電動(dòng)汽車和動(dòng)力總成的振動(dòng)噪音這個(gè)問題幾乎是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的一個(gè)令人頭疼的共性問題。電動(dòng)汽車和動(dòng)力總成的振動(dòng)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(fù)雜的當(dāng)屬于傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題。因?yàn)樗皇菃蝹€(gè)零件或部件問題，而是動(dòng)力總成匹配問題。因?yàn)殡y以定位，所以難以解決。本周我梳理下扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的學(xué)術(shù)文章，嘗試著回答如下三個(gè)問題：

1、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題的故障特征是什么？

2、如何分析定位扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題？

3、常用的解決方法有哪些？

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題的故障特征

故障一：加速共振

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)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(gè)速度段，車輛或有明顯的抖動(dòng)、震顫。過了這個(gè)速度點(diǎn)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(jī)理可以簡單理解成，傳動(dòng)系統(tǒng)的軸系存在若干個(gè)固有頻率，這些頻率是由電機(jī)、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(dòng)力總成存在許多激勵(lì)源，以電機(jī)輸出扭矩激勵(lì)為例，它的頻率是隨速度變化而增加的，當(dāng)速度達(dá)到一定時(shí)，總是會出現(xiàn)扭矩激勵(lì)頻率和固有頻率相同，此時(shí)共振就容易被激發(fā)，產(chǎn)生出較大的抖動(dòng)。共振發(fā)生時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和車速都會發(fā)生大的波動(dòng)。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(shí)由于輸出能量較小，情況會略好。

故障二：啟動(dòng)抖動(dòng)

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題還發(fā)生在啟動(dòng)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(dòng)瞬間。

這類問題的本質(zhì)是動(dòng)力激勵(lì)發(fā)生突變導(dǎo)致的，這是因?yàn)橄鄬Πl(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力柔軟特性，電機(jī)的扭矩是剛性和瞬時(shí)性的，它能夠瞬時(shí)提供大轉(zhuǎn)矩。此時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)就接受到了一個(gè)大的階躍激勵(lì)，在阻尼、剛度等匹配不講究時(shí)，非常容易發(fā)生大的振動(dòng)響應(yīng)，導(dǎo)致半軸的轉(zhuǎn)矩輸出是波動(dòng)的(如圖所示)，最終表現(xiàn)為車速的不平順。在制動(dòng)時(shí)情況相反，原來的轉(zhuǎn)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(gè)階躍激勵(lì)，車速也容易不平順。

故障三：齒輪拍擊

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的另一類故障表現(xiàn)為在載荷突變時(shí)，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(gè)原因共同導(dǎo)致的。第一齒輪間隙過大，第二個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生快速的波動(dòng)。如此從動(dòng)輪和被動(dòng)輪兩者的運(yùn)轉(zhuǎn)是不同步的，兩者時(shí)快時(shí)慢，這導(dǎo)致主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪內(nèi)雙側(cè)來回接觸。等速度平穩(wěn)后，會從雙側(cè)嚙合過渡到單側(cè)平穩(wěn)嚙合。

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

如何定位分析扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題，歸根到底是一個(gè)動(dòng)力學(xué)的問題，是軸系傳動(dòng)的問題。除了經(jīng)驗(yàn)分析的方法，最有用、最科學(xué)的就是動(dòng)力學(xué)分析法。那么首先要解決如何動(dòng)力學(xué)建模的問題。