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制造誤差對純電動乘用車三合一動力總成噪聲影響
2020-10-09 14:16:03· 來源：EDC電驅(qū)未來 作者：謝立湘
摘自《汽車工藝師》作者：謝立湘等丨株洲齒輪有限責任公司能源、環(huán)境和安全成為了21世紀世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題，電動汽車具有來源廣、清潔無污染等特點，純
摘自《汽車工藝師》作者：謝立湘等丨株洲齒輪有限責任公司
能源、環(huán)境和安全成為了21世紀世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題，電動汽車具有來源廣、清潔無污染等特點，純電動乘用車將是未來汽車新興市場強勁的增長點；而動力系統(tǒng)的特性決定了汽車行駛的主要性能指標，如續(xù)航里程、NVH等，其動力系統(tǒng)是電動乘用車的重要部件。三合一動力總成為純電動乘用車動力系統(tǒng)提供了很好的解決方案，通常所說的三合一動力總成包括電動機、電控、減速機，如圖1所示。
圖1 三合一動力總成
本文重點研究了制造誤差中的軸平行度對三合一動力總成噪聲的影響。
純電動乘用車三合一動力總成噪聲分析
1.三合一動力總成噪聲源分析
三合一動力總成的噪聲源有三個：減速機、電動機及電控。從實際噪聲的大小來看，減速機的噪聲最大，電動機第二，電控箱的噪聲最小。所以動力總成的噪聲源分析，主要分析減速箱的噪聲源。
減速箱的噪聲源主要分成內(nèi)部激勵和外部激勵兩部分。內(nèi)部激勵主要分為剛度激勵、誤差激勵和嚙合沖擊激勵。外部激勵主要分為殘余動不平衡激勵和負載波動。
2. 噪聲傳播途徑
噪聲傳遞途徑如圖2所示，其中殼體包括減速箱殼體、電動機殼體和電動機控制器殼體，都是噪聲傳遞的載體。
圖2 噪聲傳遞途徑
制造誤差對噪聲的影響
1.制造誤差概述
制造誤差通常有兩大類：尺寸加工誤差、形狀和位置加工誤差。其中形狀誤差4種，形狀和位置誤差2種，位置誤差8種。
本文僅選取一個位置度誤差進行研究，即減速機輸入軸和中間軸平行度對噪聲的影響。
2.制造誤差分析
兩軸之間的平行度是許多零件裝配后互相作用的結(jié)果，下面分析影響輸入軸和輸出軸兩軸之間的平行度的因素。
（1）殼體的制造誤差影響平行度因素的分析。純電動乘用車三合一動力總成減速箱，通過定位銷將前后殼體定位聯(lián)接，用螺栓緊固。其中影響輸入軸和中間軸平行度的相關(guān)尺寸和形位公差如圖3和圖4所示。
前殼體以銷孔A為基準，輸入軸位置尺寸L11±0.015mm、L12±0.015mm，中間軸到輸入軸距離RB，位置度為φ0.05。
后殼體以銷孔A為基準，輸入軸位置尺寸L21±0.015mm、L22±0.015mm，中間軸到輸入軸距離RB，位置度為φ0.05mm。
（2）軸制造誤差影響平行度因素的分析，如圖5和圖6所示。
圖3 前殼體相關(guān)尺寸
圖4 后殼體相關(guān)尺寸
圖5 輸入軸相關(guān)尺寸
圖6 中間軸相關(guān)尺寸
圖7 輸入軸和中間軸軸承示意
輸入軸影響平行度的尺寸為：兩軸承部位的同軸度φ0.05mm。
中間軸影響平行度的尺寸為：兩軸承部位的同軸度φ0.03mm。
（3）軸承制造誤差影響平行度因素的分析。如圖7所示，輸入軸和中間軸軸承A、B、C、D，設(shè)其對應(yīng)的軸承內(nèi)圈和外圈同軸度均為φ0.01mm。
（4）裝配間隙影響平行度因素的分析。如圖7所示，輸入軸和中間軸4處軸承，其內(nèi)圈采用過盈配合，外圈采用間隙配合，則有影響平行度的因素為配合間隙，設(shè)其均為δ0.015mm。
3.平行度計算
從以上分析可知，輸入軸和中間軸的平行度，是一個裝配后的封閉環(huán)，其組成環(huán)，既有標量環(huán)也有矢量環(huán)，而且組成環(huán)超過5環(huán)，適宜用概率法計算平行度的誤差。
標量環(huán)分別為：L11±0.015、L12±0.015、L21±0.015、L21±0.015、δ0.015、δ0.015、δ0.015、δ0.015。
矢量環(huán)分別為：δ0.0 5、δ0.05、δ0.03、δ0.03、δ0.01、δ0.01、δ0.01、δ0.01。
通過計算，公司一款輸入轉(zhuǎn)矩為350N·m的三合一動力總成，客戶要求在轉(zhuǎn)速為5 000r/min 、輸入最大轉(zhuǎn)矩的50%時，噪聲控制78dB以內(nèi)，則其輸入軸和中間軸的平行度為0.057mm。
純電動總成噪聲的測量
1.噪聲測量方法
噪聲測量環(huán)境：消聲室；噪聲測量設(shè)備：分貝儀；測量距離：離箱體300mm處。
2.不同平行度的噪聲值
下表是公司一款輸入扭矩為350N·m的三合一動力總成，其同軸度從0.02～0.11mm，三種轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的噪聲實際測量值。
不同轉(zhuǎn)速不同平行度的噪聲實測值（50%的輸入轉(zhuǎn)矩，單位：dB）
通過實際測量發(fā)現(xiàn)：
（1）在一定轉(zhuǎn)速下，隨著平行度的增大，噪聲增大。
（2）在平行度達到0.07mm左右時，噪聲急劇增大。
（3）平行度小于和大于0.07mm，隨著平行度的增大，噪聲增大比較平緩。
為什么平行度為0.07mm左右會出現(xiàn)噪聲急劇增加現(xiàn)象？因為隨著平行度增大，齒輪之間的間隙減小，當間隙減小到一定程度，齒輪之間出現(xiàn)干涉，噪聲出現(xiàn)急劇增大；而隨著平行度繼續(xù)增大，間隙繼續(xù)減小，噪聲增大趨于平緩。
結(jié)語
本文通過對一款純電動乘用車減速箱的結(jié)構(gòu)進行分析，對其輸入軸和中間軸平行度進行計算，通過將計算結(jié)果與實際噪聲值進行測量統(tǒng)計分析，很好的解決了三合一動力總成噪聲與軸的平行度的變化之間的關(guān)系的難題。
分析了純電動乘用車三合一動力總成的構(gòu)成，噪聲發(fā)生的機理和噪聲傳播途徑，研究了制造誤差對噪聲的影響。
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