
					兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (1): 231149-.doi: 10.12382/bgxb.2023.1149
        
               		解云坤1, 刘辉1,2, 高普1,*(
), 吴云豪3, 李新毅4, 周如意4
                  
        
        
        
        
    
收稿日期:2023-11-30
									
				
									
				
									
				
				
											上线日期:2025-01-25
									
			通讯作者:
					
					
							基金资助:
        
               		XIE  Yunkun1, LIU  Hui1,2, GAO  Pu1,*(
), WU  Yunhao3, LI  Xinyi4, ZHOU  Ruyi4
			  
			
			
			
                
        
    
Received:2023-11-30
									
				
									
				
									
				
				
											Online:2025-01-25
									
			摘要:
车用高速机电复合传动系统(Electro-Mechanical Transmission,EMT)结构高紧凑、零部件高转速,导致系统机电耦合效应显著,易产生共振。针对串联式EMT系统进行机电耦合固有振动特性分析,推导系统的机电耦合固有振动模型,研究其固有频率及模态振型,基于各阶模态的振型特点,总结系统的6种典型振动模式。研究高速运行工况和机电磁耦合效应对系统固有频率和模态振型的影响,并基于坎贝尔图和模态能量法研究宽速域运行范围内系统的共振转速。研究结果表明,机电磁耦合效应改变了系统的低频振动特性,高速运行工况可显著改变系统的某些固有频率,在动力学建模中应对二者进行充分考虑,共振转速研究为系统动力学调控和优化提供了参考。
解云坤, 刘辉, 高普, 吴云豪, 李新毅, 周如意. 车用高速机电复合传动系统固有振动特性及共振转速研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231149-.
XIE Yunkun, LIU Hui, GAO Pu, WU Yunhao, LI Xinyi, ZHOU Ruyi. Study on Inherent Vibration Characteristics and Resonance Speed of High-speed Electromechanical Transmission System for Vehicle[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(1): 231149-.
| 阶数 | 频率/Hz | 模式 | 阶数 | 频率/Hz | 模式 | 
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | A | 12 | 914 | E | 
| 2 | 187 | B | 13 | 914 | E | 
| 3 | 398 | B | 14 | 914 | E | 
| 4 | 400 | D | 15 | 914 | E | 
| 5 | 654 | C | 16 | 2220 | E | 
| 6 | 654 | C | 17 | 2220 | E | 
| 7 | 701 | C | 18 | 2220 | E | 
| 8 | 701 | C | 19 | 2220 | E | 
| 9 | 772 | B | 20 | 2905 | B | 
| 10 | 821 | C | 21 | 2979 | B | 
| 11 | 821 | C | 22 | 3134 | F | 
表1 EMT系统振动模式(1挡)
Table 1V ibration mode of EMT system(1st clutch)
| 阶数 | 频率/Hz | 模式 | 阶数 | 频率/Hz | 模式 | 
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | A | 12 | 914 | E | 
| 2 | 187 | B | 13 | 914 | E | 
| 3 | 398 | B | 14 | 914 | E | 
| 4 | 400 | D | 15 | 914 | E | 
| 5 | 654 | C | 16 | 2220 | E | 
| 6 | 654 | C | 17 | 2220 | E | 
| 7 | 701 | C | 18 | 2220 | E | 
| 8 | 701 | C | 19 | 2220 | E | 
| 9 | 772 | B | 20 | 2905 | B | 
| 10 | 821 | C | 21 | 2979 | B | 
| 11 | 821 | C | 22 | 3134 | F | 
| 固有频率阶数 | 固有频率/Hz | |
|---|---|---|
| 考虑机电磁耦合 | 不考虑机电磁耦合 | |
| 1 | 25 | 0 | 
| 2 | 189 | 187 | 
| 3 | 398 | 398 | 
| 4 | 400 | 400 | 
| 5 | 626 | 654 | 
| 6 | 626 | 654 | 
| 7 | 667 | 701 | 
| 8 | 667 | 701 | 
| 9 | 772 | 772 | 
| 10 | 821 | 821 | 
表2 机电磁耦合对固有频率的影响(1挡)
Table 2 Effect of electro-mechanical-magnetic coupling on natural frequency(1st clutch)
| 固有频率阶数 | 固有频率/Hz | |
|---|---|---|
| 考虑机电磁耦合 | 不考虑机电磁耦合 | |
| 1 | 25 | 0 | 
| 2 | 189 | 187 | 
| 3 | 398 | 398 | 
| 4 | 400 | 400 | 
| 5 | 626 | 654 | 
| 6 | 626 | 654 | 
| 7 | 667 | 701 | 
| 8 | 667 | 701 | 
| 9 | 772 | 772 | 
| 10 | 821 | 821 | 
| 共振转速/(r·min-1) | 固有频率/Hz | 激励频率成分 | 
|---|---|---|
| 750 | ω1 | 2fs1、2fs3 | 
| 950 | ω9,ω10,ω11 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 1500 | ω1 | fs1、fs3 | 
