細高齒設計在優(yōu)化電驅(qū)動橋NVH的應用

細高齒應用

NVH（noise噪聲，vibration振動，harshness聲振粗糙度）為汽車性能的 關鍵指標之一。

電動汽車與燃油汽車相比，動力源電機的噪聲比發(fā)動機有所降低，驅(qū)動橋的 噪聲會更為突出，因此提高驅(qū)動橋的NVH性能對電動汽車的品質(zhì)具有重要意義。

通過對驅(qū)動橋和變速箱NVH的研究表明，齒輪的傳遞誤差波動是傳動系統(tǒng)噪 聲的主要激勵，可以說齒輪噪聲是驅(qū)動橋NVH問題的源頭之一，因此圓柱齒輪 的設計對電驅(qū)動橋的品質(zhì)至關重要。

采用具有高重合度的細高齒設計成為提升電驅(qū)動橋NVH性能的有效手段之一。

傳動原理

齒輪傳動是依靠各對齒輪的依次嚙合來實現(xiàn)的，實際嚙合線長度與基圓齒距 的比值稱為重合度。

為了使齒輪能夠連續(xù)傳動，應該保證前一對齒輪脫離嚙合前，后一對齒輪已 經(jīng)進入嚙合，即重合度必須大于1。作為衡量齒輪連續(xù)傳動的條件，重合度越大 ，表明齒輪傳動的連續(xù)性和平穩(wěn)性越好。

圖解說明

理論分析

通過理論和實驗的方法對齒輪的動態(tài)特性進行了研究，表明重合度是影響圓 柱齒輪NVH的關鍵因素。齒輪設計的重合度越高，齒輪的嚙合線長度越長、嚙合 剛度越大且波動越小，齒輪的動態(tài)激勵越小，越有利于齒輪傳動系統(tǒng)獲得低的振 動和噪聲。

我們進行了更進一步的研究，得到了軸向重合度、端面重合度與噪聲分貝值 的關系。如左圖所示，軸向重合度（?β）和端面重合度（?α）增大時噪聲呈下降 趨勢。右圖展示了齒頂高系數(shù)han與接觸剛度Cym、接觸線長Lm之間的關系，更有利地支持了如上結(jié)論.

雖然采用細高齒來提高齒輪嚙合重合度可改善NVH性能，但如下因素也是影 響NVH主要因素之一，例如：周節(jié)累計誤差、齒形、齒向參數(shù)誤差（鼓形量Ca， 齒形傾斜偏差fHa，撓度Cb，螺旋傾斜偏差fHb）及齒面粗糙度等參數(shù)均會對齒輪 NVH產(chǎn)生影響。這些因素在本文中由于扁幅所限未做展開討論。

優(yōu)劣勢比較

概述

根據(jù)以上研究，在齒輪設計中合理地提升重合度有利于獲得好的NVH性能。而齒輪作為電驅(qū)動橋的核心部件，直接決定了驅(qū)動橋的速比、中心距等主要參數(shù) ，且決定了整個主減的受力狀態(tài)，進而決定了軸、軸承、殼體等主要零部件的強 度和剛度要求，間接影響了整個主減幾乎每個零部件的設計。

根據(jù)電驅(qū)動橋產(chǎn)品的性能要求，齒輪設計的原則是在滿足強度的前提下盡 可能提高NVH性能。

CAE齒輪強度仿真計算

對一級齒輪使用細高齒設計方案并進行齒輪強度校核。依照ISO 6336:2006標準計算齒輪應力。按疲勞條件和材料S-N曲線計算許用應力。

如圖所示，齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度均滿足要求。

試驗驗證

(周節(jié)累計誤差、齒形齒向等誤差相當前提下)

一級細高齒、二級標準齒NVH測試及結(jié)論

搭載了一級細高齒、二級標準齒輪的電驅(qū)動橋產(chǎn)品A，順利通過了齒輪疲勞試驗和總 成靜扭試驗，驗證了齒輪和電驅(qū)動橋總成強度設計的合理性。產(chǎn)品A安裝到整車進行路試，NVH測試數(shù)據(jù)如下：

結(jié)論：

1.二級標準齒輪NVH最高階次噪聲59dB，存在突出峰值，峰值比整車噪聲僅低11dB，對 整車噪聲具有一定的貢獻度。

2.一級細高齒NVH最高階次噪聲44dB，且曲線非常平穩(wěn)不存在明顯峰值，基本上全程低于 整車噪聲20dB以上，對整車噪聲貢獻度很低。

3.根據(jù)試驗結(jié)果，可見重合度較低的標準齒（非大螺旋角）NVH表現(xiàn)正常，而細高齒的 NVH表現(xiàn)優(yōu)秀，體現(xiàn)了高重合度齒輪的優(yōu)勢。

一、二級均為細高齒電驅(qū)橋NVH測試及結(jié)論

產(chǎn)品B兩級齒輪均采用了細高齒設計，保證了齒輪高重合度，并減小螺旋角， 減少齒輪軸向力。該產(chǎn)品搭載在兩款不同的車型上，均進行了NVH試驗驗證。

如下頁圖示，裝在車型I和II上進行測試，測試結(jié)果：

結(jié)論：

1.根據(jù)測試結(jié)果，電驅(qū)動橋產(chǎn)品B在兩種不同的車型上，各種工況下，兩級齒輪的階次噪 聲值都很低，且曲線平穩(wěn)無明顯峰值，基本上全程低于整車噪聲20dB以上，對整車噪 聲貢獻度很低，NVH表現(xiàn)優(yōu)秀。

2.通過顧客試駕反饋，相比其他競品，該產(chǎn)品的噪聲表現(xiàn)很好。

3.無論客觀數(shù)據(jù)還是主觀評價，都證明了該產(chǎn)品優(yōu)秀的NVH性能。

一、二級均為細高齒電驅(qū)橋NVH測試及結(jié)果