125 电驱动减速箱一阶壳体约束模态和自由模态一般要求多少？具体是基于什么考虑？三合一总成的...
神行问答125：
电驱动减速箱一阶壳体约束模态和自由模态一般要求多少？具体是基于什么考虑？另外，变速箱总成以及三合一总成的模态要求又是怎么样的？
参考答案：
约束模态一般是总体一弯两三百Hz，这个主要是为了烧油的车需要考虑的，比如混合动力、增程啥的，因为发动机最高转速六七千，对应主轴频率一百左右，按照二阶激励避开，加点安全系数基本就三百Hz了。而没有烧油的纯电就没必要考虑这些，因为主要有害激励一方面是车轮子的路面随机振动和扫频振动，一方面是自身振动的激励。变速箱来说，都是比较少的齿轮啮合频率，有啸叫声就要尽量改善加工质量和装配质量。从模态角度，就是先做总体包络尺寸和关键的轴承位的限制等。然后算模态的拓扑优化，大概确定了加强筋布局，然后手工画出来能铸造的加强筋。另外轴承位刚度，一般影响齿轮啮合精度还有轴弯曲变形，尽量刚度大一点，这需要壳轴向刚度布置一些加强筋，一般是伞型，而且是在正反转方向的轴承推力方向，尽量让壳的刚度连续。三合一来说，有电机和控制器的存在，振动激励更复杂一些，一般是电源部分、电磁设计部分和控制部分引起的转矩波动以及各种谐波，并且电机谐波分量的频段远高于地面振动的十几Hz到一百多Hz。就要把模态也控制的比较高，比如定子的2.0或者2.1模态都两三千Hz了，等到4.0，4.1，5.0或者呼吸模态等，能七八千Hz甚至一万。这样就要尽量提升定子直径方向的刚度，但是提升空间很有限，如果刚性大的电磁设计部分没地方给铜线，留走电流的空间，扭矩功率下降，刚性小了，定子开槽深，模态很低，振动加大，这是个权衡。可以考虑斜级、斜槽、短距绕组、非对称定子开槽、转子外圈开槽、内圈开孔等；尽量降低谐波和转矩波动，减少源头方向的振动力，装配定心好一点，减少磁场不均衡等。控制侧减少输出电流谐波，做主动减振、做谐波注入等。另外，三合一里面有各种保护盖，很薄很软，需要合理的加强筋布局，一般是米字形的布局，最轻量化，比如控制器顶盖 ，如果从国标实验规范角度看，大概一百公斤承重要求，那么1–1.5mm铝板冲压外加5mm加强筋，再合理布局加强筋分布，一般来说强度就够了。但是有两个问题，壳太薄了，螺栓连接面就很薄，根据vdi2230规范，螺栓帽接触压力很不均匀，增加回弹不利于螺栓轴力的保障，而为了满足2230里面的g^限制条件，一般要求壳的厚度达到1-2倍螺栓公称直径，薄壳就搭配小螺栓，又需要很密的布局增加装配节拍。而厚壳可以用大螺栓以保证密封性，太薄的壳模态会很低，容易被较低频率的电磁振动激发，产生辐射噪音，这就需要让模态高一点，做到很硬很厚，代价是尺寸重量不划算，需要权衡。而且因为顶盖尺寸大，模态很难提升到太多，一般也就到500Hz多一点，而现有实验规范里面，扫频振动最高到440Hz，随机振动主要在100Hz，其他高频小激励段在2000Hz，那么很容易有重叠，也许共振会放大了。现有实验规范设计方法，很多都是基于烧油的车，而电动车的振动激励要简单点，这需要去试车场采集路谱，然后自己做滤波和fft，然后包络成自己的振动psd路谱，才比较好。一般来说，壳子部分模态，就尽量在主要振动激励方向，尽量让关键对应模态的振形和频率错开，这需要做实验测map图，看阶次和仿真找模态。但是有时候空间有限，也不一定能做多大改善，还有电驱动的安装悬置的模态，一般是要求五百到七百Hz，也是直接抄的烧油的车的需求。而不是专门为了烧电的，也算有改善空间，另外机械件振动坏的不多，一般是螺栓松动，这个可以参考vdi2230规范，考虑足够的轴力，还有控制器里面的元器件容易疲劳断裂，或者轴承震碎了。如果说机械件容易坏，那是纯电车另一个特殊专有的失效模式，就是电机扭矩响应很快，而且直接最高扭矩，并且都是刚性轴连接，对车架的冲击远大于烧油的，而烧油的车有离合器，瞬间扭矩可以打滑，电车就只能硬碰硬，把电驱动悬置支架打碎，或者齿轮打碎，这方面比单纯考虑模态要危险的多，也算电车遇到的新挑战。解决方案一方面控制角度减少瞬间冲击，一方面轻点开。回到控制器模态部分。pcba上元器件断裂，也需要考虑pcba的板材模态，还有把容易断裂的元件比如电解电容等，在layout设计的时候尽量移动到关键模态阶次的振动节点附近，减少被激发，并且合理的布局螺栓位置等。最后，模态是NVH的基准，是定性判断，没法做到精确定量，因为一般纯粹外壳共振造成的断裂，松动问题不会很严重，但是噪音超标，人耳朵听啥算难听的声音，这也没有一个十分科学完善精确的方法，只能大概规定，这是心理声学的问题，而模态算了，然后加单位力得到的扫频frf或者ipi等，算出来的东西仅仅是机械振动指标，这个数据算出来似乎危险，不代表出来的噪音一定难听，也需要多专业配合，能搞透电磁优化噪音的人很少。还有需要大量的理论知识和测试验证才好确定模态到底怎么设计。
参考答案提供者--驱动视界专家群：蜂巢电驱动-刘笑天