| 1900 | ω9,ω10,ω11 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 2300 | ω3,ω4 | 2fm-PG5、2fm-PG6 | 
| 3450 | ω20 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 4550 | ω3,ω4,ω9,ω10,ω11 | fm-PG5、fm-PG6 2fm-PG5、2fm-PG6  | 
| 5250 | ω12,ω13,ω14,ω15 | 2fm-PG5、2fm-PG6 | 
| 5650 | ω2 | 2fs1、2fs3 | 
| 6900 | ω20 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 9150 | ω9,ω10,ω11 | fm-PG5、fm-PG6 | 
| 10450 | ω12,ω13,ω14,ω15 | fm-PG5、fm-PG6 | 
| 11350 | ω2 | fs1、fs3 | 
表3 机电复合传动系统共振转速点(1挡)
Table 3 Resonance speed of EMT system(1st clutch)
| 共振转速/(r·min-1) | 固有频率/Hz | 激励频率成分 | 
|---|---|---|
| 750 | ω1 | 2fs1、2fs3 | 
| 950 | ω9,ω10,ω11 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 1500 | ω1 | fs1、fs3 | 
| 1900 | ω9,ω10,ω11 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 2300 | ω3,ω4 | 2fm-PG5、2fm-PG6 | 
| 3450 | ω20 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 4550 | ω3,ω4,ω9,ω10,ω11 | fm-PG5、fm-PG6 2fm-PG5、2fm-PG6  | 
| 5250 | ω12,ω13,ω14,ω15 | 2fm-PG5、2fm-PG6 | 
| 5650 | ω2 | 2fs1、2fs3 | 
| 6900 | ω20 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 9150 | ω9,ω10,ω11 | fm-PG5、fm-PG6 | 
| 10450 | ω12,ω13,ω14,ω15 | fm-PG5、fm-PG6 | 
| 11350 | ω2 | fs1、fs3 | 
| 共振转速/(r·min-1) | 固有频率/Hz | 激励频率成分 | 
|---|---|---|
| 225 | ω4 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 450 | ω4 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 750 | ω1,ω5~ω12 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 950 | ω13,ω14,ω15 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 1500 | ω1,ω5~ω12 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 1900 | ω13,ω14,ω15 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 3500 | ω16,ω17 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 4600 | ω20 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 4950 | ω23 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 7000 | ω16,ω17 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 9200 | ω20 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 9900 | ω2,ω3,ω23 | 2fPG5、2fPG6 fm-PG1、fm-PG3  | 
表4 机电复合传动系统共振转速点(2挡)
Table 4 Resonance speed of EMT system(2nd clutch)
| 共振转速/(r·min-1) | 固有频率/Hz | 激励频率成分 | 
|---|---|---|
| 225 | ω4 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 450 | ω4 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 750 | ω1,ω5~ω12 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 950 | ω13,ω14,ω15 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 1500 | ω1,ω5~ω12 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 1900 | ω13,ω14,ω15 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 3500 | ω16,ω17 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 4600 | ω20 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 4950 | ω23 | 2fm-PG1、2fm-PG3 | 
| 7000 | ω16,ω17 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 9200 | ω20 | fm-PG1、fm-PG3 | 
| 9900 | ω2,ω3,ω23 | 2fPG5、2fPG6 fm-PG1、fm-PG3  | 
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