1.前言
隨著雙積分政策的推行，政府對(duì)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。在我國(guó)政策的引導(dǎo)下，各汽車公司都在研發(fā)新能源汽車，而新能源汽車的電機(jī)比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的噪音要低，所以對(duì)新能源減速器的NVH水平提出了更高的要求。
本文主要對(duì)影響新能源減速器NVH水平的因素進(jìn)行了分析，并提出了改善建議。
2.減速器噪聲的產(chǎn)生
減速器主要由運(yùn)轉(zhuǎn)零件及殼體組成，減速器總成一般通過花鍵和止口與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，減速器與電機(jī)總成通過懸架結(jié)構(gòu)連接在整車上。所以我們可以這樣認(rèn)為：減速器噪音的產(chǎn)生一部分是由于減速器內(nèi)部零件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)產(chǎn)生的噪音被顧客感知，一部分是減速器和電機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)通過懸架結(jié)構(gòu)傳遞到車架上，與車架的振動(dòng)共同產(chǎn)生的噪音被顧客感知。故本文通過以下三部分對(duì)減速器NVH的控制進(jìn)行分析：
1.減速器內(nèi)部零件對(duì)NVH的影響；
2.減速器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接精度對(duì)NVH的影響；
3.懸架結(jié)構(gòu)對(duì)NVH的影響。
3.減速器內(nèi)部零件對(duì)NVH影響因素分析
減速內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)件主要為軸承、軸、齒輪。軸承、齒輪及軸組成軸串。齒輪的設(shè)計(jì)質(zhì)量及加工質(zhì)量對(duì)減速器的噪音有著直徑的影響，而軸串竄動(dòng)量的大小影響減速器正、反拖變換工況下的噪音。
3.1 齒輪設(shè)計(jì)
眾所周知，齒輪重合度的設(shè)計(jì)對(duì)齒輪嚙合噪音有著很大影響，新能源減速器齒輪的總重合度應(yīng)比傳統(tǒng)變速器要大，一般在4以上。同時(shí)齒輪的嚙合側(cè)隙對(duì)噪音也有較大的影響，齒輪側(cè)隙設(shè)計(jì)的過小會(huì)導(dǎo)致齒輪表面難以形成潤(rùn)滑油膜，導(dǎo)致齒輪燒傷及早期點(diǎn)蝕剝落，影響整箱噪音及行車安全，齒輪側(cè)隙設(shè)計(jì)的過大會(huì)導(dǎo)致在行車過程中若突然出現(xiàn)正、反拖變化時(shí)，由于齒輪的受力齒面發(fā)生變化，導(dǎo)致齒輪撞擊音明顯。齒輪滑移率設(shè)計(jì)對(duì)齒輪嚙合噪音也有較大的影響，一般設(shè)計(jì)齒輪滑移率小于1.5。本文主要介紹齒輪嚙合階次對(duì)減速器噪音的影響。齒輪在受力嚙合過程中，每嚙合一個(gè)齒，會(huì)出現(xiàn)一次激勵(lì)，如果出現(xiàn)兩對(duì)齒輪的嚙合階次相同或者接近，會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，放大齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，振動(dòng)是產(chǎn)生噪音的重要因素，故齒輪嚙合階次應(yīng)相互避開，避免嚙合共振。每對(duì)齒輪形成嚙合頻率隨轉(zhuǎn)速變化的嚙合階次線為一倍嚙合階次，2倍嚙合階次為1倍嚙合階次的二倍，以此類推，由于嚙合階次幅值為遞減趨勢(shì)，故做階次分析時(shí)一般僅考慮前三階。一對(duì)齒輪的嚙合振動(dòng)頻率計(jì)算如下：
