主减速器振动信号的阶次跟踪分析

以主减速器Ⅰ悬空加速过程分析，将采集到的时域和脉冲信号用椭圆滤波器滤波后得到的时域信号、频域信号分别图为4.4、图4.5；频谱图中反映了振动信号能量随频率的变化情况，但是由于转速是逐渐增加的，很难从图中找到其对应的啮合振动频率。因此，需对试验数据进行阶次谱分析，得到三种主减速器对应的阶次谱图。

（1）主减速器Ⅰ的阶次跟踪分析

阶次谱图能够精确地跟踪车辆加速全过程的振动阶次的特征分量。在阶次跟踪分析谱图中，X轴坐标为频率，Y轴坐标为转速，Z轴坐标为振动加速度的幅值；因而以原点为起点，任意直线的斜率表示了振动信号频率与基频之间的关系，且斜率为阶次的倒数。

图4.6为主减速器Ⅰ在悬空状态加速时的振动信号的阶次谱图。由图可知，X、Y、Z这三个方向的振动都与旋转部件转速呈明显阶次关系：就X轴方向的振动而言，信号在41.98阶、53.13阶、74.29阶、93.83阶振动比较明显，其中，93.83阶振动幅度最大；就Y轴方向上的振动而言，在53.20阶、62.74阶、74.29阶和93.56阶振动比较明显，其中，93.56阶的振动幅度最大；就Z轴方向的振动来说，在53.28阶、62.98阶、74.32阶和93.45阶都有比较明显的振动，其中，93.45阶振动幅度更为剧烈。

X向                                  Y向

Z向

图4.6悬空加速时主减速器Ⅰ的振动阶次跟踪谱图

Fig.4.6 Order tracking spectrum of reducer Ⅰ vibration in the case of suspension acceleration

图4.7为主减速器Ⅰ在实际道路行驶状态加速时的振动信号的阶次谱图。由图4.7可知，X轴方向的振动信号在24.23阶、41.19阶、47.88阶、54.92阶、62.81阶、74.00阶、93.43阶振动比较明显，其中，24.23阶振动幅度最为明显；Y轴方向在24.25阶、73.99阶、94.25阶振动比较明显，其中，24.25阶、73.99阶的振动幅度最明显；就Z轴方向的振动来说，在21.12阶、23.94阶、74.26阶和93.56阶都有比较明显的振动，其中，在23.94阶和74.26阶处的振动幅度值最大。

X向                                    Y向

Z向

图4.7道路加速时主减速器Ⅰ的阶次跟踪分析谱图

Fig.4.7 Order tracking spectrum of reducer Ⅰ vibration in the case of road acceleration

通过对图4.6和图4.7的阶次振动幅度进行分析可以看出，主减速器Ⅰ在悬空状态加速时主要振动阶次为53、63、74、93，原因可能是有其他随转速变化的振动与齿轮啮合振动发生了耦合；在实际道路行驶加速的过程中，主减速器Ⅰ则在24阶附近的振动明显，这可能是由定子槽振动导致的。表4.3列出了主减速器Ⅰ振动明显的阶次。

表4.3主减速器Ⅰ振动明显的阶次

Tab.4.3 The order of obvious vibration for reducer Ⅰ

（3）主减速器Ⅱ的阶次跟踪分析

图4.8为主减速器Ⅱ在悬空状态加速时的振动信号的阶次谱图。由图4.8可知，X轴方向振动信号在23.28阶、29.89阶比较明显；Y轴方向上的振动信号在23.45阶、29.66阶振动比较明显；Z轴方向信号在23.45阶、29.66阶都有比较明显的振动；三个方向的振动信号都显示出主减速器Ⅱ在振动频率为879.84Hz时发生了共振，同时X轴向在17.47Hz时也产生了共振。

X 向                                 Y向

Z向

图4.8 悬空加速时主减速器Ⅱ的振动阶次跟踪分析谱图

Fig.4.8 Order tracking spectrum of reducer Ⅱ vibration in the case of suspension acceleration

图4.9为主减速器Ⅱ在实际道路行驶状态加速时的振动信号的阶次谱图。从图中看出，对于X轴方向的振动，振动信号在24.28阶比较明显；对于Y轴方向上的振动，信号在23.88阶振动比较明显；就Z轴方向的振动而言，信号在23.87阶有比较明显的振动。表3.3为主减速器Ⅱ振动明显的阶次。试验车辆在实际道路行驶工况加速过程中，X、Y、Z三个方向都表现出24阶附近的振动较明显，说明振动可能是由定子槽处产生。

X向                                      Y向

Z向

图4.9 道路加速时主减速器Ⅱ的振动阶次跟踪分析谱图

Fig.4.9 Order tracking spectrum of reducer Ⅱ vibration in the case of road acceleration

表4.4 主减速器Ⅱ振动明显的阶次

Tab.4.4 The order of obvious vibration for reducer Ⅱ

（3）主减速器Ⅲ阶次跟踪分析

纯电动车在悬空状态加速时，主减速器Ⅲ的振动阶次谱图如图4.10所示，明显看出主减速器Ⅲ的振动比较小。对于X轴方向的振动，信号在23.96阶、35.54阶、44.10阶、87.91阶振动比较明显，其中，44.10阶振动幅度最大；对于Y轴方向上的振动，在1.4阶、44.21阶和66.77阶振动比较明显，其中，44.21阶的振动幅度最大；对于Z轴方向的振动，23.35阶、35.40阶、43.66阶、66.58阶和88.29阶都有比较明显的振动，其中，43.66阶和88.29阶振动幅度更为明显。

X向                                Y向

Z向

图4.10 悬空加速时主减速器Ⅲ的振动阶次跟踪分析谱图

Fig.4.10 Order tracking spectrum of reducer Ⅲ vibration in the case of suspension acceleration

在实际道路行驶加速时，主减速器Ⅲ的振动信号的阶次谱图如图4.11所示， X、Y、Z这三个方向的振动也都表现出与转速明显的阶次关系：X轴方向的振动，信号在24.13阶、44.13阶、66.05阶、87.80阶比较明显，其中，44.13阶振动幅度最大；Y轴方向上的振动，在23.98阶、44.09阶和66.37阶比较明显，且44.09阶的振动幅度最大；Z轴方向在11.90阶、22.08阶、23.97阶、44.03阶和66.49阶都有比较明显的振动，其中，44.03阶振动幅度更为明显。

X向                           Y向

Z向

图4.11 道路加速时主减速器Ⅲ的振动阶次跟踪分析谱图

Fig.4.11 Order tracking spectrum of reducer Ⅲ vibration in the case of road

由图4.10和图4.11对比可知，不论是试验车辆处于空载状态还是实际道路行驶状态，主减速器Ⅲ的振动最为明显的地方主要发生在44阶及其倍频处，这表明振动主要是由输入轴齿轮与中间轴齿轮啮合振动引起的。表4.5为采用主减速器Ⅲ两种情况振动阶次分析的结果。

表4.5 主减速器Ⅲ振动明显的阶次

Tab.4.5 The order of obvious vibration for reducer Ⅲ