Page 136 - 《振动工程学报》2026年第3期

736 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

［7］
的主要电磁激励阶次。刘祥环等 建立了某集中电
驱动总成中的两级减速器的模型，仿真得到了全加 1 电动轮动力总成及其模型
速工况下齿轮的传递误差，并针对第 22 阶传递误差
谐波引起的共振问题提出了改进措施。FANG 等 ［8］ 图 1 展示了所研究的电动轮动力总成，主要包
建立了某电驱动系统的三维有限元模型，计算得到 括驱动电机、NW 型行星轮系减速器以及动力总成
了电磁力和齿轮啮合激励共同作用下系统的动态响 壳体。动力由电机输出轴传递至太阳轮，经 NW 行
应，结合半消声室的振动噪声测试，指出在 4000 Hz 星轮系由行星架输出。太阳轮与高速级行星轮啮合
以上的高频域内，切向电磁力引起的振动不可忽视。 实现一级减速增扭，低速级行星轮与内齿圈啮合实
［9］
TANG 等 、HU 等 ［10］ 对某混合动力系统在纯电模 现两级减速增扭。
式下进行了振动噪声台架试验，分别测试了加速工
况和 2 种匀速工况下系统的振动特性，指出复合行
星齿轮组中减速齿轮与齿圈的啮合是系统运行噪声
的主要来源，可通过齿轮啮合刚度匹配和减小节距
误差而有效降低系统的噪声。于博瑞等 ［11］ 针对某集
中电驱动系统建立刚柔耦合动力学模型，分析了电
机转矩波动、径向电磁力和齿轮传递误差等激励在
各自的主要谐波成分作用下系统的振动响应。罗云
川 ［12］ 针对某电驱动桥进行测试与仿真分析，研究了
瞬态工况下由齿轮传递误差的第 1 阶谐波、以及稳
态工况中轴承动态力分别引起的振动响应，并通过 注：1. 轮毂；2. 壳体；3. 定子；4. 转子；5. 电机输出轴；6. 内齿圈；7. 花
对齿轮的微观修形，减小了传递误差的波动值和轴 键；8.太阳轮；9.高速级行星轮；10.低速级行星轮；11.行星架。
承动态力的幅值。 图 1 电动轮动力总成结构示意图
针对电动轮动力总成，国内外学者也已开展振 Fig. 1 Structure diagram of an electric wheel powertrain
动噪声相关研究。MAO 等 ［13⁃14］ 、FENG 等 ［15］ 针对电
根据系统构成及其工作原理，将齿轮与转轴视
机、轮胎和悬架系统构成的 1/4 车辆系统，建立了考
为刚体，在 Romax 软件中建立对应模型。考虑行星
虑扭转和纵向振动的集中参数模型，研究了系统的模
架、销轴、内齿圈、定子、转子以及系统壳体等部件的
态特征。结合台架试验，分析了在启动过程中由于扭
弹性，分别建立有限元模型。将柔性部件的有限元
矩突变而产生的系统振动，给出了若干措施以降低启
模型导入 Romax 软件中，在轴承和内齿圈处进行节
动过程的瞬态振动。对于某电动轮，STRETZ 等 ［16］
点连接，使各弹性元件与轴承外圈及内齿圈轮缘进
研 究了非对称电机壳体在电磁力作用下的振动响
行耦合，并进行动态缩聚，建立如图 2 所示模型。
应，指出采用对称设计壳体可以减小电磁力在结构
连接点处产生的交变力，从而降低壳体的振动幅值。
李瑞等 ［17］ 分析了不平衡电磁拉力的时频特性，对定
子结构进行优化设计，以降低不平衡磁拉力引起的
定子振动。
综上可知，针对电驱动动力总成或部件，已有研
究，无论是通过仿真计算还是试验测试，侧重分析在
某种典型激励或其谐波阶次单独作用下系统的振动
响应，及其随转速或频率的变化规律。
本文以一款开发中的重载电动轮为研究对象，
图 2 电动轮动力总成刚柔耦合模型
开展理论分析、仿真计算与试验，尝试揭示其振动产
Fig. 2 Rigid-flexible coupling model of the electric wheel
生的机理。首先建立电动轮动力总成的刚柔耦合多
powertrain
体动力学模型，然后对齿轮传递误差、电机径向电磁
力以及电机转矩脉动等激励源进行谐波响应分析；
进而分别针对瞬态和稳态两种典型运动工况，考虑 2 模型验证与系统模态分析
多种激励共同作用，进行仿真计算，以更准确地阐明
系统在实际运行状况下的振动特性，以及不同激励 对电机有限元模型进行了自由模态分析和试验
的贡献。 模态分析。通过对比计算与测试结果，以验证所建