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，驅動橋的 噪聲會更為突出，因此提高驅動橋的NVH性能對電動汽車的品質具有重要意義。

通過對驅動橋和變速箱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動橋NVH問題的源頭之一，因此圓柱齒輪 的設計對電驅動橋的品質至關重要。

采用具有高重合度的細高齒設計成為提升電驅動橋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均會對齒輪 NVH產生影響。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。而齒輪作為電驅動橋的核心部件，直接決定了驅動橋的速比、中心距等主要參數 ，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。

根據電驅動橋產品的性能要求，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測試及結論

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

結論：

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.根據試驗結果，可見重合度較低的標準齒（非大螺旋角）NVH表現正常，而細高齒的 NVH表現優(yōu)秀，體現了高重合度齒輪的優(yōu)勢。

一、二級均為細高齒電驅橋NVH測試及結論

產品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，測試結果：

結論：

1.根據測試結果，電驅動橋產品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表現優(yōu)秀。

2.通過顧客試駕反饋，相比其他競品，該產品的噪聲表現很好。

3.無論客觀數據還是主觀評價，都證明了該產品優(yōu)秀的NVH性能。

一、二級均為細高齒電驅橋NVH測試及結果