纯电动汽车两挡变速箱齿轮振动噪声仿真分析与优化设计
汽车齿轮变速箱的振动分析与优化设计
纯电动汽车两挡变速器优化设计
第20卷第3期北华大学学报(自然科学版)Vol.20No.32019年5月JOURNAL OF BEIHUA UNIVERSITY(Natural Science)May 2019文章编号:1009-4822(2019)03-0402-06DOI :10.11713/j.issn.1009-4822.2019.03.026纯电动汽车两挡变速器优化设计高惠东,褚亚旭,吕金贺(北华大学土木与交通学院,吉林吉林㊀132013)摘要:基于动力参数匹配,优化设计纯电动汽车的传动比是提升其动力性能的关键一环.以某纯电动汽车为研究对象,对其驱动电机进行参数匹配.以整车动力性最优为目标,运用遗传算法优化设计变速器传动比;选取齿轮参数,建立齿轮轴系的三维模型,利用RecurDyn 对其进行动力学仿真.仿真结果表明,齿轮参数的选取满足传动比优化结果.关键词:纯电动汽车;传动比;遗传优化;RecurDyn 中图分类号:U463.21文献标志码:A收稿日期:2019-03-06基金项目:吉林省教育厅科学技术研究项目(JJKH20170030KJ).作者简介:高惠东(1995-),男,硕士研究生,主要从事多体动力学仿真研究,E-mail:741493093@;通信作者:褚亚旭(1964-),男,博士,教授,硕士生导师,主要从事液力传动与控制研究,E-mail:cyx_1964@.Transmission Ratio Optimization for Electric VehicleGao Huidong,Chu Yaxu,Lv Jinhe(College of Civil Engineering &Transportation of Beihua University ,Jilin 132013,China )Abstract :Based on the matching of power parameters,optimizing the transmission ratio of pure electric vehicle is the key to improving its power performance.Taking a pure electric vehicle as the research object,the parameters of driving motor are matched.Aiming at the optimal power performance of the vehicle,the transmission ratio is optimized by genetic algorithm,and the three-dimensional model of the gear shafting is established by choosing the gear parameters,which is simulated by RecurDyn.The simulation results show that the selection of gearparameters satisfies the optimization results of transmission ratio.Key words :electric vehicles;transmission ratio;genetic optimization;RecurDyn面对日益严重的环境污染以及石油危机问题,各国不断制定更加严格的排放标准,这使得对保护环境具有重大意义的纯电动汽车成为未来汽车的主要发展方向.受核心部件限制,纯电动汽车动力性能与燃油汽车相差较大.基于动力参数匹配,优化设计纯电动汽车的传动比,是提升其动力性能的关键一环.目前,纯电动汽车变速器优化研究已经取得了一些成果.比如,朱虹燃等[1]将汽车的动力性作为约束条件,以整车经济性最优为目标,运用遗传进化算法对变速器传动比进行优化设计,取得了比较好的优化结果;刘振军等[2]对某款电动汽车进行参数匹配,在循环工况下以能量消耗最小为目标进行速比优化,根据优化结果设计变速器齿轮及轴的参数,并对变速器的齿轮轴系进行三维建模;王雪敏[3]对纯电动汽车传动系统进行参数匹配,以齿轮箱体积最小和齿轮传动重合度最大为目标,确定了齿轮箱的具体参数;赵广宣[4]建立了可随电机参数变化的电机效率模型,以电机过载系数和扩大恒功率区系数以及传动系速比作为优化变量,采用多目标优化联合遗传算法,对纯电动汽车的电机参数和传动系参数进行了整体优化匹配.