在國(guó)家 “碳達(dá)峰、碳中和”大背景下，純電動(dòng)汽車是未來汽車發(fā)展趨勢(shì)，差速器是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要零件，其 NVH 性能好壞直接影響整車駕駛品質(zhì) . 文中基于解決工程上遇到的整車雙扭線嗚嗚異響問題，通過對(duì)整車左、右半軸支架和電驅(qū)動(dòng)差速器軸承殼體附件位置布置傳感器，測(cè)量其振動(dòng)和噪音信號(hào)并分析時(shí)域特征和音頻數(shù)據(jù)，結(jié)合主觀駕評(píng)結(jié)果，電驅(qū)動(dòng)的差速器振動(dòng)加速度出現(xiàn)瞬時(shí)沖擊特征明顯，差速器軸承殼體振動(dòng)沖擊幅值最大，同時(shí)結(jié)合電驅(qū)動(dòng)總成臺(tái)架故障復(fù)現(xiàn)測(cè)試，最終鎖定電驅(qū)動(dòng)差速器總成是造成整車雙扭線嗚嗚異響的主要原因，制定優(yōu)化策略并完成臺(tái)架及整車驗(yàn)證，成功解決了問題 .

　　差速器總成是整車實(shí)現(xiàn)改變動(dòng)力方向和左右輪轉(zhuǎn)速差等功能的重要零件，差速器總成 NVH 好壞對(duì)整車低速噪音影響很大，所以對(duì)差速器各零件配合尺寸及零件表面處理方式有很高的要求 . 電驅(qū)動(dòng) 總成搭載某兩驅(qū)純電動(dòng)整車上市后，2022 年 11 月整車在低速雙扭線工況行駛時(shí)，車內(nèi)有 “嗚嗚” 異響聲 . 人耳最敏感頻率是 200 ～ 800 Hz 之間的聲音，此異響頻率正在其中，易被人耳識(shí)別，使人極不舒服 . 文中對(duì)整車低速雙扭線工況進(jìn)行主觀駕評(píng)、振動(dòng)及噪音測(cè)試，通過人員駕評(píng)、故障車測(cè)試數(shù)據(jù)分析，并識(shí)別到異響發(fā)生在傳動(dòng)系統(tǒng)上，隨后對(duì)激勵(lì)源和傳遞路徑逐級(jí)進(jìn)行分析排查，最后，通過行星齒輪表面磷化的優(yōu)化改進(jìn)，快速有效地解決困擾該車型的差速器嗚嗚異響問題.

　　一、故障現(xiàn)象描述

　　某搭載電驅(qū)動(dòng)總成的兩驅(qū)純電動(dòng)汽車，在低速雙扭線工況加速行駛過程中，在整車左或右轉(zhuǎn)彎加油門時(shí)，車內(nèi)人員都能聽到明顯的 “嗚嗚”異響聲，但在此過程整車并未出現(xiàn)竄動(dòng)，整車在直行加減速或滑行都無此異響聲 . 整車低速雙扭線工況行駛時(shí)，這種金屬摩擦聲易被車內(nèi)人員聽到，并產(chǎn)生極大抱怨 . 為了快速識(shí)別產(chǎn)生 “嗚嗚”異響的故障源，把故障車上舉升機(jī)，模擬整車雙扭線工況，異響未復(fù)現(xiàn). 通過對(duì)整車底盤結(jié)構(gòu)分析，初步確定故障與轉(zhuǎn)向差速時(shí)關(guān)聯(lián)件有關(guān)，須對(duì)左右半軸、差速器等關(guān)聯(lián)件進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)噪音測(cè)試.

　　二、故障現(xiàn)象確認(rèn)

　　對(duì)故障車進(jìn)行測(cè)試

　　1) 在整車半軸支架、中間軸軸承及差速器軸承殼體處布置傳感器測(cè)試，如圖 1，整車雙扭線行駛軌跡，如圖 2.

　　2) 整車測(cè)試數(shù)據(jù)分析結(jié)果，如圖 3 和圖 4.

