电动汽车的平顺性是衡量整车性能的重要指标,而动力传动系统的扭转振动是影响整车平顺性的关键因素,因此有必要对电动汽车动力传动系统的扭振特性进行研究。本文以一种新型全电直驱集成动力传动系统为研究对象,采用理论推导、数学建模、仿真计算和试验研究相结合的方法,对集成动力传动系统的自由扭振特性和不同工况多激励耦合作用下的受迫扭振特性展开深入研究。旨在全面掌握一种新型全电集成动力传动系统的扭振规律,优化系统结构参数,形成一套针对具有机电耦合特性的电传动系统扭振分析的研究体系。具体研究内容如下:(1)分析了新型全电集成动力传动系统的扭振固有特性,并优化了结构参数。提出了综合考虑电机电磁刚度、齿轮啮合刚度等因素耦合作用的建模方法,建立了系统在不同挡位时8自由度的扭振力学分支模型,分析了系统的固有频率和振型,相对误差在5.2%以内;定量分析了系统在不同挡位时的共振转速;有针对性地对固有频率进行灵敏度分析,优化了系统特征参数,并联合仿真分析了参数优化前后系统的动态变化。结果表明:考虑电磁刚度可得到“零阶”固有频率,能呈现丰富的动力学现象;低阶振动表现在车轮、车身位置,高阶振动表现在电磁直驱变速器部分;当被动齿轮转动惯量为0.00109 Kg·m~2,输出轴扭转刚度为7900 N·m/rad时,输入轴角加速度的最大值减小了25.9%,输出轴的最大转速减小了0.26%。(2)建立了永磁同步电机矢量控制仿真模型,定性和定量分析了电机转矩波动特性。结果表明电机施加i_d=0矢量控制技术后转矩大小取决于q轴电流大小,控制q轴电流大小可以很好达到控制转矩、转速的目的,对负载的变化响应速度快。此外,电流传感器引起1倍、2倍电流频率的转矩波动;非正弦分布气隙磁场引起6a倍电流频率的转矩波动,其中6倍电流频率所引起的波动幅值最大;逆变器引起转矩波动频率为其开关频率的整数倍。(3)建立了系统多体动力学模型,分析起步、紧急制动工况系统的扭振动态响应。起步初期输入轴峰值转速达到216 r/min,之后趋于线性增加,整车纵向加速度峰值由3.2 m/s~2降为2 m/s~2,超调量为60%,电磁直线执行器定动子在X、Y向相对位移分别由0.98 mm、0.96 mm迅速趋近于0。紧急制动时,输入轴由最大转速1047r/min迅速降为901 r/min,之后趋于线性减小;纵向加速度在起步初期以及第2 s时出现明显波动,而车速基本趋于线性减小。定、动子间隙在前2 s变化规律与起步工况相同,而转矩突变时相对位移发生较大变化,在X、Y向的幅值达到1.2 mm。(4)基于ADAMS与Simulink联合仿真模型,分析了三种特征转速下系统的扭振响应,基于此分析了关键参数对系统的影响。在1挡600 r/min时,系统整体波动较小,车速维持在13.86 Km/h,车轮角加速度分别在39.8 HZ、240.5 HZ、480.1HZ出现相对较大波动。在1挡1070 r/min时,输入轴角加速度在79.6 HZ时达到3.4 rad/s~2,定、动子在X、Y向相对位移达到0.18 mm、0.22 mm。在2挡1700 r/min时,输入轴角加速度在115.2 HZ时达到8.2 rad/s~2,定、动子间相对位移在X向达到0.12 mm。齿侧间隙对系统载荷影响较大,转矩突变愈大波动越明显;激励源一定时,结构参数优化前后相比输入轴最大振幅减小20.5%,输出轴最大振幅减小32.6%。(5)试验验证了系统的扭振特性。600 r/min时,输出轴角加速度呈现周期性规律波动,最大角加速度为26 rad/s~2;输入轴转速波动较小,与仿真相比相对误差在4%之内。1070 r/min时,输入轴、输出轴均出现较大波动,与仿真相比相对误差在6%之内。在1700 r/min时,输入轴转速最大值为1722 r/min,最小值为1680 r/min,与仿真相比最大误差为5%,输出轴角加速度相对误差较小。试验结果充分表明了仿真分析结果的有效性,同时为集成动力传动系统的减振设计提供参考。