前人在优化变速器传动比时,是将传动系的总传动比作为优化参数,但总传动比包括主减速器传动比和变速器传动比,在对传动比进行分配后,得出的传动比会发生变化,并不是最优解.基于此,本次研究将主减速器传动比和变速器一㊁二挡传动比3个变量作为优化参数,以使最后的优化结果更为准确;在确定齿轮参数后对变速器齿轮轴系进行动力学仿真.1㊀驱动电机参数匹配驱动电机是纯电动汽车的动力来源,基于整车参数对电机进行匹配是实现汽车动力性能目标的关键步骤,匹配的主要内容是确定电机的额定功率㊁峰值功率㊁基速和最高转速.本次设计基于某款纯电动汽车,其相关整车参数及动力性能指标见表1㊁表2.表1㊀电动汽车整车参数Tab.1㊀The parameters of electric vehicle 基本技术参数参数值整车质量/kg 1550长ˑ宽ˑ高/mm 4630ˑ1785ˑ1450迎风面积/m 2.25车轮滚动半径/m0.31风阻系数0.315传动效率0.92滚动阻力系数0.014质量转换系数1.04表2㊀汽车基本性能指标Tab.2㊀The performance indicators of vehicle基本性能指标设计值最高车速/(km㊃h -1)ȡ12030min 最高车速/(km㊃h -1)ȡ60最大爬坡度ȡ30%最大爬坡度时的稳定车速/(km㊃h -1)ȡ300~100km /h 加速时间/s ɤ15工况法续驶里程/km ȡ80匀速行驶里程/km ȡ1001.1㊀电机额定功率电机额定功率应满足汽车的最高车速行驶状况,设计时多采用最高设计车速的90%作为电机额定功率的下限值.计算公式为P e ȡ0.9u max 3600ηT (mgf +C D Au 2max21.15),式中:u max 为设计的最高车速;ηT 为传动系统的传动效率;f 为滚动阻力系数;C D 为风阻系数;A 为汽车的迎风面积.可以求得P e ȡ22.67kW .1.2㊀电机峰值功率电机峰值功率应同时满足最高车速㊁最大爬坡度以及加速时间的要求,所以分别计算3种行驶状况下的功率需求,取其中的最大值[5].最大爬坡度所需功率:P i ȡu i 3600ηT (mgf cos αmax +mg sin αmax +C D Au 2i21.15),式中:αmax 为最大爬坡度,αmax =arctan0.3=16.7ʎ;u i 为爬坡时的稳定车速.计算得到P i ȡ41.66kW .由于加速时间与各挡传动比有关,而传动比需要在电机选定后确认,所以在初选电机时,先以经验公式(1)计算选取满足加速时间所需功率P a :P a ȡu a 3600t a ηT (δm u a 2t a+mgf t a 1.5+C D Au 2a52.875t a ),式中:u a 为加速末速度;t a 为加速时间要求;δ为质量转换系数.根据设计要求和汽车整车参数计算可得,P a ȡ50.22kW .综合以上分析可知,峰值功率P e max ȡ50.22kW .304第3期高惠东,等:纯电动汽车两挡变速器优化设计1.3㊀电机基速和最高转速根据转速范围不同,电机分为低速电机(3000~6000r /min)㊁中速电机(6000~10000r /min)和高速表3㊀驱动电机参数Tab.3㊀The parameters of electric machine基本技术参数参数值额定功率/kW 30峰值功率/kW 60额定转速/(r㊃min -1)3000最高转速/(r㊃min -1)9000额定转矩/(N㊃m)96峰值转矩/(N㊃m)190电机(1000~15000r /min).驱动电机最高转速越大,汽车的动力性能越优良,但由于高速电机的制造工艺和精度要求更高,因此选用高速电机会增加成本;而且电机转速过高会使机械损失增大,从而降低传动效率,经济性变差.因此,在满足设计要求的前提下,电机转速的选取不应过大或过小;应注意的另一个参数是电机的扩大恒功率区系数β,一般取2~4[6].综合以上对电机额定功率㊁峰值功率㊁基速以及转速的计算和分析,经过筛选比较,最后选定的驱动电机型号为Y200L1-2,具体参数见表3.2㊀传动比优化设计选定电机参数后设计变速器,首先要确定变速器的挡位数量.由于电机具有良好的调速特性,因此与电机匹配的变速器多为单挡或两挡.如果电动汽车只设置1个挡位,要满足设计的动力性能(如加速时间㊁爬坡度等)对电机性能的要求会比较高;另外,增加挡位数量,可以提高电机在高效区工作的概率,使汽车动力性和经济性变得更好.所以,本次设计采用两挡变速器[7].