　　通過對(duì)整車左右半軸支架、差速器軸承處殼體和中間軸軸承處殼體位置布點(diǎn)測(cè)量其振動(dòng)和噪音信號(hào)并分析時(shí)域特征和音頻數(shù)據(jù)，差速器殼體振動(dòng)加速度出現(xiàn) 5 次的瞬時(shí)沖擊特征，其振動(dòng)沖擊最大，超過半軸底盤件的 3 倍，

　　差速器軸承處殼體附近的振動(dòng)是傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)件非線性規(guī)律的信號(hào)，同時(shí) “嗚嗚”異響噪聲主要頻率在 500 ～ 1 000 Hz 之間，而非在半軸頻率的 200 ～ 300 Hz 之間，結(jié)合主觀駕評(píng)可以初步鎖定此 “嗚嗚”異響來源電驅(qū)動(dòng)差速器總成異響.

　　三、故障原因分析排查

　　整車低速雙扭線差速器異響影響因子識(shí)別

　　通過對(duì)差速器嗚嗚異響故障產(chǎn)生的機(jī)理分析，識(shí)別出差速器異響因子，如圖 5.

　　差速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

　　差速器總成結(jié)構(gòu)爆炸圖如圖 6，其零部件有差速器殼體空腔內(nèi)分布左右半軸齒輪墊片及半軸齒輪，上下分布行星齒輪墊片及行星齒輪，裝配時(shí)，把左右半軸齒輪墊片及半軸齒輪、上下分布行星齒輪墊片及行星齒輪，放在差速器殼體內(nèi)，行星齒輪軸穿過差速器差殼、行星齒輪及行星齒輪墊片的內(nèi)孔，再通過卷銷固定到差速器殼體上，把主減齒輪壓裝到差速器殼體上并焊接，再對(duì)主減齒輪進(jìn)行磨齒，通過兩端軸承分別位于差速器殼體左右兩端軸頸，裝配到殼體軸承孔內(nèi)，起到支撐作用 .

　　整車差速工況及行星齒輪自轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)計(jì)算

　　整車低速雙扭線工況行駛時(shí)，由于兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)彎半徑的差異，差速器的內(nèi)摩擦力矩引起兩個(gè)行星齒輪方向相反的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以抵消車輪之間的轉(zhuǎn)彎附加阻力矩，如圖 7 所示 . 行星齒輪驅(qū)動(dòng)半軸之間的轉(zhuǎn)速差 Δω 為

　　式中: ω₁ 為外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速; ω₂ 為內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速; ω₃ 為行星齒輪自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速; z₁ 為行星齒輪齒數(shù)，齒數(shù)為 9; z₂ 為半軸齒輪齒數(shù)，齒數(shù)為 13

　　根據(jù)采集整車雙扭線異響工況測(cè)試數(shù)據(jù)，通過式 (1) 計(jì)算出行星齒輪的自轉(zhuǎn)速度，如表 1.

　　客退件總成臺(tái)架故障復(fù)現(xiàn)測(cè)試

　　把客退有 “嗚嗚”異響的電驅(qū)動(dòng)總成，按照整車異響工況上臺(tái)架進(jìn)行復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)噪音和差速器附件殼體振動(dòng)明顯異常，進(jìn)一步鎖定異響來源為差速器總成內(nèi)部零件，故障復(fù)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果如圖 8.

　　故障件尺寸檢查及關(guān)聯(lián)分析

　　對(duì)故障件差速總成及零部件尺寸檢測(cè)，差速器總成相關(guān)間隙檢測(cè)合格如表 2，再進(jìn)行差速器總成拆解并進(jìn)行零部件尺寸檢測(cè)，尺寸合格如表 2，檢測(cè)結(jié)果可排除故障不是零件制造加工問題.

　　四、對(duì)策制定及驗(yàn)證

　　通過對(duì)整車、電驅(qū)動(dòng)總成臺(tái)架測(cè)試以及差速器內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)及工作原理分析，整車在雙扭線工況行駛時(shí)，行星齒輪與行星齒輪軸之間配合間隙較小，在差速器實(shí)現(xiàn)差速時(shí)，它們受載出現(xiàn)軸向和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致行星齒輪軸與行星齒輪內(nèi)孔發(fā)生不連續(xù)的金屬摩擦聲; 另外行星齒輪內(nèi)孔表面未采用涂層處理和行星齒輪軸表面采用鍍鎳處理，零件表面油膜吸附能力較低，形成地動(dòng)態(tài)油膜較少，同時(shí)在 整車差速時(shí)，它們之間潤(rùn)滑油膜穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)壓力遭到破壞，造成它們發(fā)生干摩擦，最終造成金屬摩擦聲，故通過上面異響產(chǎn)生的機(jī)理分析，制定以下驗(yàn)證優(yōu)化方案.

