在能源供应日趋紧张和改善环境迫切需求的态势下,大力发展节能与新能源汽车是解决能源环境问题的有效途径。由驱动电机和传动装置构成的电驱动系统作为新能源汽车的关键总成,其性能直接影响新能源汽车的驾乘品质。为了提高系统效率、功率密度和可靠性,电驱动系统向结构集成化和控制一体化方向发展,但随之也带来了新的问题和挑战,其中NVH问题是亟待解决的重要问题之一。为了实现一体化电驱动系统在NVH方面性能变优与品质变佳,针对当前面向一体化电驱动系统的机电耦合作用下振动机理与特性表征不明晰等基础科学问题,以及电机转子与齿轮共轴导致的机电耦合振动复杂化和电驱动系统高速化与集成化引起的激励频率范围宽、模态振型稠密化、共振可能性增大等关键技术问题,结合科技部国家重点研发计划项目开展一体化电驱动系统的精细建模与振动特性研究,主要研究内容包括以下五个方面:(1)电驱动系统内部激励建模。基于电磁场理论,推导了电机转子偏心情况下的不平衡磁拉力解析模型;基于赫兹接触理论和深沟球轴承拟静力学模型,推导了深沟球轴承的刚度模型,分析了载荷对轴承刚度的影响规律;基于斜齿轮啮合传动机理,推导了斜齿轮时变啮合线长度模型,研究了螺旋角和齿宽对斜齿轮啮合长度的影响规律;基于能量法,推导了具有齿形误差的齿轮时变啮合刚度通用模型,并通过与已有文献对比,验证所提出模型的准确性。(2)电驱动系统动力学建模。基于广义有限元思想,对电驱动系统进行模块化处理,运用转子动力学理论,将电机转子离散为多圆盘转子系统,推导了电机转子动力学模型,并通过固有频率收敛性分析,确定电机转子离散化程度;基于Timoshenko梁理论建立了电驱动系统传动轴有限元模型;针对斜齿轮啮合动力学模型问题,建立了考虑主动轮不同旋转方向及旋向情况的弯-扭-轴-摆12个自由度齿轮啮合模型;基于上述建立的子模型,考虑轴承支承刚度各向异性问题,搭建了一体化电驱动系统的机械-电磁耦合动力学模型。(3)固有特性研究、模型验证及几何参数对振动响应影响分析。运用复模态理论,对考虑阻尼以及陀螺效应的多自由度系统进行模态分析,计算了系统临界转速,研究了系统模态振型特性;从瞬态工况和稳态工况两个角度分别对所搭建的理论模型进行验证;针对电驱动系统结构特点,研究了轴方位角、齿轮布置方案、中间轴齿轮偏转角等几何参数对系统振动响应的影响规律,为基于振动控制的电驱动系统结构设计与优化提供理论依据。(4)内部激励对电驱动系统振动特性的影响。从内部激励的角度,研究了电磁刚度对系统固有频率的影响规律,发现系统各阶次固有频率在电磁刚度的影响下有不同程度的增加;研究了不平衡磁拉力、电机转子偏心以及两者共同作用下的电驱动系统的振动响应变化规律;研究了轮齿修形位置和最大修形量对斜齿轮时变啮合刚度和电驱动系统振动特性影响规律,为电驱动系统振动控制提供理论支撑。(5)电驱动系统振动试验研究。基于汽车传动系统公共控制平台,搭建了电驱动系统振动噪声测试试验台,在匀速和匀加速两种工况下对振动加速度进行分析,并根据对进场噪声的分析结果,确定影响噪声的主要阶次,并利用Vold-kalman法对相应阶次的振动加速度信号进行提取,分析其瞬态变化特征。研究成果为新能源汽车电驱动系统的动力学行为预测及振动机理分析提供了较为完整的基础,为电驱动系统的优化设计提供了理论支撑,对促进面向电驱动系统的自主知识产权软件的开发具有重要的理论意义和广阔的工程应用价值。