纯电动汽车高速齿轮传动NVH性能优化研究

2018-08-31 10:23:43· 来源：SMT赛玛特传动技术

汽车进入电气时代后带来了高速传动，纯电动汽车(BEV)驱动电机的输出转速超过了10000r/min，随后带来的高速噪音问题也成为了行业难题，因此高速齿轮传动NVH性能优化攻关作为纯电动汽车减速器核心技术备受海内外学者和研究机构关注。

纯电动汽车高速齿轮传动NVH性能优化研究

潘晓东，刘祥环，黎　超
(株洲齿轮有限责任公司)

摘要：汽车进入电气时代后带来了高速传动，纯电动汽车(BEV)驱动电机的输出转速超过了10000r/min，随后带来的高速噪音问题也成为了行业难题，因此高速齿轮传动NVH性能优化攻关作为纯电动汽车减速器核心技术备受海内外学者和研究机构关注。借助SMT/MASTA软件对变速器设计参数进行优化与仿真分析，通过不同扭矩下的齿面接触斑点试验对软件仿真的齿面接触应力分布进行标定，优化仿真模型，通过仿真数据和优化算法求解出最佳宏观参数和微观参数的组合，零件试制完装配后进行吊装试车主观评价测试，再通过西门子LMS/NVH便携式测试仪对NVH性能优化结果进行验证。

关键词：BEV减速器；高速齿轮传动；NVH优化

0 前言
随着我国社会经济发展水平的不断提高，汽车保有量持续攀升。大力发展电动汽车，能够加快燃油替代，减少汽车尾气排放，对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染、推动我国从汽车大国迈向汽车强国具有重要意义。电动汽车产业在国内起步较晚，但因业界对发展纯电动汽车还是混合动力电动汽电动汽车技术路线未达成共识，技术和产业化瓶颈还有待突破。与发达国家相比，中国的汽车工业基础薄弱，主要在设计研发、关键零部件制造方面较为落后，尤其是与纯电动汽车匹配的减速器在NVH（noise噪声，vibration振动，harshness声振粗糙度）等领域的关键技术没有完全攻克，将成为新能源汽车产业化的一大障碍。
随着国家法规对整车噪声控制要求的日益严格，以及消费者对汽车乘坐舒适性和安全性的要求越来越高，振动与噪声已成为汽车性能的关键指标之一。对发动机、轮胎的降噪技术目前已经比较成熟，在这些方面的研究也比较多。纯电动汽车与传统汽车比，动力源由发动机变成了电机后噪声降低，变速器的噪声会越来越明显，将会成为汽车噪声的重要来源。

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1 高速减速器啸叫原因分析
纯电动汽车动力总成通常由电机和传动系统组成，多采用永磁同步电机加两级减速器的组合形式。电机系统以电磁噪声为主，径向电磁力为电磁噪声的主要激励源。传动系统以齿轮噪声为主，由于减速器中没有同步器、齿套，固敲击问题并不常见，普遍存在的是齿轮啸叫问题。纯电动汽车车内噪声中常见电机及控制器的电磁啸叫和减速器一、二级齿轮副啸叫问题，本文主要通过优化设计减速器中一、二级齿轮副，达到避免齿轮副啸叫的目的。引起齿轮副啸叫的因素主要有：齿轮精度、系统固有模态、齿轮副传递误差等。

1.1 齿轮精度对减速器NVH性能的影响
齿轮精度对减速器NVH性能的影响主要包括：基节偏差、齿轮偏心、齿轮轴系不对中等。基节偏差、齿轮偏心、齿轮轴系不对中分别如图1、2所示。

图1 齿轮副基节偏差

图2 齿轮偏心及齿轮轴系不对中示意图

改进措施：提高齿轮精度、严控齿轮的基节偏差、径向跳动、提高箱体轴承座的同轴度、提高齿轮轴与电机轴的对中度。

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4 结束语
通过优化齿轮宏微观参数和齿面修形可以有效地解决减速器啸叫问题；通过优化齿轮宏微观参数和齿面微观参数修形可以有效地改善齿轮副齿面接触应力情况；齿轮副的传递误差是影响减速器NVH性能的重要指标，要解决减速器的啸叫问题，设计者需要重点关注设计减速器时齿轮副的传递误差，以提高减速器产品的质量。

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