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增程式电动汽车动力总成噪声问题分析

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:近年来,随着国家法规对电动汽车NVH性能的要求日益严格和汽车购买者对整车乘坐舒适性要求越来越高,电动汽车减速器的振动噪声作为电动汽车主要噪声来源,对其进行分析、优化与控制对电动汽车大规模产业化具有重要意义。研究表明,齿轮修形是降低减速器齿轮啸叫噪声的一种有效的途径。

增程式电动汽车动力总成噪声问题分析

汽车车的振动噪声作为汽车乘坐舒适性的重要评价指标,很大程度反映了生产厂家的设计和工艺水平。近年来,随着国家法规对电动汽车NVH性能的要求日益严格和汽车购买者对整车乘坐舒适性要求越来越高,电动汽车减速器的振动噪声作为电动汽车主要噪声来源,对其进行分析、优化与控制对电动汽车大规模产业化具有重要意义。

电动汽车整车振动噪声比同等燃油车低3~6dB。由于电机磁场力波高阶激励,中低速车内噪声频谱成分以中高频为主,人耳对1000~2000Hz中高频率噪声非常敏感,电动汽车噪声虽然不大,但很容易产生恼人的尖锐噪声[10]

对应用于电动汽车的永磁同步电机,电机的振动噪声主要由定子转子谐波磁场相互作用引起,电机制造加工过程存在的误差和定子开槽等原因使气隙磁场无法满足理想正弦分布,因此,电机主要振动中不仅包括气隙基波磁场引起的振动阶次,还包括倍电流基频成分,如果定子槽数是电机极数的整数倍,也会产生相应阶次的振动噪声。调速永磁同步电机还会产生正弦波脉宽调制(PWM)变频器载波频率附近的高频振动噪声,PWM输出的并不是标准的正弦波,而是等幅不等宽的周期性电压或电流脉冲,经过傅里叶级数分解可以得到一系列谐波,因此会产生基于开关频率的谐波频率噪声[12-14]。(www.xing528.com)

减速器噪声主要包括两种:啸叫噪声和敲击噪声。在汽车减速器中,空套齿轮比承载齿轮更容易产生敲击噪声,同时空套齿轮也是最主要的敲击噪声源;减速器啸叫是由内部齿轮在啮合传动中所受的不平稳的激振力引起的一种中高频噪声,由齿轮系统啮合过程中的传递误差而引起[11,12]。啸叫噪声是一种很容易被人耳识别的中高频纯音,是一种严重的汽车质量问题,必须降低或者消除减速器的啸叫噪声。在齿轮传动过程中,由于存在齿轮传动误差、弹性变形等因素,使得齿轮副在相互啮入、啮出时,偏离了理论啮合线,从而导致轮齿干涉、冲撞,进而产生激振力,引起传动机构的振动,在振动传动到变速器外部结构的过程中产生共振而引发啸叫噪声[13]。对于齿轮副的非正常啮合,仅仅依靠提高齿轮的制造和安装精度来改善齿轮传动质量往往不能满足要求,而且会增加齿轮的制造成本;可通过齿轮修形,将发生干涉的部分进行适量修除,改善齿面的接触,使传动变得平稳。研究表明,齿轮修形是降低减速器齿轮啸叫噪声的一种有效的途径。

齿面微观修形是有意识地去除齿面上部分材料,以减小由于系统和轮齿变形而引起的齿轮错位,尽可能地使齿轮在发生接触受载变形后,齿面压力分布均匀,减轻齿面的偏载现象,保证轮齿受载变形后依然能够相对平稳地传递力矩。这样,通过优化齿面的微观修形,改善啮合刚度的波动,减小了静传递误差,即减小了齿轮啮合过程中的激励,从而降低了减速器的啸叫噪声。

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