花鍵精度、花鍵配合的側(cè)隙、止口配合的間隙、止口與軸承位的同軸度設(shè)計(jì)不合理，則會(huì)使減速器軸和電機(jī)軸出現(xiàn)如圖1 所示的偏心e，當(dāng)大時(shí)，會(huì)使花鍵徑向受力不均，如圖3，使花鍵產(chǎn)生較大的彎矩。
圖1 減速器與電機(jī)連接示意圖
圖2 花鍵只傳遞扭矩受力圖
圖3 花鍵不同心時(shí)受力圖
其中主動(dòng)齒輪所在軸的轉(zhuǎn)速，單位為rpm；Z 為主動(dòng)齒輪的齒數(shù)；
振動(dòng)頻率，單位為kHz。
為避免在行車過程中,減速器內(nèi)部齒輪嚙合共振現(xiàn)象,則各對(duì)齒輪振動(dòng)頻率相互之間的差率應(yīng)在5%以上。可通過以下公式計(jì)算驗(yàn)證：
其中，為某一轉(zhuǎn)速時(shí)不同齒輪副產(chǎn)生的振動(dòng)頻率（前三階）。公式含義為：振動(dòng)頻率中的較大值減去較小值，然后除以振動(dòng)頻率中的較大值所得的差率值應(yīng)大于 5%，若計(jì)算結(jié)果小于 5%，則行車時(shí)，減速器存在共振風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致噪音的產(chǎn)生。基于此計(jì)算結(jié)果可進(jìn)行齒輪齒數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免后期減速器發(fā)生嚙合共振現(xiàn)象。
圖4 減速器能量圖譜
3.2 軸串竄動(dòng)量
在行車過程中，若出現(xiàn)正、反拖突然變化時(shí)，如緊急剎車時(shí)，輕點(diǎn)油門又收油門時(shí)，由于齒輪的軸向力突然改變方向，導(dǎo)致軸串竄動(dòng)方向突然變化，若軸串的竄動(dòng)量設(shè)計(jì)的過大，則會(huì)出現(xiàn)軸承撞擊殼體的聲音。通常對(duì)軸串裝配時(shí)進(jìn)行選墊設(shè)計(jì)，保證軸串竄動(dòng)量在不考慮軸承游隙的情況下小于0.1mm。
4.減速器與電機(jī)連接精度對(duì)NVH 的影響
減速器總成一般通過花鍵和止口與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，如圖1：
合理的設(shè)計(jì)可以使電機(jī)軸和減速器軸基本同心，花鍵徑向受力均勻，只傳遞扭矩，如圖2：
變速器軸和花鍵軸受彎矩作用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軸承受力變大，導(dǎo)致軸承損壞產(chǎn)生噪音。同時(shí)會(huì)導(dǎo)致齒輪嚙合邊頻的出現(xiàn)，影響減速器NVH 水平，上圖4 為某款減速器實(shí)車采集的能量圖譜，其中21 階為減速器輸入軸齒輪嚙合主階次，從圖上可看出，20 階和22 階異常，分析原因?yàn)闇p速器軸和電機(jī)軸不同心引起，故設(shè)計(jì)合理的減速器軸和電機(jī)軸配合精度至關(guān)重要。
5.懸架結(jié)構(gòu)對(duì)NVH 的影響
減速器和電機(jī)組成電驅(qū)動(dòng)橋，電驅(qū)動(dòng)橋總成通過懸架結(jié)構(gòu)固定到整車上。一般整車上常采用三點(diǎn)連接懸架結(jié)構(gòu)。懸架結(jié)構(gòu)帶有減震設(shè)計(jì)，可有效減小電驅(qū)動(dòng)總成振動(dòng)的傳遞，對(duì)提高整車NVH 性能有利。同時(shí)可對(duì)噪聲源使用隔音材料進(jìn)行整體包裹，可明顯降低噪音。
總結(jié)
總之，接收點(diǎn)噪聲=噪聲源×傳遞路徑，所以提高NVH 性能的方法就是控制噪聲源的噪聲，同時(shí)優(yōu)化振動(dòng)的傳遞路徑。本文通過對(duì)影響減速器噪音的因素及影響振動(dòng)傳遞的懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，希望對(duì)新能源減速器設(shè)計(jì)相關(guān)人員有所幫助。
