基于齿轮连杆的新型动力吸振式轮边电驱动系统研究与设计

针对分布式电动汽车中簧下质量增大,车辆平顺性和车轮接地性恶化的问题,设计了一种新型齿轮连杆式轮边动力吸振器。评估其在多连杆悬架中空间布置的可行性;考虑路面不平度与电机驱动时作用在其壳体上的反力矩,建立系统的动力学模型并推导其振动力学微分方程,利用MATLAB/Simulink建立三自由度振动模型,在新欧洲行驶循环(New European Driving Cycle,NEDC)工况下得到时域内的系统响应;结合计算结果分析动力吸振器弹簧刚度阻尼对车身加速度、车轮动载荷和电机振动的影响作用,并进行动力吸振器弹簧刚度和阻尼的优化设计;最后将该系统与传统汽车和一般轮毂电机驱动系统对比,分析其改善车辆平顺性和接地性的效果。结果表明,该新型齿轮连杆式轮边动力吸振器可以合理布置在多连杆悬架中,并可显著改善分布式驱动汽车车辆平顺性和车轮接地性。     

基于车轮振动的路面实时识别研究

提出利用路面粗糙度对车轮产生的振动来识别路面的方法.首先确定车轮高频振动可以反映路面粗糙度,进而按路面粗糙度识别路面.然后利用Wavelet和FFT对各种典型路面产生的车轮高频振动信号进行频谱分析,根据获得的典型路面频谱分布特征,构造典型路面模糊分类器,按照欧几里德贴近度原则进行路面识别.试验中,柏油路、水泥路识别率达95%,证明基于车轮振动的路面模糊识别的有效性.     

直线电机振动特性对车轮多边形问题的影响研究

针对国内某地铁车辆因车轮多边形造成舒适性差的问题展开动力学仿真和线路测试研究。理论上简要分析了车轮多边形产生的原因并建立地铁车辆动力学模型,计算得到转向架各部件的振动固有频率,并发现车辆平稳性在40 km/h速度下异常恶劣。建立以轨道不平顺为输入、电机位移为输出传递函数,分析了40 km/h速度下车轮多边形产生的外部激励43.6 Hz与直线电机垂向固有频率接近从而导致电机发生共振,进一步加剧了车轮多边形恶化。线路跟踪实验表明,车体上的平稳性指标同样在40 km/h时异常恶化,恶化程度随车轮多边形波深增大而加剧。归纳提出以异常振动速度为切入点,对车轮多边形问题分析的仿真和线路实验方法。最后对直线电机悬挂参数进行优化,消除剧烈振动,提高了乘坐舒适性。     

基于渐消卡尔曼滤波器的路面辨识方法

路面附着条件是影响车辆行驶安全性的重要因素.本文对轮毂电机驱动电动汽车的路面辨识方法进行研究,先对车轮垂向载荷进行估计,再利用μ-s曲线特性,采用渐消卡尔曼滤波器对其线性段斜率进行估计,进而区分不同路面通过基于veDYNA的仿真试验,验证了该方法的有效性.该方法有利于车辆力学控制策略开发.     

基于工况识别的IWM-EV主动悬架MOPSO模糊滑模控制

轮毂电机电动汽车(in-wheel motor electric vehicle,IWM-EV)的电机激励与车辆系统的耦合特性严重的恶化车辆的动力学性能以及电机的工作稳定性,针对这种振动负效应问题,建立了考虑机电耦合的车辆动力学耦合模型,并设计了工况识别的主动悬架多目标粒子群(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)模糊滑模控制器。基于傅里叶级数法建立了轮毂电机的垂向不平衡激励与电机转矩的电机模型;将电机模型与车辆动力学模型结合建立了电机与悬架联合的垂向-驱动非线性动力学耦合模型。基于耦合模型分析了车辆的机电耦合振动负效应特性,针对模型强非线性的特点,设计了耦合模型的非线性控制器。仿真结果表明,控制器能既能有效的减小电机的相对偏心率,抑制电机不平衡电磁力,又能提升车辆动力学性能,有效的抑制了轮毂电机电动汽车的振动负效应。     

基于主动悬架控制轮边驱动电动车垂向振动研究

针对轮边驱动电动车存在的轮毂电机振动问题,以开关磁阻电机(SRM)为例,分析了电机垂向激励对车辆性能的影响。探讨分析不同车速工况下路面和电机两种耦合激励对轮边驱动电动车垂向动力学特性的影响。研究表明,电机激励对车辆垂向性能的影响主要集中在低车速范围。此时,电机激励频率接近悬架系统固有频率,容易引发车辆共振。鉴于电机激励具有的周期性特点,提出了基于FxLMS算法的主动悬架控制方法,进而抑制电机垂向激励产生的车辆垂向振动负效应,仿真分析验证了算法的有效性。     