确定挡位数量后,采用遗传算法对传动比进行优化设计.2.1㊀建立目标函数动力性是要改进的主要方面之一,所以本次研究以0~100km 加速时间为优化目标,变速器各挡传动比以及主减速器速比为优化参数.设变速器一挡传动比为i g 1,二挡传动比为i g 2,主减速器速比为i 0,则[x 1x 2㊀x 3]=[i g 1㊀i g 2㊀i 0].汽车的总传动比i 1=i g 1i 0,i 2=i g 2i 0.为了更好地发挥电机的经济性和动力性,换挡策略基于驱动电机的外特性曲线,见图1.图1驱动电机外特性曲线Fig.1The external characteristic curveof driving motor为了获得较大的加速度,应在保持节气门全开的同时,选择合适的换挡时机.最优的选择是由一挡起步,当车速达到额定转速对应的车速后,换成二挡.所以,汽车0~100km 加速时间的优化目标函数为t =13.6(ʏu nδmF t1-F t -F wd u +ʏ100u nδmF t2-F f -F wd u ),式中:u n 为额定转速时刻对应的车速,u n =0.377n e r /i 1;一挡驱动力F t1=T max ηT i 1/r ;二挡驱动力F t2=T r ηT i 2/r.由电机的外特性曲线及换挡规律可知,此时电机处于恒功率工作状态,所以T r =9550P e max /n ,n =i 2u /0.377r ;F f 和F w 为对应车速下的行驶阻力.2.2㊀建立约束函数1)一挡传动比约束条件.一挡传动比下限应满足爬坡度的要求,即T max i 1ηT r ȡmgf cos αmax +C D Au 2a21.15+mg sin αmax .(1)为了避免出现车轮打滑现象,在一挡驱动时,汽车产生的最大驱动力不能超过路面提供的最大附着力[8],即404北华大学学报(自然科学版)第20卷T max i 1ηTrɤF Z ϕ,(2)式中:F Z 为车轮承受的法向作用力;ϕ为地面附着系数,此处取0.75.由已知参数和式(1),(2)计算可得8.15ɤi 1ɤ20.20.2)二挡传动比约束条件.二挡驱动时,传动比上限应满足最高行驶车速的要求,即0.377n maxi 2r ȡu max .(3)同时,在电机的额定工况下,汽车以最高车速行驶时,应能克服行驶阻力,则二挡传动比下限约束为T e max i 2ηT r ȡmgf +C D Au 2max21.15.(4)由式(3),(4)计算可得2.44ɤi 2ɤ8.76.此外,为了避免换挡困难,纯电动汽车的两挡变速箱传动比还应满足[9]1.3ɤi 1/i 2ɤ1.7.综上所述,此次设计的约束函数为g(1):8.15ɤi 1ɤ20.20,g(2):2.44ɤi 2ɤ8.76,g(3):1.3ɤi 1/i 2ɤ1.7.图2遗传优化过程及优化结果Fig.2The process and results of geneticoptimization2.3㊀优化设计过程及结果在优化目标函数和约束函数确定后,采用遗传优化算法进行设计.设计中引用罚函数,将原始优化函数转换为无约束优化函数,使得优化过程简便易操作[10].在Matlab 软件中编写目标函数和约束函数的m 文件,随后直接调用软件中的遗传算法工具箱进行仿真计算.具体优化过程和结果见图2.由图2可见:变速器一挡最佳传动比为3.889,二挡最佳传动比为2.161,主减速器的最佳传动比为4.054,此时的0~100km 加速时间为13.7517s.在朱虹燃等[1]进行的优化设计中,汽车加速性能指标为0~80km /h 加速时间15s,可见,本文的设计结果优于前人,优化设计是合理的.3㊀变速器齿轮轴系三维建模及动力学仿真各挡传动比确定后,设计变速器的齿轮轴系.依据表4和表5选取齿轮模数,为2.5mm;分配齿数.取常啮合齿轮副的主动齿轮和被动齿轮齿数分别为z 1,z 2,一挡主㊁从动齿轮齿数分别为z 3,z 4,二挡主㊁从动齿轮齿数分别为z 5,z 6.根据优化设计的传动比㊁中心距,以及选取的其他齿轮参数,计算得到:z 1=16,z 2=44,z 3=25,z 4=35,z 5=34,z 6=26.504第3期高惠东,等:纯电动汽车两挡变速器优化设计表4㊀变速器用齿轮的法向模数Tab.4㊀The normal modulus of gears for transmission微型㊁普通型轿车中级轿车中型货车重型货车2.25~2.752.75~3.003.5~4.54.5~6.0表5㊀汽车变速器常用的齿轮模数(GB /T 1357 1987)Tab.5㊀Common gear modulus of transmission (GB /T 1357 1987)第一系列1 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 第二系列1.752.252.75(3.25)3.5图3变速器装配模型Fig.3The assembly model of transmission齿轮参数选定后,在Solidworks 中建立各齿轮和轴模型,对变速器进行装配.