电动汽车变速箱模型模态测试验证
（下篇）
By SMT_UK
在本系列模态验证文章的前两篇中，我们参照模态试验数据，分别对单个变速箱半壳体、螺栓紧固后的组合壳体开展了 MASTA 建模验证。本篇为系列第三篇，进一步深化相关研究，分析由两个半壳体螺栓组装成型的完整变速箱壳体，同时涵盖齿轮、轴类、轴承等变速箱内置构件。
内置构件齐全、螺栓装配成型的壳体 MASTA 模型
轴承与壳体有限元模型的连接方式主要分为两种：一是在轴承中心设置单一耦合节点；二是按照轴承滚动体位置，布设环形节点组。也可在壳体有限元模型中直接建立套圈结构，实现更贴合实际的节点连接区域建模。本次研究所用变速箱轴承与传动轴为滑动配合，与壳体之间为过盈配合，本次试验旨在确定该装配结构最优、精度最高的有限元建模方案。
首先完成试验自身一致性校验：试验自相关 MAC 矩阵图中仅存在少量非对角域相关系数，证明两次试验布设的加速度传感器点位数量充足，可完整精准采集全阶结构振型。
试验与仿真模态相关系数 MAC 矩阵结果显示：4 千赫兹以内二者吻合度极佳，频率越高，模态匹配相关性整体呈下降趋势；绝大多数模态对应的固有频率误差均控制在 5% 以内。
内置构件装配壳体试验与仿真模态置信准则对比图谱
1 千赫兹低频区间内部分模态频率偏差偏大；结合振型分析可知，此类低频模态多为壳体刚体模态，设备实际运行过程中，该类模态对壳体振动影响极小。这也印证了该类模态在多组试验模态对标中，依旧能保持较高 MAC 相关系数的原因。
带内置构件的螺栓装配壳体4阶振型
带内置构件的螺栓装配壳体10阶振型
下图为壳体高应变能、壳体面板形变扩张典型模态，该类模态是传动系统振动响应分析（如齿轮激励、电机激振工况）中必须精准建模的核心结构模态，该模态 MAC 相关系数数值较高，代表试验已完整精准捕捉该振型。
带内置构件的螺栓装配壳体10阶振型
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在壳体有限元模型中增设轴承套圈结构，可显著提升模态匹配精度； -
采用Distributing时，布设轴承环形节点组对模态匹配度几乎无改善，原因是分布耦合不会改变结构整体刚度； -
采用Kinematic时，布设轴承环形节点组可有效提升模态匹配精度。
在 5 千赫兹频率范围内，所有轴承建模方案的对角域平均 MAC 相关系数均高于 0.4，绝大多数模态固有频率仿真与试验误差低于 5%。
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