集中驱动式电动车动力总成系统振动特性分析-绵羊汽车生活记录

关于纠合式驱动电动汽车动力总成，将减/差速器和电机分裂举办斟酌并不行很好地贴合整车试验结果，轻视切向电磁力波也无法周密响应切实的振动噪声特色。将减/差速

关于纠合式驱动电动汽车动力总成，将减/差速器和电机分裂举办斟酌并不行很好地贴合整车试验结果，轻视切向电磁力波也无法周密响应切实的振动噪声特色。将减/差速器和电机琢磨为具体，设备某纠合驱动式电动车动力总成体系耦合剖判模子，归纳琢磨轮齿传动体系饱动(啮应时变刚度、齿轮传达差错以及齿轮膺惩)和电机电磁饱动(径向电磁力波和切向电磁力波)的影响，进举止力总成箱体正在众源动态饱动下的动态反应仿真和消声室整车试验，进一步揭示动力总成体系振动特色，为后续电机动力总成振动噪声功能优化奠定根蒂。

使用Catia软件设备动力总成各零部件三维实体模子，并遵循实践装置闭联举办装置，获得如图1所示动力总成实体几何模子。

式中:m为齿轮副等效质料；c为体系阻尼系数；k(t)为齿轮啮合刚度；x0为啮合齿轮静态相对位移；

永诀为振动位移、速率和加快率；e(t)为齿轮归纳差错，搜罗齿形差错和基节差错；F为外部载荷。

齿轮啮合进程中，列入啮合的轮齿对数会做周期性转变，同时轮齿正在从齿顶到齿根的啮合进程中，弹性变形也一向转变，这些身分导致齿轮啮合刚度转变。所斟酌齿轮传动系的参数如表1所示。

关于宽齿斜齿轮副，当单元接触线长度的啮合刚度为常数k0时，当时变啮合刚度能够用时变齿轮副接触长度L(τ)来默示

编程获得输入级、输出级齿轮的琢磨时变啮合刚度的归纳啮合刚度弧线归纳啮合刚度弧线 Integrated mesh stiffness curve

因为齿轮加工差错和装置差错使得齿轮啮合齿廓偏离表面的理念地方而惹起齿轮瞬时传动比发作转变，使齿轮啮应时发作碰撞与膺惩，从而产人口轮啮合差错饱动。依照齿轮打算的精度品级确定齿轮的过失,采用简谐函数模仿这种差错，则轮齿差错可用正弦函数默示为:

式中：e0、er永诀为轮齿差错常值和幅值，时时取e0=0，T为齿轮啮合周期，ω为主动齿轮转速，φ为相位角，er由齿轮的精度品级而定。编程可获得该差错饱动，为具有肯定幅值和相位的正弦波。

轮齿正在进入啮应时，因为齿轮差错和受载弹性变形，其啮入点偏离啮合线上的表面啮入点，将惹起啮入膺惩；正在轮齿退出啮应时，同样会形成啮出膺惩；这两种冲伐饱动统称为啮合冲伐饱动。琢磨到啮入膺惩的影响比啮出膺惩大，仿真中只计入啮入膺惩的影响。可参考文献[15]编程准备齿轮传动系输入、输出级啮合膺惩力，某级冲伐饱动弧线 Gear mesh shock

所斟酌电动车的驱动电机是45kw永磁同步电机。操纵有限元软件Ansoft/Maxwell，搭修二维有限元电磁剖判模子，如图5所示。基于Maxwell电磁表面可准备转子正在恣意转速下的径向电磁力波和切向电磁力波，电磁力波的表面准备及仿线r/min为例，给出电磁力波仿线电机有限元电磁仿线 Finite element electromagnetic

Fig.7 Stator alveolar tangential electromagnetic force at one point

依照模子的几何特点、剖判类型和精度哀求,对体部门采用四面体和六面体单位, 薄壳部门采用壳单位, 体单位与壳单位通过共节点衔接。琢磨动力总成内部齿轮传动体系的影响，通过Rigids单位与壳体相衔接来模仿轴与轴承的接触, 结尾获得的动力总成有限元模子外观如图8所示。为验证该动力总成模子简直切性，永诀举办了减/差速器部件、电机部件、动力总成组件的模态仿真剖判和模态试验验证，简直可参睹文献[11，14]。

