中置电动助力自行车减速器的振动特性研究

为改善中置电动助力自行车动力学性能，提高车辆骑行舒适度和续航能力，本文采用渐开线少齿差行星齿轮减速器作为中置电动助力自行车的驱动部分，并对减速器进行一系列的研究。通过ANSYS Work-bench有限元模态分析得到了减速器的固有振型和固有频率，有效排除齿轮传动过程中发生共振的可能性。通过对减速器振动特性的仿真，研究了减速器的振动加速度，分别使用蓄电池和直流电源作为驱动源进行实验，实验结果与仿真结果吻合。振动特性研究结果表明输入转速对减速器的振幅与频率有明显的影响，并且相较于直流电源，使用蓄电池作为驱动源对振动有一定的减缓作用。

中置电动助力自行车作为城市用电动助力自行车的一支，因其动力性能优异，骑行舒适而广受欢迎[1] [2]。而减速器作为中置电动助力自行车的核心部分，其动态性能对整车性能及骑行体验的影响最为直接。

截至目前， 关于中置电动助力自行车减速器的设计研究， 国内外已有部分学者取得了实质性的进展。

陈舒妤等[3]采用链轮减速器作为电动助力自行车的驱动部分，这种减速器结构紧凑，便于安装，但其结构较为复杂，极大提高了研究的成本。吴上生等[4]采用谐波减速器研究提出一种新型中置驱动装置，该驱动装置具有较好的传动性能， 能实现更加舒适的助力骑行， 但该结构易于发生疲劳破坏， 散热性能差。

郑红梅等[5]通过对渐开线少齿差行星齿轮减速器动力学仿真的研究，总结出齿轮内啮合过程中啮合力的动态变化规律。刘文吉等[6]采用齿廓修形改善了少齿差行星传动中的振动冲击状况。Bu Zhonghong 等在行星齿轮模态特性[7]、振动模式[8]方面的成果显著。

本文创新性地采用了渐开线少齿差行星齿轮减速器[9] [10] [11]作为中置电动助力自行车的驱动部分， 主要针对减速器进行固有特性理论分析，仿真减速器固有振型，确保整车正常行驶过程中不会有共振现象发生。研究减速器振动加速度，进行振动特性仿真。并设计电动助力自行车减速器振动测试试验，搭建专属试验平台，模拟整车行驶常见工况进行分组测试，为推动中置电动助力自行车的研究提供重要参考。

2. 渐开线少齿差行星齿轮减速器 本文动力总成传动系统选用2K-H 型少齿差减速器，减速器整体结构如图1 所示，主要构成为：偏心轴，双联齿轮(输出端内齿轮和输入端外齿轮一体化结构)、输出轴齿、固定内齿轮。另外，设计减速比38i = −。

渐开线少齿差行星齿轮减速器传动原理：固定齿轮4 与机座相连，其中心与偏心轴的非偏心部分轴