在动力学视角下,没有绝对的刚体,也没有零误差的配合。任何机械传动机构都可以用刚度、阻尼、质量、惯量来等价。构建好每个零件的动力学模型后就可以将其组装成完整的模型,并进行分析。一个完整的动力学建模分析过程如下所示:
一般分析共振问题,我们要求解模态,分析启动抖动等瞬态问题,还要求出系统传递函数。分析在不同激励下系统的表现需要求解力学响应特性。这种求解就和一般控制问题一样了。
将求解出的系统动力学响应特性,和振动噪音测试数据作对比分析,就可以双向验证问题原因。采用的方法就是上一篇文章将的仿真测试对标法。
扭转振动常用解决方法
第一种方法:输入侧改善
所谓输入侧改善,就是将改善电机的旋转扭矩输出的平稳性。一般电机的转矩脉动、动不平衡、不对中都会影响旋转稳定性,产生各种阶次的激振力,这些激振力会沿着轴系传递,如果和某个零件的固有频率接近,就会产生附加的共振响应。因此改善旋转品质是有效避免问题的方法。
第二种方法:传递过程阻断
车辆振动的一次振源一般是电机或减速器,从振源到振体的力波传递有两个途径,途径一是通过轴系传递,途径二是通过定子组件到车架。有人做过分析研究发现途径二是车辆振动的主要传递路径。因此在途径二上设置柔性或者半刚性悬置能够大大降低共振风险,即便共振幅值也会大幅度降低。如下图所示有人通过优化电机三个悬置的位置、刚度,达到了很好的隔振效果,加速度传递率不到2.5%。
对于传递路径一的轴系传递,也有相应的阻断方法,就是设置轴系减振器。这种减震器一般有两个盘耦合而成,主动盘和主动轴相连,从动盘和被动轴相连。主动盘和被动盘之间设置了弹性和阻尼,振动会被弹簧和阻尼吸收掉,传递不过去,相当于设置了一道防火墙。下图是两种轴系减振器,他们对中高频隔振效果都很明显。
第三种方法:系统级优化方案
扭转振动归根到底是一种动力学问题,动力学问题就不仅仅和振源有关,还和轴系统的本身的参数相关,比如刚度、阻尼等等。因此有人通过优化动力学参数达到对某些频段振动的抑制效果。