電動汽車和動力總成的振動噪音這個問題幾乎是電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的一個令人頭疼的共性問題。電動汽車和動力總成的振動噪音問題有很多方面，如電磁噪音、齒輪嘯叫、軸承噪音等等，其中最復雜的當屬于傳動系統(tǒng)扭轉振動問題。因為它不是單個零件或部件問題，而是動力總成匹配問題。因為難以定位，所以難以解決。本周我梳理下扭轉振動的學術文章，嘗試著回答如下三個問題：

1、扭轉振動問題的故障特征是什么？

2、如何分析定位扭轉振動問題？

3、常用的解決方法有哪些？

扭轉振動問題的故障特征

故障一：加速共振

扭轉振動問題常見的故障是發(fā)生在加速或減速過程中，我們經(jīng)常遇到在某一個速度段，車輛或有明顯的抖動、震顫。過了這個速度點就消失了，這就是典型的加速共振問題了。

加速共振的形成機理可以簡單理解成，傳動系統(tǒng)的軸系存在若干個固有頻率，這些頻率是由電機、減速箱、差速箱、半橋等組合決定，基本不隨速度變化而變化。而動力總成存在許多激勵源，以電機輸出扭矩激勵為例，它的頻率是隨速度變化而增加的，當速度達到一定時，總是會出現(xiàn)扭矩激勵頻率和固有頻率相同，此時共振就容易被激發(fā)，產(chǎn)生出較大的抖動。共振發(fā)生時電機的轉速和車速都會發(fā)生大的波動。而且還伴隨較大的噪音，類似的情況也會在減速中發(fā)生，但減速時由于輸出能量較小，情況會略好。

故障二：啟動抖動

扭轉振動問題還發(fā)生在啟動瞬間，表現(xiàn)出來的是不平穩(wěn)，不順暢，有頓挫感。類似的感覺也會發(fā)生在制動瞬間。

這類問題的本質是動力激勵發(fā)生突變導致的，這是因為相對發(fā)動機的動力柔軟特性，電機的扭矩是剛性和瞬時性的，它能夠瞬時提供大轉矩。此時傳動系統(tǒng)就接受到了一個大的階躍激勵，在阻尼、剛度等匹配不講究時，非常容易發(fā)生大的振動響應，導致半軸的轉矩輸出是波動的(如圖所示)，最終表現(xiàn)為車速的不平順。在制動時情況相反，原來的轉矩突然撤掉了，就好從高原像突然跌倒了平地，也是給了系統(tǒng)一個階躍激勵，車速也容易不平順。

故障三：齒輪拍擊

扭轉振動的另一類故障表現(xiàn)為在載荷突變時，會發(fā)出“啪啪”或者“啪嗒啪嗒”的異響，過一會兒聲音會自然消失，這類問題一般是兩個原因共同導致的。第一齒輪間隙過大，第二個傳動系統(tǒng)的轉速發(fā)生快速的波動。如此從動輪和被動輪兩者的運轉是不同步的，兩者時快時慢，這導致主動齒輪在從動齒輪內(nèi)雙側來回接觸。等速度平穩(wěn)后，會從雙側嚙合過渡到單側平穩(wěn)嚙合。

扭轉振動的故障還有許多，比如說有些齒輪嘯叫也是扭轉振動問題導致的，或者扭轉振動惡化了齒輪嘯叫。這種情況一般的機理是：電機的轉矩脈動較大，導致齒輪軸的速度在微觀上是波動的，這種波動會使得齒輪嚙合接觸強度發(fā)生周期性波動，和齒輪嚙合剛度激勵的原理一樣，齒輪會發(fā)出嘯叫聲。

如何定位分析扭轉振動問題

扭轉振動問題，歸根到底是一個動力學的問題，是軸系傳動的問題。除了經(jīng)驗分析的方法，最有用、最科學的就是動力學分析法。那么首先要解決如何動力學建模的問題。