装配结果见图3.将变速器的三维模型转化为x_t 格式,导入多体动力学软件RecurDyn 中,建立齿轮接触动力学模型,通过对仿真模型施加转速与负载,获得齿轮在啮合过程的动态接触力幅值[11-12].再输入轴施加电机的峰值转矩190000N㊃mm(190N㊃m)仿真,可以得到各组齿轮副之间的接触力幅值,见图4~8.由图4~8可见:常啮合齿轮副之间的最大接触力为29.12kN,一挡齿轮副之间的最大接触力为15.24kN,二挡齿轮副之间的最大接触力为16.57kN.图4一挡输入转速和输出转速Fig.4The input and output speed of firstgear图5二挡输入转速和输出转速Fig.5The input and output speed of secondgear图6一挡啮合齿轮接触力Fig.6The contact force of firstgear 图7二挡啮合齿轮接触力Fig.7The contact force of second gear604北华大学学报(自然科学版)第20卷图8常啮合齿轮接触力Fig.8The contact force of constant meshing gear㊀㊀通过动力学仿真可见:在变速器一挡,输入转速为314rad /s(3000r /min)时,输出转速在81.5rad /s 上下波动,根据转速比计算变速器一挡的实际传动比为3.85;在变速器二挡,输入转速为942rad /s(9000r /min)时,输出转速在447.57rad /s 上下波动,计算二挡的实际传动比为2.10.由此可见,传动比与设计的最优传动比误差在5%以内,满足设计要求.4㊀小㊀㊀结本次研究基于某款纯电动汽车的整车参数和性能指标,对动力传动系统进行了参数匹配,建立了基于汽车0~100km 加速时间的目标函数,利用遗传优化算法对主减速器传动比㊁变速器一挡和二挡传动比进行设计,得到了较好的汽车动力性能.对变速器的齿轮轴系进行三维建模与动力学仿真,分析了变速器各挡输入输出的转速数据关系,验证了设计的准确性,并得到了最大输入转矩下的接触力幅值.对于变速器的设计,齿轮轴系的强度校核是非常重要的,所以未来将基于静力学分析软件对齿轮轴系进行疲劳与强度分析.参考文献:[1]朱虹燃,王玉林,张鲁邹.纯电动汽车两挡自动变速器的传动比优化[J].农业装备与车辆工程,2014,52(1):43-45,54.[2]刘振军,崔荣宾,赵江灵,等.纯电动汽车两档变速器的研究与设计[J].重庆理工大学学报(自然科学),2014,28(2):7-10,15.[3]王雪敏.纯电动汽车专用两档自动变速器参数匹配设计及优化[D].重庆:重庆大学,2016.[4]赵广宣.纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化研究[D].镇江:江苏大学,2017,52(1):43-45,54.[5]王望予.汽车设计[M].4版.北京:机械工业出版社,2007.[6]查鸿山,宗志坚,刘忠途,等.纯电动汽车动力匹配计算与仿真[J].中山大学学报(自然科学版),2010,49(5):47-51.[7]杨程.基于混沌粒子群算法的某款纯电动汽车动力系统参数优化[D].西安:长安大学,2016.[8]何波,彭忆强,任洪涛,等.基于动力性与经济性的两挡纯电动汽车传动比优化[J].西华大学学报(自然科学版),2017,36(3):8-15.[9]李智勇,黄滔,陈少淼,等.约束优化进化算法综述[J].软件学报,2017,28(6):1529-1546.[10]赵广宣.纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化研究[D].镇江:江苏大学,2017.[11]周涛,魏蒙林,熊全胜,等.基于RecurDyn 的多体动力学仿真[J].CAD /CAM 与制造业信息化,2004(8):44-45.[12]李启海,李超.基于RecurDyn 的直齿锥齿轮多体动力学仿真分析[J].中国水运(下半月),2017,17(7):91-93.ʌ责任编辑:郭㊀伟ɔ704第3期高惠东,等:纯电动汽车两挡变速器优化设计。
