量称簧下质量，通常有轮对、轴承、轴箱装置等。

根据刚体运动学可知，在空间内任何一个自由刚体均有6个自由度。车辆的各个刚体，一般也采用6个自由度，为了确定其位置，可用6个广义坐标来表示，如图2-4所示。通过刚体的质心作3个相互垂直的笛卡儿右手坐标系Oxyz，每个刚体均可绕x轴、y轴、z轴作平行移动和回转运动。在车辆系统中，x轴一般为前进方向，y轴为水平方向，z轴为垂直方向，通常将系统中刚体沿x轴、y轴、z轴的平行移动分别称为伸缩、横移和浮沉运动，绕x轴、y轴、z轴的回转运动分别称为侧滚、点头和摇头运动，其中横移和侧滚运动是相互耦合的，形成滚摆运动，频率较低、滚摆中心在刚体质心以下的滚摆运动称为下心滚摆，频率较高、滚摆中心在刚体质心以上的滚摆运动称为上心滚摆。

图2-4　货车系统的坐标系和振型示意