永磁直流无刷电机定子振动动力学分析及实验研究

在集中驱动的电动汽车中,电机是电动汽车振动和车内外噪声的主要源头之一。因此,设计人员都期望于在设计阶段能对电机的振动噪声性能进行分析。本文基于电磁场分析理论对电动汽车驱动用永磁直流无刷电机径向力波进行了有限元仿真计算,进而对电机定子进行了动力学建模与仿真研究,实现了车用定子振动动力学特性分析。仿真结果与电机振动试验结果相符,验证了分析的正确性,为进一步实现低噪声驱动电机的优化设计打下了基础。     

运行工况下电动汽车内置式永磁同步电机振动噪声源识别

电动汽车内的振动和高频噪声直接影响汽车产品的结构安全性、舒适性和市场营销等各个方面,为解决某品牌电动汽车驱动系统内置式永磁同步电动机运行工况下振动噪声超标的问题,首先根据电磁场理论推导出电机空载和负载运行时产生的径向电磁力波解析表达式,得到径向电磁力波的阶次、频率和幅值,并给出电机运行时产生电磁和机械力波的频率。利用Brüel&Kj?r3050-A型六通道数据采集系统对电机空载和负载运行时的振动加速度进行阶次扫频分析,对比试验频率和解析分析结果找到电机振动较大的原因;为进一步识别电机的噪声源,基于特征频率对比法并使用Brüel&Kj?r PULSE Reflex声学照相机套装对样机进行工况下的声全息试验实现了对噪声源的定位,可为车用内置式永磁电机振动噪声抑制技术提供参考。     

减振器非线性阻尼对车身振动的影响分析

利用改进的非高斯闭合法，通过计算讨论了汽车在路面谱激励下，减振器非线性阻尼对车身振动加速度均方根值，车轮与路面间相对动载荷及悬架穿越频率的影响规律，通过与试验结果对比，证明计算结果和所得结论正确。     

高架车道下的人行天桥的顶灯要有减振措施

香港九龙红谌高架车道下有长80米的人行天桥通道，此人行天桥下面是一个交叉的汽车道，见图1所示。由于高架车道上有多种车辆频繁行驶，他们的车轮不断地在激励路面，引起高架车道路面振动持续不断，安装在人行桥面通道上的照明顶灯若没有减振措施，这些顶灯将与顶部路面一起振动，     

城市轨道交通地下线振动源机理和频率特性EI北大核心CSCD

基于我国24个城市轨道交通地下线35个断面振动源的实测数据,分析了城市轨道交通地下线的振动源机理和时频特性,并利用钢轨、道床、隧道壁的实测振动数据识别车辆簧下质量和轨道耦合系统P2共振频率,导出扣件刚度;通过力锤敲击试验识别了轨道第1阶自振频率,导出扣件刚度。提出了P2共振和车轮磨耗激励频率是城市轨道交通环境振动和室内二次结构噪声的主要激励源之一,扣件垫板老化后刚度增大使P2共振频率提高,对二次结构噪声的贡献比对环境振动的贡献更为显著。Pined-Pined共振、轮轨粗糙度是城市轨道交通环境噪声和车内噪声的主要激励源。     

基于面接触的车桥耦合振动研究

现有分析车-桥耦合振动的研究中都假设移动车辆与路面的接触关系为点接触。事实上,轮胎与路面是通过面接触的。通过建立新的三维车轮模型,分析了面接触对车-桥耦合振动的影响,将车轮与路面的接触面模拟为长方形,通过接触面间的位移协调条件和力相互作用建立车-桥耦合振动方程。对车速、车轮刚度与阻尼、接触面尺寸大小、车辆数目等进行参数分析,研究了接触面对车-桥耦合振动的影响。数值计算与试验结果验证表明:所提出的模型能更准确合理的研究车桥耦合振动。     

喷涂式阻尼车轮振动声辐射特性分析

分析某直型辐板车轮喷涂阻尼材料与否的振动声辐射特性。通过力锤敲击试验,获得车轮的固有频率、模态阻尼比及频率响应函数,分析喷涂式阻尼车轮振动特性。通过半消声室声辐射测试,给出喷涂式阻尼车轮的声能量级,结合车轮振动分析声辐射特性。结果表明,喷涂式阻尼车轮可以有效降低车轮振动和声能量级,与裸轮相比,径向激励下总声能量级可降低6.4 dB,轴向激励下总声能量级可降低4.3 dB。     

基于颗粒阻尼的车轮声辐射特性分析

针对列车运行时由于轮轨的不平顺造成的车轮振动以及由振动产生辐射噪声的不足,本文利用颗粒阻尼附加质量小和宽频减振效果好的优点,在车轮踏面上设计了颗粒阻尼振动器来衰减和抑制车轮振动和辐射噪声,同时研究了两种不同激励载荷条件下的车轮声辐射特性。试验结果表明：相比于空轮以及空心阻尼环,颗粒阻尼器在宽频带内具有优良的振动抑制和降噪效果,其中在轴向和径向激励载荷下,安装颗粒阻尼器可以使车轮的振动大幅衰减,其中最大减振可达39dB,而噪声最大降噪为14.68dBA     

