电动车齿轮箱NVH分析解析流程教学教案

电动车减速箱NVH分析流程（一）.减速箱噪音产生的机理（二）.啮合齿轮激励原因和形式（三）.齿轮微观修形的目标以及齿面加载接触分析方法（四）.一款实例电动车减速箱NVH分析流程（一）.减速箱噪音产生的机理振动噪音问题（NVH）是现代传动系统设计和开发过程中的关键问题。现代法规和客户方面要求所有整车/整机以及零部件都要降低噪音。噪音产生机理（二）.啮合齿轮激励原因和形式齿轮动态激励形成的原因：齿轮在啮合过程中，由于同时啮合齿对数的变化、轮齿的受载弹性变形、齿轮和齿轮的误差等等因素引起了啮合过程的轮齿动态啮合力，齿轮系统受这种动态激励而产生振动。齿轮动态激励的形式：刚度激励：齿轮啮合的重合度大多不是整数，啮合过程中轮齿的综合刚度是随时间周期变化。因此刚度激励是因啮合综合刚度的时变性产生动态啮合力并对系统进行动态激励的现象。误差激励：由于齿轮加工和安装存在误差，啮合齿廓将偏离理论的理想位置，这种偏离形成了啮合过程中的一种误差激励。啮合冲击激励：啮合过程中，由于轮齿误差和受载变形，使一对轮齿在进入（或退出）啮合时，其啮入（或退出）点偏离啮合线上的理论啮入（或啮出）点，引起啮入（或啮出）冲击。啮合齿轮激励原因和形式齿轮设计时，理论上主、从动齿轮之间角速度比是恒定的，但实际啮合过程中，由于轮齿变形、系统变形、制造误差等等因素，角速度是变化的，这个变化定义为传递误差TE。因此传递误差是由轮齿变形和齿轮误差所产生的运动误差，可以通过对齿轮进行微观修形来获得较小的传递误差为了方便起见，TE用在基圆半径上测量的一个线性值来表达：传递误差TEWHEELrb2

PINION

（三）.齿轮微观修形的目标及齿面加载接触分析方法齿轮受载变形以后齿面压力分布均匀；减少偏载，避免边缘和齿顶受载；轮齿在齿廓变形以后仍能保持运转平稳，减少啮入和啮出冲击；获得较小的传递误差TE；最小化齿面最大接触应力；齿轮微观修形目标Masta软件提供两种齿面加载接触分析：Basic

LTCA齿面加载接触分析：基于由ISO6336标准计算得到的恒定的啮合刚度。Advanced

LTCA齿面加载接触分析基于齿轮的全3D有限元分析，并结合赫兹接触公式，确保传递误差TE的精确性，这种方式计算的啮合刚度是随时间周期变化的。齿面加载接触分析（四）一款实例电动车减速箱NVH分析流程模型概述修形前后齿轮强度比较修形前后传递误差TE比较修形前后齿面接触应力比较修形前后箱体表面加速度比较修形+提高系统刚度箱体表面加速度比较（1）模型概述一款两级传动带差速器的电驱减速箱，一级速比为1.8519，二级速比为3.7391，总速比为6.9243。动力学模型建立如下：齿轮采用Advance

LTCA高级加载齿面接触分析,减速箱壳体和差速器壳体采用有限元柔性壳体。减速箱壳体约束及测量振动部位减速箱壳体端面约束关注振动部位:输出轴前轴承部位节点：2153关注振动部位:输入轴后轴承部位节点：554902关注振动部位:输出轴后轴承部位节点：658224关注振动部位:悬置部位节点：222116齿轮参数输入轴齿轮参数主动齿从动齿齿数2750模数2.1螺旋角25(右旋)25(左旋)压力角20变位系数0-0.09497齿顶圆(mm)67.81120.91齿根圆(mm)56.05108.69齿宽(mm)3230端面重合度1.7248轴向重合度1.9218精度等级7输出轴齿轮参数主动齿从动齿齿数2386模数2.29螺旋角25(左旋)25(右旋)压力角20变位系数-0.05-0.6686齿顶圆(mm)63.84219.96齿根圆(mm)50.34206.46齿宽(mm)3432端面重合度1.8483轴向重合度1.8798精度等级7一级齿轮二级齿轮加载工况扭矩（Nm）转速（rev/min）循环时间（hr）901200021.528（2）齿轮修形前后强度对比一级齿轮接触安全系数主动齿（修形前）主动齿（修形后）从动齿（修形前）从动齿（修形后）1.3111.72411.37171.8039二级齿轮主动齿（修形前）主动齿（修形后）从动齿（修形前）从动齿（修形后）1.36161.68451.5061.8631一级齿轮弯曲安全系数主动齿（修形前）主动齿（修形后）从动齿（修形前）从动齿（修形后）2.09113.14982.06263.107二级齿轮主动齿（修形前）主动齿（修形后）从动齿（修形前）从动齿（修形后）2.092.86622.1782.9869通过比较，修形后齿轮弯曲、接触强度均较大的提高（3）齿轮修形前后传递误差对比一级齿轮输入轴齿轮传递误差（未修形）：0.6215um