基于动态啮合刚度改善的两档变速器噪声性能提升
图1 两档变速器结构图2 两档变速器仿真模型设计与开发2020-03/04・2020-03/04两档变速器噪声问题分析对两档变速器进行噪声测试，通过传声器采集噪声数据，并对测试结果进行阶次分析和响应分析，结果如图3所示。
从图3中可以看出，在频率2 000～2 500 Hz 左右，第37阶次的噪声值为噪声峰值，达到87 dB(A)，与此阶次对应的是常啮合齿轮副，齿轮参数见表1，需要对变速器的常啮合齿轮副进行优化。
传递误差计算传递误差为输出齿轮的实际啮合位置与理论啮合位置的扭转角度偏差反映在啮合线上的位移大小，如图4所示。
S 1为两轮的传递误差的大小。
传递误差是评价齿面啮合接触状况、传动过程平稳性的关键性因素，将会对齿轮传动系统的动态响应特性有直接影响。
图3 阶次分析和响应分析结果图4 传递误差示意图图5 常啮合副传递误差止点，P 节点为两轮的理论啮合位置点，而由于受载变形、齿面修形及加工误差等因素的影响，使得两轮的实际啮合位置点偏移至P1点处，偏移距离PP1即为r p 1r a 1r b 10102A 1A 2S 1p 1pp 2E 1r p 2r b 2r a 2传递误差峰峰值/ μm传递误差/μm43设计与开发 2020-03/04・期性激励作用下，在该啮合处所需施加相同频率的转矩大小。
齿轮传动系统振动分析模型如图7所示。
图7中P 、g 分别代表主、从动轮，f p 、f g 分别表示齿轮副间的一对相互作用力，δ为主、从动轮沿啮合线的相对位移量，k m 为齿轮副间的啮合刚度。
齿轮传动系统的动力学方程见公式（2）：式中，M 为质量矩阵；C 为阻尼矩阵；K 为刚度矩阵。
根据主、从动轮的动态啮合柔度的关系即可求解出齿轮副的动在2 000～2 500 Hz 有一处峰值，峰值达到1 100 N/mm ，与试验测试噪声区域相符合。
动态啮合刚度优化和试验验证通过调整壳体、轴和轴承的刚度，来改变齿轮副的动态啮合柔度，进而影响动态啮合刚度，可以有效地降低变速器激励源幅值，从而降低变速器整体噪声。
汽车变速箱的振动噪声特性分析与研究
摘 要变速箱作为动力输入与输出的承载装置，无论是在传统内燃机汽车还是新兴的新能源汽车上都必不可少。
由于行星齿轮在承载能力、传动效率等方面的优势，使得它在变速箱中有着普遍的应用。
变速箱是汽车噪声源的主要产生部位之一，它对整车的噪声与振动（NVH）性能有很大的影响，因此，变速箱的辐射噪声预估与控制受到了科研人员的密切关注。
本文以某电动车搭载的行星齿轮变速箱为研究对象，综合运用理论分析、数值仿真模拟、试验测试等手段，提出考虑箱体柔性及太阳轮浮动的变速箱振动噪声预估方法，对其在高转速下的振动噪声性能进行预估与优化，为解决变速箱NVH问题提供了研究思路。
本文的主要研究工作包括：1）行星齿轮变速箱刚柔耦合动力学模型的建立。
通过探究行星齿轮传动机理，结合有限元与多体动力学方法，考虑太阳轮浮动及箱体柔性，利用ADAMS 建立刚柔耦合动力学模型，并对变速箱的齿轮啮合力以及轴承动载荷的时频特性进行分析。
2）基于模态叠加法的变速箱箱体振动响应分析。
通过建立考虑电机振动作用的系统有限元模型，分析变速箱的固有振动特性；将轴承激励力施加到有限元模型中，利用模态叠加法求解变速箱的振动响应，发现内部柔性体结构以及行星架的外端面为振动薄弱部位。
3）行星齿轮变速箱辐射噪声预估。
以箱体外表面振动速度为边界条件，采用间接边界元法建立变速箱辐射噪声预估模型，仿真得到场点辐射噪声以及声功率曲线。
同时利用声传递向量法进一步研究箱体面板声学贡献量，发现行星架及内齿圈、大齿轮等结构对噪声贡献量较大。
4）变速箱多工况分析与结构优化。
基于转速及负载变化工况对变速箱振动噪声的影响规律进行探究，结果表明转速波动会导致齿轮啮合频率的边频带成分增加，增大辐射噪声；负载变化则影响全频带幅值大小。
同时根据前文结果进行箱体优化设计仿真，分析了加筋及吸声材料对箱体辐射噪声的降噪效果。
