考虑弹性支撑边界条件的电动汽车-路面系统机电耦合振动特性分析

来源：中国血液净化杂志2020年第8期北京时间：

作者：冯桂珍, 李韶华, 路永婕

单位：1. 石家庄铁道大学 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室, 河北 石家庄 050043;2. 石家庄铁道大学 机械工程学院, 河北 石家庄 050043"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (11972238, 11572207); State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures Independent Project (ZZ2020-34); Research Project of Higher Education Teaching Reform of Hebei Province (2018GJJG221)

摘要：轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量大导致轮胎动载荷增加，并且电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励，进一步加剧车轮振动引起垂向振动负效应的问题。鉴于此，考虑电机的电磁激励，建立了电动汽车-路面系统的机电耦合动力学模型，推导了弹性支撑边界条件下路面结构的模态频率和振型表达式，以及路面振动引起的二次激励。计算了简支与弹性支撑边界条件下的路面模态频率，根据频率分布进行了截断阶数选取，并分析了边界条件、电机激励和车速对路面响应的影响。在此基础上，研究了不同行驶速度、路基反应模量及路面不平顺幅值下，激励形式对汽车车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的影响。结果表明：路面不平顺幅值越小，弹性支撑对路面响应的影响越大，弹性支撑边界条件下的路面响应较小，电机激励会引起路面响应的增加；弹性支撑边界条件下，路面不平顺幅值和路基反应模量越小，考虑路面不平顺、路面二次激励和电机激励的三重综合激励对电动汽车响应的影响越大，激励形式对轮胎动载荷的影响最大，对车身加速度的影响次之，对悬架动挠度的影响最小；电机激励导致轮胎动载荷增加，对路面破坏和寿命产生的负效应不容忽视。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车垂向动力学分析提供参考与理论支持。

关键词：汽车工程,电动汽车,机电耦合振动,路面二次激励,弹性支撑边界条件

基金资助：国家自然科学基金项目（11972238，11572207）；石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题（ZZ2020-34）；河北省教育厅高等教育教学改革研究项目（2018GJJG221）