输入轴齿轮传递接触应力（修形）：0.3935um输出轴齿轮传递误差（未修形）：0.5523um输出轴齿轮传递接触应力（修形）：0.3077um二级齿轮通过比较，修形后齿轮的传递误差TE减小一级齿轮输入轴齿轮接触应力（未修形）：最大1958MPa

输入轴齿轮传递接触应力（修形）：最大986MPa输出轴齿轮传递误差（未修形）：最大2260MPa输出轴齿轮传递接触应力（修形）：最大1175MPa（4）齿轮修形前后接触应力对比二级齿轮通过比较，修形后齿轮的最大接触应力减小，无边缘接触，接触区域在齿中部（5）修形前后箱体表面加速度比较箱体关注部位振动输出轴前轴承部位（节点：2153

未修形）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2508kHz较大，加速度42.8m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.5853kHz较大，加速度31.98m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

42.8m/s2箱体关注部位振动输出轴后轴承部位（节点：658224

未修形）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2508kHz较大，加速度125m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

125m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.291kHz较大，加速度28.99m/s2箱体关注部位振动输入轴后轴承部位（节点：554902

未修形）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2508kHz较大，加速度69.1m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

69.1m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.3646kHz较大，加速度17.4m/s2箱体关注部位振动一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2776kHz较大，加速度224.8m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速度224.8m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.3646kHz较大，加速度106.98m/s2悬置部位（节点：222116

未修形）箱体关注部位振动输出轴前轴承部位（节点：2153

修形）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2508kHz较大，加速度33m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.5853kHz较大，加速度27.9m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

33m/s2箱体关注部位振动输出轴后轴承部位（节点：658224

修形）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2508kHz较大，加速度97m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

97m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.291kHz较大，加速度14.1m/s2箱体关注部位振动输入轴后轴承部位（节点：554902

修形）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2508kHz较大，加速度53.3m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

53.3m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.3579kHz较大，加速度8m/s2箱体关注部位振动一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.2642kHz较大，加速度178.5m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速度178.5m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.3646kHz较大，加速度50.96m/s2悬置部位（节点：222116

修形）（6）修形+提高系统刚度箱体表面加速度比较提高系统刚度（增加锥轴承预紧量）锥轴承预紧量增加（由0.05mm提高到0.10mm

）箱体关注部位振动输出轴前轴承部位（节点：2153

修形+增加锥轴承预紧量）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.3177kHz较大，加速度34.3m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率1.6054kHz较大，加速度14.4m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

34.3m/s2箱体关注部位振动输出轴后轴承部位（节点：658224

修形+增加锥轴承预紧量）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.3043kHz较大，加速度63.5m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

63.5m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率0.5686kHz较大，加速度23.4m/s2箱体关注部位振动输入轴后轴承部位（节点：554902

修形+增加锥轴承预紧量）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率2.796kHz较大，加速度44m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速

44m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的振动在频率0.5619kHz较大，加速度19.3m/s2箱体关注部位振动悬置部位（节点：222116

修形+增加锥轴承预紧量）一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动在频率3.3311kHz较大，加速度74.5m/s2一级轮齿一次谐波（阶次27）引起的振动最大，最大加速度74.5m/s2二级轮齿一次谐波（阶次12.42）引起的