关键词：行星齿轮变速箱，刚柔耦合，辐射噪声，结构优化IAbstractAs a load bearing device of power input and output, gearbox is indispensable in both traditional internal combustion engine vehicles and emerging new energy vehicles. Planetary gear transmission is widely used in gearbox because of its strong bearing capacity, high transmission efficiency and large transmission ratio. Gearbox noise is one of the main noise sources of antomobile, which has a great influence on the performance of noise and vibration(NVH). Therefore, the estimation and control of its radiated noise are paid close attention to by researchers. In this paper, the planetary gearbox carried by an electric vehicle is taken as the research object, By means of theoretical anslysis, numerical simulation, test and other means, a vibration and noise estimation method for the gearbox considering the flexibility of the box and the floating of the sun gear is proposed to estimate and optimize its vibration and noise performance at high speed. It provides a research idea to solve the NVH problem of gearbox.The mean research work of this paper includes:1)Dynamics analysis of rigid-flexible coupling of planetary gearbox. By exploring the meachanism of planetary gearbox, combining the finite element and multi-body dynamics method, considering the floating characteristics of the solar wheel and the flexibility of the box body, the rigid-flexible coupling dynamics model was established by using ADAMS to analyze the time-frequency characteristics of gear meshing force and bearing dynamic load.2)Vibration response analysis of gearbox based on mode superposition method. By establishing the finite element model of the system considering the action of the motor, the inherent vibration characteristics of the gearbox are analyzed. By applying the bearing excitation force to the finite element model and using the modal superposition method to obtain the vibration data of it, it is found that the internal flexible structure and the outer end face of the planetary frame are the weak parts of vibration.3)Estimation of radiated noise from planetary gearboxes. Taking the vibration velocity of the outer suface as the input condition, an IBEM was used to establish the prediction model of the