永磁同步驱动电机运行性能与振动分析

驱动电机的运行性能和振动分别影响电动汽车的动力性和乘坐舒适性。有较多学者对电机运行性能和振动性能只进行了单独研究。本文采用数值计算方法分析8极48槽同步电机的运行性能和振动响应。先建立二维有限元模型并验证模型正确性;然后进行运行性能和分析,发现其输出功率效较高,但其转脉动值较大,约为27.12%;最后进行振动分析,谐响应分析发现在2400Hz与4000Hz接近电机定子模态三、四阶固有频率,齿顶振动位移大,进一步得出两个频率成分的振动云图。     

谐波注入在电动汽车动力总成电磁振动抑制中的应用EI北大核心CSCD

动力驱动总成的电磁振动水平严重影响着电动汽车的NVH性能。由于驱动电机结构的非理想和逆变器的非线性特性,电机的输出转矩存在较大的脉动。在一定的转速下,转矩谐波的频率会和动力总成的扭转模态频率一致,导致动力总成的共振。为了研究转矩脉动引起的电磁振动问题,建立了电机电磁模型和控制电路的联合仿真来对电磁激励进行分析,同时通过振动测试试验,认为动力总成在500~1500 r/min转速范围内的48阶振动是由转矩脉动引起的。为了抑制驱动电机输出的转矩脉动,采用谐波电流注入的方法来抵消电机运行时的谐波转矩,将RBF神经网络和遗传算法结合,对电流谐波进行优化。最后通过振动试验验证分析的准确性,结果表明,采用谐波注入的控制方法能够有效抑制动力总成的电磁振动。     

负载激励下采煤机永磁电机转子系统弯扭耦合振动分析

为分析不同负载激励对电机转子-轴承系统弯扭耦合振动特性的影响,以采煤机永磁电机转子系统为例建立电磁激励下的电机转子-轴承系统,并将负载激励考虑到偏心转子模型中。利用Lagrange方程推导了负载激励条件下转子系统的弯扭耦合动力学方程并基于Runge-Kutta法进行数值仿真,重点分析了不同负载激励下电机转子系统的弯扭耦合振动特性。仿真结果表明,负载激励会加剧转子偏心程度,但对转子弯曲振动的频率响应影响较小,振动响应主要由转频分量决定;而负载扰动对转子系统扭转振动响应具有不同的效果,不仅在扭振响应中激发出相应的频率成分形成多周期运动,还会明显增加扭振角幅值(0.001 rad),振动响应主要由扰动频率和二倍转频分量决定。此外,负载激励中的低频成分将激发出较大的扭转振动响应(0.03 rad),加速传动系统的疲劳损坏,影响转子系统的安全稳定运行。研究结果可为采煤机转子系统主动减振策略研究提供参考。     

电磁驱动电动汽车设计

电动汽车的发展在于蓄电池材料的开发,而电池材料在一段时间内并不会有很大的突破,因而目前解决这些问题的方式,最好莫过于拓展储能空间,但是目前的汽车空间设计基本上已经达到了极致,因而只有改善动力结构才能从根本上拓展电能的储蓄空间。基于此种理念,本文设计了一款新型的车轮结构——电磁感应驱动车轮,以电机为设计启发点,由车轮的改进设计影响电池的大小,开发出了一种崭新的电动汽车设计思路。     

轮毂电机驱动电动汽车的悬架定位参数优化分析

针对轮毂电机驱动电动汽车由非簧载质量大而引起的平顺性问题,通过增加车轮的质量进行仿真实验验证非簧质量增大确实会影响轮毂电机驱动电动汽车的平顺性。为改善轮毂电机驱动电动汽车的平顺性,通过多体动力学仿真软件ADAMS/Car建立某汽车的整车模型并对其进行平顺性仿真分析,建立的整车模型仿真实验主要由前后车轮、前后悬架、转向系统以及四柱实验台等组成。通过选取适当悬架的硬点坐标作为优化变量,以影响悬架的前束角、主销内倾角、外倾角、主销后倾角等定位参数变化范围作为优化目标。通过仿真实验可以看出,优化后的外倾角、前束角等影响悬架的定位角参数的变化优于优化前,从而使得悬架的综合性能达到最佳。结果表明,优化之后的悬架硬点坐标可以有效地改善轮毂电机驱动电动汽车的平顺性。     

电动汽车驱动电机电磁噪声的仿真分析

为研究某型电动汽车驱动电机的电磁噪声,以一台8极48槽电动汽车用永磁同步电机为研究对象,通过电磁场有限元分析软件得到电机在正弦波供电下的气隙径向电磁力的阶次特征以及频率特征。对电机定子机壳的模态进行仿真,得到电机前五阶的模态振型及固有频率。在此基础上,运用声学仿真软件建立电机的声学有限元网格,将电机的电磁力与电机模态网格进行耦合求解电机的电磁振动与噪声,得到电机电磁噪声在不同频率下的声场声压分布。并对电机在某一工况下的稳态噪声进行台架试验,得到电机噪声的频谱图。分析过程对预测不同类型的电动汽车驱动电机的电磁噪声具有借鉴意义。