Page 224 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 38 卷第 11 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 11
2025 年 11 月 Journal of Vibration Engineering Nov. 2025

电 动 汽 车 驱 动 电 机 轴 承 碰 撞 动 力 学 建 模

及 其 油 膜 支 承 力 分 析

李学军 ， 肖展宏 ， 石常志 ， 唐虎娇 ， 何国新 3
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（1. 佛山大学机械工业转子振动监测及诊断技术重点实验室，广东 佛山 528225；
2. 瓦房店轴承股份有限公司，辽宁 瓦房店 116399； 3. 广汽埃安新能源汽车股份有限公司，广东 广州 511430）

摘要：电动汽车运行过程中，外部激励会导致驱动电机轴承受到复杂振动，使其内部滚动体与滚道产生冲击，引发油膜厚度骤
变和轴电流损伤风险增加，加速疲劳磨损并缩短轴承寿命。针对这一问题，建立了非平稳外部激励下轴承内/外圈碰撞动力学
分析模型，该模型可有效预测轴承振动特性。基于赫兹接触理论与非线性弹簧模型，提出了一种同时考虑游隙与滚子位置角
的轴承径向动刚度计算方法。在此基础上，通过对外圈施加位移激励，分析了接触-碰撞-分离全过程，构建了内/外圈碰撞过
程动力学模型，并得到了冲击过程中油膜支承力的变化规律。仿真与试验对比表明，模型与试验相吻合，可为电动汽车轴电
流损伤机理研究及寿命预测提供可靠的理论支撑。

关键词： 滚动轴承；动刚度；动力学建模；外部激励；电动汽车
中图分类号：TH133.3 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202508084

Collision dynamics modelling of electric vehicle drive motor bearing
and its oil film supporting force analysis

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LI Xuejun ，XIAO Zhanhong ，SHI Changzhi ，TANG Hujiao ，HE Guoxin 3
（1.Key Laboratory of Rotor Vibration Monitoring and Diagnosis Technology for Machinery Industry，Foshan University，
Foshan 528225，China；2.Wafangdian Bearing Co.，Ltd.，Wafangdian 116399，China；
3.GAC AION New Energy Automobile Co.，Ltd.，Guangzhou 511430，China）
Abstract：During the operation of electric vehicles，external excitation induces complex vibrations in the drive motor bearings. This causes
impacts between the internal rolling elements and raceways，leading to sudden variations in oil film thickness and an increased risk of shaft
current damage. These phenomena accelerate fatigue wear and shorten bearing service life. To address this issue，this paper establishes a
dynamic model for analyzing the impact between the inner and outer rings of the bearing under non-stationary external excitation，which
enables effective prediction of its vibration characteristics. Based on Hertzian contact theory and a nonlinear spring model， a method for
calculating the radial dynamic stiffness of the bearing is proposed， simultaneously considering both clearance and roller position angle.
Building upon this foundation，the entire process of contact-impact-separation is analyzed by applying displacement excitation to the outer
ring. A dynamic model of the impact process between the inner and outer rings is constructed，revealing the variation patterns of the oil film
supporting force during the impact event. Simulation and experimental results demonstrate that the proposed model aligns well with
experimental data. This work provides reliable theoretical support for investigating the mechanism of shaft current damage and predicting the
service life of bearings in electric vehicles.
Keywords：roller bearing；dynamic stiffness；dynamics modelling；external excitation；electric vehicle

[2]
轴承是电动汽车驱动电机的关键承载部件之 倍重力加速度 。由此导致轴承滚子与滚道间产生
一，其失效约占驱动电机总体故障的 32% 。在实际 强烈的振动冲击，使得局部油膜支承力急剧上升，加
[1]
道路条件下，车辆常面临复杂不平路面激励，驱动电 速轴承的疲劳磨损，同时加剧由变频电机产生的高
机轴承不仅承受电机自重，还会受到经悬架和车身 频共模电压引发的轴承电流损伤，在疲劳磨损与轴
传递的随机冲击，其瞬时加速度可达数倍甚至十几 电流损伤的交互耦合作用下，轴承寿命急剧衰减 [3-5] 。

收稿日期：2025-08-15；修订日期：2025-09-02
基金项目：广 东 省 基 础 与 应 用 基 础 研 究 基 金 资 助 项 目 （ 2023A1515140029） ； 先 进 制 造 科 学 与 技 术 广 东 省 实 验 室 项 目
（X220941UZ230）；国家重点研发计划项目（2020YFB2007800）