焉知汽车科技@电动车高速减速器NVH优化研究
北京联盟_本文原题：电动车高速减速器NVH优化研究
来源 |EDC电驱未来（邵鹏）
随着电动汽车行业的快速发展 ， 电机也朝着高效率高功率密度的方向不断提升 ， 电机的转速也在不断加大 。 为了顺应电机的发展趋势 ， 与之匹配的减速器的输入转速也在不断提高 ， 最高输入转速需求已经达到15000rpm～20000rpm ， 这对于高速齿轮传动的NVH提出了巨大的挑战 。 本文主要分析研究某电动汽车高速减速器NVH问题 ， 并进行相关优化验证 。
【焉知汽车科技@电动车高速减速器NVH优化研究】问题分析
某电动汽车使用的电驱总成的电机最高输出功率为150kw ， 最大输出扭矩310Nm ， 最高输出转速为16000rpm ， 整车行驶过程中反映在全油门加速过程中全转速存在齿轮啸叫 ， 尤其在电机输出转速为5500～7500rpm最明显 ， 不可接受 。 该电机匹配的是一款高转速单档减速器 ， 采用的是两级齿轮传动 ， 结构如图1所示 。 经过声学数据采集分析（如图2） ， 确定齿轮啸叫的阶次为21阶 ， 属于减速器一级齿轮啮合阶次 ， 能量最大的区域在减速器输入轴5500～7500rpm ， 与整车反映的啸叫问题完全一致 ， 需进行高速齿轮NVH优化 。
针对该NVH问题 ， 从齿轮啮合激励和传递路径两个方面进行排查分析 。 齿轮啮合激励方面 ， 根据问题段的扭矩工况检查齿轮的啮合区是否合理 ， 同时根据问题段的转速工况检查齿轮轴系的扭振模态；传递路径方面 ， 根据问题转速检查声辐射零件的模态 。
本文插图
图1 减速器结构简图
本文插图
图2 FFT频谱图
优化改进齿轮啮合优化
根据该电机外特性曲线发现全油门工况的扭矩输出总体较大 ， 主要的问题转速段所对应的电机输出扭矩为180～280Nm ， 分析认为该扭矩段下齿轮啮合存在接触区偏载 ， 传递误差较大 ， 影响了齿轮的啮合平稳性 。 针对该问题 ， 对一级齿轮啮合进行CAE接触分析及实际接触斑点试验 ， 根据结果优化齿轮修形 。 齿轮啮合接触区如图3所示 ， 修形优化前齿轮的啮合区存在偏载 ， 修形优化后齿轮的啮合区居中无偏载 。
根据新的修形方案进行CAE仿真 ， 得到修形优化前后的传递误差对比（如图4） ， 优化后的齿轮传递误差在180～280Nm区间相对于优化前大大降低 。
本文插图
图3 齿轮啮合区接触分析及试验
本文插图
图4 传递误差TE值
齿轮模态优化
根据齿轮啸叫频谱图可以发现 ， 齿轮啮合最大能量带出现在输入轴转速5500～7500rpm之间 ， 对应的频率带为1925～2625Hz 。 经过CAE仿真分析发现一级从动齿轮在相应频率段存在轮辐摆动模态（如图5） ， 对应的频率为2435Hz ， 这个摆动模态会影响到中间轴系统的扭振刚度 ， 导致齿轮啮合在该频率附近发生共振 ， 轴承的径向位移和振动增大 ， 最终导致噪音放大 。 针对轮辐摆动模态问题 ， 对齿轮轮辐结构进行设计优化 ， 使轮辐相对于齿轮啮合齿宽更加对中 ， 同时适当增加齿轮轮辐厚度 ， 提高轮辐摆动模态 。
通过对齿轮的结构优化 ， 轮辐摆动模态从2435Hz提高到2847Hz（如图5） ， 避开了问题频率带；轴承的径向位移在1925～2625Hz频率段内大大降低（如图6） ， 优化效果明显 。
本文插图
推荐阅读
- 「汽车」水果之王变储能之王，能否弥补锂电池的短板？
- 「汽车」【动点汽车】几何 C 即将上市、广汽 Aion V、奔腾 E01
- [2019科技之光]怀孕后丈夫请保姆，保姆出去买菜忘带手机，接到电话是婆婆
- 『长沙县』长沙县汽车消费节“经视秒车惠”钜惠来袭
- 『福特汽车』换标版“长城炮”！霸气媲美福特猛禽，搭2.5T引擎+非承载，9.79W
- 「阿喵汽车」高速明明限速120，为何导航却提示前方限速80，原来真的有猫腻
- 「起亚汽车」起亚中的颜值扛把子！纯进囗出身，256马力+8AT，只售28万却无人问津？
- 米极汽车资讯：为什么老司机的车满身划痕，却不处理？汽修工：这才是真懂车
- 汽车@8.59-9.54万元 风神奕炫骑士版正式上市
- 『医学科技前沿』新营养素帮老痴患者找回记忆