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汽车传动系统NVH

2023-10-28 13:48:48·  来源：CAE之家  
　

传动系一般由离合器、变速器、传动轴、驱动桥等部件组成，但根据不同的驱动形式，包括前置前驱（FF）、前置后驱（FR）、后置后驱（RR）、中置后驱（MR）、全时四驱（AWD）、分时四驱（Part-Time 4WD），传动系的组成会有所差异。为了满足汽车的实际驾驶需求，传动系还具有变速、变扭、中断动力、倒驶、变角度传动、不打滑转向等功能。对电动车而言，由于电机具有零转速即可达到最大扭矩、输出转速高、可以反转等优点，因此电动车传动系比较简单，由减速器和半轴组成。


传动系常见NVH问题


常见的传动系NVH问题频率主要分布在6000Hz范围内。根据前置后驱车辆传动系的结构，传动系主要的NVH问题及产生位置如图１所示。

传动系扭转共振现象、离合器锁闭过程中颤振现象、齿轮敲击噪声现象、变速器啸叫噪声现象以及传动系冲击现象，是各种类型的传动系中出现频率最高的NVH问题。

传动系扭转共振现象是国内外专家、学者研究最多的问题之一。传动系是由具有惯量、刚度和阻尼特性的部件组成的系统，因此存在固有频率和振型，当外部激振力的频率与传动系固有频率相同时，系统便会发生共振，其响应幅值远超过激振力幅值，共振响应通过结构路径传递至车身，引起车内钣金件共振，从而导致车内舒适性的问题。

图片 

图1  前置后驱汽车传动系统NVH常见问题

离合器颤振现象出现在离合器结合过程中。这种振动现象按产生的机理分为两种：一种为离合器摩擦材料的摩擦因数负梯度导致的自激振动；另一种为压盘不平度、变速器输入轴不对中等形位偏差引起的强迫振动。

齿轮敲击主要发生在非承载的空套齿轮副之间。空套齿轮在旋转方向上没有约束且与主动齿轮存在间隙，发动机转速波动经过离合器传递至变速器主动齿轮，主动齿轮带动空套齿轮转动，产生角加速度变化，从而导致空套齿轮惯性力矩不断变化。当空套齿轮的惯性力矩大于拖拽力矩时，空套齿轮将与主动齿轮失去接触，当二者再次接触时，即发生敲击现象。强烈的齿轮敲击将产生宽频带噪声。

变速器啸叫现象一般出现在承载齿轮副上，在车辆加速和滑行工况中均有可能产生齿轮啸叫问题。轮齿交替啮合产生的时变刚度，加工、装配产生的误差以及轮齿啮入啮出产生的冲击，是引起齿轮啸叫问题的主要激励源。啸叫噪声具有明确的阶次特征，齿轮啮合产生的动态激励经过齿轮轴和轴承传递至变速器壳体，壳体辐射噪声进一步通过空气和结构路径传递至车内。

传动系冲击现象一般发生于急加速或急减速工况。由于传动系统包含的齿轮副、花键副、万向节等部件内部不可避免地存在间隙，当系统的扭矩或负载突然发生变化甚至反向时，传动部件之间发生碰撞，往往表现为一声短暂、响亮的金属撞击“咔哒”声以及伴有较为明显的振动现象。


混动车型传动系统NVH


混动系统需要在多种模式下进行切换，尤其是混联车型，涉及的模式切换最为复杂。在模式切换瞬间，系统所传递的扭矩会发生突变，从而会导致冲击问题出现。冲击类问题往往难以完全消除，只能通过优化降到可以接受的程度。对混动传动系进行优化分析，仅分析其NVH性能往往不能满足工程实际需求，需要将NVH性能与驾驶性、动力性、经济性一并考虑进来。同时考虑多种性能属性，对传动系NVH工程师来说具有一定挑战性。


纯电车型传动系统NVH


一体化、高速化、多档化的电驱总成是发展趋势。一体化的电驱总成，将是电磁、机械、齿轮啮合激励耦合作用的系统，需要在分析工具中同时考虑以上激励。高转速意味着齿轮的线速度更高，给分析齿轮啮合状态带来了新的挑战，同时，对测试台架也提出了更高的要求。从提升NVH性能的角度对电控系统进行优化，建立NVH与标定的关系，对提升电驱总成NVH性能具有重要意义。

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• 电动汽车减速器NVH设计要求 • 电驱总成振动与啸叫问题探究与解决策略
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