1. 前言

　　環(huán)境是人類生存的保障，能源是人類發(fā)展的動力，能源與環(huán)境問題與人類生存發(fā)展息息相關(guān)。汽車作為現(xiàn)代人們?nèi)找嬉蕾嚨慕煌üぞ?，不僅消耗了大量的傳統(tǒng)能源，而且對環(huán)境造成很大污染。隨著電池技術(shù)、控制技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，電動汽車的性能越來越好，成本逐漸降低，電動車將具備與傳統(tǒng)汽車競爭的能力。變速器作為電動汽車動力總成至關(guān)重要的一部分，它的NVH (Noise, Vibration, Harshness)[1]性能是影響汽車整體NVH性能的重要因素之一。電動汽車由于沒有發(fā)動機等噪聲的掩蓋，變速器噪聲顯得尤為突出。所以在開發(fā)設(shè)計變速器階段，設(shè)計者需要多加考慮。傳遞誤差的大小直接關(guān)系到變速器NVH性能的好壞，通過對齒輪想修形可以降低傳遞誤差從而達(dá)到降低變速器嘯叫，這種方法簡單實用，并且成本。

　　2. 傳遞誤差的定義

　　如果一對完美的齒輪在零載荷下嚙合，漸開線幾何數(shù)學(xué)規(guī)定了從動齒輪與主動齒輪接觸點長度相等，兩者轉(zhuǎn)動的角度與齒數(shù)成比例。但是，實際上由于加工誤差和裝配誤差等的存在，導(dǎo)致從動齒輪在理論位置的前方或后方。從測量的旋轉(zhuǎn)角度來看，齒輪傳遞誤差]可以表示

　　式中，TE為傳遞誤差;θ2、θ1分別為從動齒輪和主動齒輪轉(zhuǎn)角;rb2、rb1分別為從動輪和主動輪半徑。

　　本文在傳動系統(tǒng)分析軟件中建立變速器模型，具體步驟如下所示：

　　(1)通過建立軸、齒輪對、同步器、軸承等部件，建立完成后在仿真軟件中按照圖紙要就進行裝配，并且添加功率流運轉(zhuǎn)模型，步驗證模型的可行性。

　　(2)初步模型建立完成后需要對軸齒材料，在此過程中需要考慮齒輪精度及熱處理方式。

　　(3)通過將變速器殼體及差速器殼體有限元化后導(dǎo)入仿真軟件中，建立變速器整體的剛?cè)峄旌蟿恿W(xué)模型。齒輪具體參數(shù)如表1所示，差速器導(dǎo)入后見圖1，總體動力學(xué)模型見圖2，變速器平面布局圖見圖3 。

　　3. 模態(tài)分析

　　為了驗證模型的準(zhǔn)確性與合理性，本文將不同仿真分析軟件求解得到的模態(tài)階次及振型進行對比。求解結(jié)果見表2。

　　通過固有頻率我們可以看出，兩者基本吻合。下面將前六階振振型對比：

　　圖 11 傳動系統(tǒng)分析軟件四階振型

　　圖12 有限元仿真軟件五階振型 圖13 傳動系統(tǒng)分析軟件五階振型

　　結(jié)果顯示良好的一致性，充分說明傳動系統(tǒng)分析軟件建立變速器模型的可靠性，為接下來做仿真分析的準(zhǔn)確度提供依據(jù)。

　　4. 齒輪修形

　　利用傳動系統(tǒng)分析軟件對齒輪進行修形[4,5]，經(jīng)過多次分析，1擋齒輪修行量為齒向鼓形量2μm、齒向斜度6μm、漸開線鼓形量3μm、漸開線斜度0μm;2擋齒輪修行量為齒向鼓形量1.5μm、齒向斜度2μm、漸開線鼓形量4μm、漸開線斜度0μm;主減齒輪修形量為齒向鼓形量2μm、齒向斜度12μm、漸開線鼓形量4μm、漸開線斜度‐2μm。此時齒輪傳遞誤差和接觸斑點有很大改善。傳遞誤差變化曲線如下所示，其中橫坐標(biāo)為滾動角，縱坐標(biāo)為沿嚙合線位移。

　　從上圖可以看出，齒輪修形后沿嚙合線的位移都變大了，但是考慮到齒輪傳動的平穩(wěn)性，1 擋齒輪傳遞誤差峰峰值由 0.6816 減小為 0.28417;2 擋齒輪傳遞誤差峰峰值由 0.52352 減小為 0.19297;主減齒輪傳遞誤差峰峰值由 0.564 降為 0.21608。修形前傳遞誤差峰峰值較大，這代表著在傳動過程中齒輪會受到較大的嚙合沖擊，從而產(chǎn)生較大的嚙合噪聲。齒面接觸斑點應(yīng)力云圖如下所示。

　　由圖可以看出，修形前齒面接觸應(yīng)力出現(xiàn)嚴(yán)重偏載，這會大大降低齒輪使用的壽命。振動響應(yīng)布點，其中39140節(jié)點代表輸入軸振動加速度;43563代表中間軸振動加速度;49186代表差速軸振動加速度。

　　由圖可以看出，修形后殼體表面振動加速度顯著降低，從而說明修形優(yōu)化了變速器振動噪聲，從而改善了變速器的NVH性能。

　　5. 結(jié)束語

　　由以上分析可以得出，修形后齒輪傳遞誤差明顯降低，使得齒輪傳動更加平穩(wěn);齒輪接觸斑點趨于中心，改善了齒輪受力情況;變速器的振動加速度明顯降低，改善了變速器NVH性能。后期將對變速器進行聲學(xué)仿真，繼續(xù)改善變速器NVH性能。并且會對變速器動力總成進行樣件生產(chǎn)，對其做模態(tài)、傳遞誤差、接觸斑點、振動響應(yīng)、噪聲等試驗，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行對比，驗證仿真結(jié)果的正確性。