20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染使得汽車技術(shù)正經(jīng)歷著動(dòng)力電氣化、燃料多元化等重大技術(shù)變革。具有高效節(jié)能、低排放或零排放優(yōu)勢的電動(dòng)汽車受到世界各國的廣泛重視。電動(dòng)汽車采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)后,對車輛的NVH性能提出嚴(yán)苛的要求,各大廠家為了確保生產(chǎn)的產(chǎn)品在當(dāng)前競爭激烈的汽車市場中占據(jù)優(yōu)勢,都對整車的NVH性能提出更高的要求。動(dòng)力傳動(dòng)系是整車最為主要的組成部分,變速器作為動(dòng)力傳動(dòng)系中主要傳動(dòng)部件之一,對傳動(dòng)系的振動(dòng)和噪聲性能有著極其重要的影響,本文通過理論分析并結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)對某型變速器在電動(dòng)客車上的異響進(jìn)行分析,提出了解決措施,最終消除了異響,為分析研究匹配電動(dòng)汽車用變速器的異常噪聲工作提供了指導(dǎo)。
一、變速器振動(dòng)和噪聲機(jī)理
新能源客車采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)變速器,相比于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速波動(dòng)的影響,電機(jī)驅(qū)動(dòng)變速器在減振降噪方面具有明顯優(yōu)勢。變速器作為1個(gè)齒輪系統(tǒng),其噪聲的聲源主要有:
1.齒輪系統(tǒng)本身輪齒嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì),由齒輪副嚙合過程中的時(shí)變剛度引起;
2.原動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等)的振動(dòng)以及工作機(jī)構(gòu)的振動(dòng)和負(fù)載變化等。
變速器工作時(shí)根據(jù)其不同的振動(dòng)狀態(tài),可能產(chǎn)生2種噪聲:齒輪的敲擊和嘯叫。敲擊噪聲主要是由輪齒的拍擊引起的瞬態(tài)噪聲,齒輪敲擊是1種非線性的沖擊現(xiàn)象,一般發(fā)生在輕載條件下;齒輪的嘯叫聲是1種穩(wěn)態(tài)噪聲,是由輪齒嚙合過程的動(dòng)態(tài)激勵(lì)引起的,一般加載條件下齒輪嘯叫比較明顯。另外,根據(jù)機(jī)理的不同,可將噪聲分成加速度噪聲和自鳴噪聲2種。一般說來,在拍擊振動(dòng)中輪齒間會(huì)產(chǎn)生沖擊;在非拍擊的振動(dòng)中,齒輪輪齒在進(jìn)入嚙合的瞬間,由于齒輪誤差和受載變形等因素,也會(huì)產(chǎn)生沖擊,由于輪齒的沖擊,齒輪會(huì)產(chǎn)生很大的加速度,引起周圍介質(zhì)擾動(dòng),由這種擾動(dòng)產(chǎn)生的聲輻射稱為齒輪的加速度噪聲,齒輪的嚙合沖擊主要發(fā)生在平行于軸線的方向。另一方面,齒輪在動(dòng)態(tài)嚙合力作用下,系統(tǒng)各零部件也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),這些振動(dòng)所產(chǎn)生的聲輻射稱為自鳴噪聲。一般說來,自鳴噪聲是閉式齒輪傳動(dòng)的主要聲源。變速器的噪聲不僅與輪齒嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì)力有關(guān),而且還與輪體、傳動(dòng)軸、軸承及箱體等的結(jié)構(gòu)型式、動(dòng)態(tài)特性以及動(dòng)態(tài)嚙合力在它們之間的傳遞特性有關(guān)。一般來說,要控制變速器噪聲應(yīng)充分考慮齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇,齒輪的加工裝配,輸入的轉(zhuǎn)速、負(fù)載扭矩的波動(dòng),軸系的扭振以及電動(dòng)機(jī)及其它傳動(dòng)副的平衡情況等因素的影響。
變速器在工作運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力學(xué)行為對整箱及整車有著重要的影響,整車上變速器會(huì)受到內(nèi)部齒輪嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì)和外部發(fā)動(dòng)機(jī)(電機(jī))輸出扭矩轉(zhuǎn)速激勵(lì)的影響,要避免變速器在工作工況下(如怠速、加速、巡航、減速等)其內(nèi)部零部件受到2種激勵(lì)的影響而產(chǎn)生的共振,導(dǎo)致變速器殼體輻射較大噪聲。因此,對變速器進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析是必不可少的,通過分析變速器固有的動(dòng)力學(xué)特性,掌握各個(gè)零部件總成的模態(tài)頻率和匹配問題,從源頭上避免箱體共振。變速器是整車傳動(dòng)系的部件之一,其與傳動(dòng)系其它總成部件合理匹配與否直接影響著整車的NVH特性,因此研究分析外部激勵(lì)對變速器的影響也是必不可少的。