　　雙扭線嗚嗚異響制定對(duì)策

　　1) 增加潤(rùn)滑油量，同時(shí)適當(dāng)增加行星齒輪軸和行星齒輪內(nèi)孔配合間隙，整車差速時(shí)，它們之間潤(rùn)滑油膜增加，減弱它們之間的金屬摩擦聲;

　　2) 增加墊片耐磨性，如墊片表面進(jìn)行 MoS2 涂層;

　　3) 行星齒輪采用磷化處理，增加其內(nèi)孔表面油膜吸附能力，改善其與行星齒輪軸摩擦聲音，摩擦部位如圖 9.

　　通過以上優(yōu)化策略，制定組合驗(yàn)證.

　　異響對(duì)策方案驗(yàn)證

　　針對(duì)以上優(yōu)化改善對(duì)策進(jìn)行組合裝配樣機(jī)，對(duì)不同方案總成分別進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試，測(cè)試驗(yàn)證分析結(jié)果如圖 10 ～ 13.

　　針對(duì)以上優(yōu)化改善對(duì)策，嗚嗚異響驗(yàn)證結(jié)果匯總，下表為 “嗚嗚”異響驗(yàn)證效果如表 3.

　　綜上所述，通過異響產(chǎn)生機(jī)理分析、臺(tái)架及整車驗(yàn)證結(jié)果，在差速器總成、零部件結(jié)構(gòu)變動(dòng)涉及物料成本及不影響差速器可靠性前提下，從 BOM 成本、加工、裝配工藝、零件變動(dòng)庫存等經(jīng)濟(jì)角度考慮，文中最終通過對(duì)行星齒輪表面磷化處理，來優(yōu)化解決整車雙扭線差速器異響問題，進(jìn)行優(yōu)化件差速器可靠性臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，如圖 14、15 所示.

　　通過對(duì)客退件行星齒輪磷化處理，進(jìn)行電驅(qū)動(dòng)總成差速可靠性臺(tái)架測(cè)試驗(yàn)證，差速可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證時(shí)間相當(dāng)于整車進(jìn)行 30 萬公里行駛里程，雖然試驗(yàn)后仍然有輕微特征，但遠(yuǎn)比故障件特征輕，最總通過客戶整車評(píng)估，目前已按照這種優(yōu)化措施推進(jìn)市場(chǎng)工程化 3 個(gè)多月，整車投入市場(chǎng)已經(jīng)近萬輛，無一例此問題反饋，最終成功攻克此技術(shù)質(zhì)量難題.

　　五、結(jié)論

　　純電動(dòng)汽車噪聲遠(yuǎn)比傳統(tǒng)燃油車低，整車雙扭線異響問題的影響因素很多，產(chǎn)生異響原因可能各不相同，排查驗(yàn)證周期長(zhǎng)，解決問題慢的問題 . 差速器總成是整車行駛中實(shí)現(xiàn)改變動(dòng)力方向和實(shí)現(xiàn)左右輪的轉(zhuǎn)速差等功能的重要部件 . 文中以搭載某兩驅(qū)純電動(dòng)整車雙扭線異響解決思路為例，通過采集整車異響工況，電驅(qū)動(dòng)總成在臺(tái)架實(shí)現(xiàn)故障復(fù)現(xiàn) . 通過對(duì)激勵(lì)、傳遞路徑和響應(yīng)的分析，逐條排除了底盤相關(guān)激勵(lì)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)激勵(lì)，最終鎖定激勵(lì)源為差速器總成內(nèi)部零件金屬摩擦產(chǎn)生，較全面闡述了該異響問題故障因子的分析排查過程，識(shí)別其異響的主要因子，并通過優(yōu)化行星齒輪表面磷化涂層處理的方式，成功解決問題 . 隨著純電動(dòng)汽車市場(chǎng)占有率越來越高，客戶對(duì)汽車 NVH 性能的要求越來越高，電驅(qū)動(dòng) NVH 性能水平要求也越來越高，文中成功解決整車在低速雙扭線行駛過程中的嗚嗚異響問題，為后期純電動(dòng)電驅(qū)產(chǎn)品開發(fā)過程出現(xiàn)類似的問題提供了一種較全面、系統(tǒng)、快速經(jīng)濟(jì)地解決思路，無論為差速器總成自研開發(fā)，還是選型開發(fā)，對(duì)后期產(chǎn)品工程產(chǎn)業(yè)化都有很好的借鑒作用 .

　　參考文獻(xiàn)略.