减速器NVH案例二

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一.案例

整车行驶在全油门加速过程中齿轮啸叫，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，经过声学数据采集分析，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

图 FFT频谱图

二.改进

2.1 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。

图传递误差TE值

2.2 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），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。

2.3 其它声辐射零件模态优化

在优化齿轮激励的同时，针对电驱总成系统里振动及声辐射相关的传递路径也进行了仔细排查。结果表明减速器壳体的模态及轴承座刚度都符合设计要求，不会对齿轮振动和啸叫产生放大作用；但是电驱总成中的MCU控制盖板结构扁平且厚度太薄，整体模态偏低，会对噪音产生放大作用，需要进行基础模态增强优化。针对该问题，在现有MCU盖板结构的基础上优化了表面的加强筋设计，使盖板基础模态提升了50%（如图7），大大降低了盖板对声音的放大作用。