正在整车状况下，动力总成通过悬置体系衔接正在副车架上，然则悬置体系的模态频率域较低(为30Hz~90Hz，表2所示为动力总成悬置体系模态试验结果)，不影响高频振动及噪声的衡量结果，是以正在进举止态剖判时，管制悬置装置处的各向自正在度；增添饱动时，将前面准备获得的齿轮啮合动载荷和电磁力动作归纳饱动，永诀施加于动力总成轴承处和电机定子齿处，进举止力总成正在归纳饱动下的动态反应剖判。正在后治理模块中可提取减速器和电机外观振动加快率结果，为便于剖判，将振动加快率时域结果举办迅疾傅里叶变换，获得频域结果如图9、图10所示。从图9看出，减速器X向加快率正在1 250Hz、2 526Hz、3 333Hz、3 815Hz浮现峰值，而1 250Hz、2 526Hz和3 815Hz永诀是齿轮啮合频率的一倍频、二倍频和三倍频，诠释这三处峰值是由齿轮啮合饱动惹起，而3 333Hz则恐怕是由电机的电磁力波饱动惹起，若不琢磨电磁力波饱动而且不操纵动力总成具体模子举办仿真则无法得到该频率。

图9减速器外观某点X向加快率频域弧线 X-direction acceleration on

Fig.11 Velocity distribution of Powertrain surface

从图10 可看出，正在电机外侧X向加快率峰值频率中，417Hz、768Hz、1 315Hz、4 167Hz、4 580Hz是由电机径向电磁力波惹起，对应的电磁力波饱动频率为400Hz、800Hz、1 200Hz、4 000Hz、4 580Hz，这些饱动频率激发了总成壳体与其邻近频率点的模态共振。而938Hz、1 055Hz则恐怕是因为切向电磁力波饱动和齿轮饱动归纳效率的结果，若不琢磨切向电磁力波饱动和齿轮饱动，而且不操纵动力总成具体模子举办仿真也无法得到此二频率。

为具体支配动力总成的振动情景，奠定后续基于动反应举办箱体优化的根蒂，能够查看恣意时候动力总成外观加快率和速率的漫衍情景，如图11所示为动力总成外观速率漫衍情景。由图可知差速器部门轴承座左近壳体的加快率值和速率均较大，是后续优化的重心，暂不涉及动力学优化的实质。

为验证仿真结果简直切性，正在半消声室内，转饱试验台前进行整车状况下的振动噪声试验。图12所示为试验现场图，此中车辆即为所斟酌的纠合式驱动纯电动车，正在举升机上贴好加快率传感器，将车辆固定正在转饱试验台上，然后对应传感器地方摆设麦克风。由驾驶员操作车辆，操纵LMS数采体系记载分歧工况下的振动噪声数据，用于后续治理剖判。试验要紧衡量动力总成箱体外观的振动加快率、噪声信号、电机转速以及转矩信号。图13所示为某一加快率传感器及对应地方的麦克风摆设图。

将图14的试验结果与图9的仿真结果对照可知，除仿线Hz的频率峰值未正在试验中测得外，其余的三个峰值频率2 526Hz、3 333Hz、3 815Hz均正在试验中被响应了出来。同时从试验结果可知，正在3 000Hz到4 500Hz的频域内，减速器外观具有较群集的峰值，这与动力总成第七阶次到第十阶次的固有模态频率均漫衍正在此频率界限内相像等。

将图15的试验结果与图10的仿真结果对照可知，除试验中2 679.32Hz对应的峰值外，仿真结果基础响应了试验中较为明显的峰值，况且频率值对应的也较好，表明仿真结果简直切性。关于减速器外观和电机外观均测得的2 650Hz左近的峰值，来历是齿轮归纳饱动激发了总成第六阶模态(第六阶固有频率值为2 655Hz)共振。正在电机外观振动仿真结果中未得到该频率，诠释仿真模子和饱动的增添仍有改善空间。然则，总体来看试验结果和仿真结果中各个测点加快率的要紧频率及其幅值均具有较强的同等性，诠释琢磨归纳饱动、设备总成具体模子这一仿真举措能够较好的预测要紧饱动源对动力总成振动特色的影响。