radiation noise of the box. At the same time, acoustic transfervector method was used to further study the acoustic contribution of the cabinert panel, it is found that the structure of planetary frame, inner ring and large gear contribute much to noise.4)Multi-working condition analysis and structure optimization of gearbox. Based on the study of the influence of rotating speed and load changing conditions on the vibration noise of the gearbox, it is shown that the fluctuation of rotating speed will lead to the increase of the side band component of the gear meshing frequency and increase the radiation noise. The amplitude of full frequency band is affected by load variation. At the same time, according to the above results, the optimized design of the box was carried out, and the noise reduction effect of the stiffened and sound-absorbing materials on the box was analyzed.Key words: Planetary Gearbox, Rigid-flexible Coupling, Radiated Noise, Structure Optimization目 录摘 要 (I)Abstract ...................................................................................................... I I 目 录 .. (IV)第1章引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 行星齿轮动力学研究现状 (2)1.2.2 变速箱振动噪声试验研究现状 (4)1.2.3 变速箱振动噪声预估方法研究现状 (5)1.2.4 变速箱振动噪声控制研究现状 (7)1.3 研究内容及方法 (9)1.3.1 研究内容 (9)1.3.2 研究方法 (10)1.3.3 技术路线 (10)第2章变速箱刚柔耦合动力学建模 (12)2.1 行星齿轮变速箱结构建模 (12)2.1.1 行星齿轮变速箱结构及工作原理 (12)2.1.2 行星齿轮变速箱三维建模 (13)2.2 齿轮系统动态激励产生机理 (15)2.3 行星齿轮变速箱参数计算 (16)2.3.1 行星齿轮传动比 (16)2.3.2 行星齿轮啮合频率 (18)2.3.3 行星齿轮啮合力 (18)2.3.4 行星齿轮接触力 (19)2.4 行星齿轮变速箱刚柔耦合模型建立及分析 (22)2.4.1 箱体柔性化 (23)2.4.2 浮动太阳轮刚柔耦合动力学建模 (24)2.4.3 仿真结果分析 (25)2.5 本章小结 (30)第3章变速箱模态及振动响应分析 (31)3.1 模态分析理论概述 (31)3.2 变速箱模态分析 (33)3.2.1 有限元模型的建立 (33)3.2.2 箱体模态仿真与试验 (34)3.2.3 振动模态分析 (37)3.3 变速箱振动响应分析 (40)3.4 本章小结 (44)第4章变速箱辐射噪声预估 (45)4.1 辐射噪声理论概述 (45)4.1.1 声学波动方程 (45)4.1.2 声学边界元法 (46)4.2 辐射噪声分析预估 (48)4.2.1 边界元网格建立 (48)4.2.2 场点网格建立 (49)4.2.3 边界条件定义 (50)4.2.4 辐射噪声结果 (51)4.3 板块声学贡献量分析 (54)4.3.1 板块区域划分 (54)4.3.2 板块贡献量结果分析 (54)4.4 本章小结 (57)第5章变速箱多工况分析与结构优化 (58)5.1 工况对变速箱振动噪声的影响 (58)5.1.1 转速波动对变速箱振动噪声的影响 (58)5.1.2 负载对变速箱振动噪声的影响 (60)5.2 结构优化分析 (61)5.2.1 加强筋对变速箱辐射噪声的影响 (61)5.2.2 吸声材料对变速箱辐射噪声的影响 (63)5.3 本章小结 (64)第6章结论 (66)6.1 全文总结 (66)6.2 研究展望 (67)致谢 (68)参考文献 (69)攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果 (73)第1章引言1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景汽车从最初的代步工具发展为现在的智能终端，它与人们的日常生活联系地越来越紧密。
汽车齿轮变速箱的振动分析与优化设计研究
汽车齿轮变速箱的振动分析与优化设计研究作者：高文举来源：《中国科技纵横》2016年第16期【摘要】汽车变速齿轮传动装置是汽车动力系统本身极其重要的设备之一，它的振动和工作性能会反映到汽车驾驶当中的安全性和舒适度，并且会极大的影响汽车的整体性能。
因此对于汽车齿轮变速箱的研究与分析十分必要，我们自分析过程中通过建模仿真来模拟现实，在模拟中向现实靠近以得到最真实的数据。
针对汽车齿轮变速箱的振动分析可以为改变传动装置振动噪音提供依据，也就是为优化设计提供保障。
【关键词】汽车变速箱齿轮传动系优化设计现代社会高速发展，对工业技术的要求越来越高，整个汽车工业向着更高速、高效、自动化的方向发展。
当汽车工业向前迈进，汽车变速箱的振动对整个汽车性能的好坏又起到一个关键作用，传递功率就将会不断加大，对汽车变速箱的要求也更高，对驾驶员的集中力影响，对汽车工作性能的影响也会越来越大，汽车变速箱的振动噪音等问题也会越来越受到重视。
1 汽车齿轮变速箱的结构与分类研究汽车齿轮变速箱的振动必须了解汽车齿轮变速箱的内部构造，汽车齿轮变速箱有强制、半自动及自动式操纵变速箱三种类型。
它的主要功能是调整变化传动比，也就是控制汽车本身在不同环境、路况与速度下进行处理。
汽车变速箱的结构有两部分，一个是变速传动机构主要用于传递速度、扭矩等，另一个是变速操纵机构主要用于控制传动机构。
2 汽车齿轮变速箱振动问题汽车变速箱的齿轮啮合是随着时间而变化的，是一个动态的过程。
当齿轮转动时，变速箱就成为一个以时间为变化的动态系统。
因此，齿轮运转不是一个单一的一成不变的过程，而是一个多轴、多动向、多层次的动态振动过程。
需要同时兼顾多个方向的问题才能深度探究齿轮变速箱的问题。
汽车齿轮变速箱的运转依靠齿轮传动系统的振动激励，包括外部和内部激励两个部分。
外部激励是发动机输入力矩及负载的力矩波动或变化，内部激励是啮合部分直接产生的激励。
内部激励又分为刚和激励、误差激励及啮合冲击激励。
变速箱噪音解决方案
变速箱噪音解决方案第1篇变速箱噪音解决方案一、背景分析随着汽车行业的快速发展，变速箱作为汽车核心部件之一，其性能的优劣直接影响到车辆的驾驶体验和安全性。
然而，在实际使用过程中，变速箱噪音问题一直困扰着广大车主和汽车制造商。
本方案旨在针对变速箱噪音问题，提出一套合法合规的解决方案，以提高车辆行驶品质，降低噪音污染。
二、问题诊断1. 变速箱内部齿轮啮合不良：齿轮啮合不良会导致齿轮之间的撞击和摩擦，从而产生噪音。
2. 变速箱油液性能不佳：油液性能不佳会导致润滑效果下降，加剧齿轮磨损，产生噪音。
3. 变速箱壳体结构设计不合理：壳体结构设计不合理会导致共振，放大噪音。
4. 变速箱零部件松动或损坏：零部件松动或损坏会导致变速箱内部异响，产生噪音。
三、解决方案1. 针对齿轮啮合不良问题：（1）优化齿轮加工工艺，提高齿轮啮合精度。
（2）采用先进的齿轮修形技术，改善齿轮啮合性能。
（3）定期检查和维护变速箱齿轮，确保齿轮啮合良好。
2. 针对变速箱油液性能不佳问题：（1）选用高品质的变速箱油，提高油液的润滑性能。
（2）定期更换变速箱油，确保油液性能始终处于良好状态。
（3）加强对变速箱油液性能的监测，及时发现并解决问题。
3. 针对变速箱壳体结构设计不合理问题：（1）优化壳体结构设计，降低壳体共振。
（2）采用隔音材料对壳体进行包裹，减小噪音传播。
（3）加强对壳体结构强度和刚度的检测，确保结构安全可靠。
4. 针对零部件松动或损坏问题：（1）定期检查变速箱零部件，发现松动或损坏立即更换或维修。
（2）提高零部件的加工精度，减小装配误差。
（3）加强对零部件供应商的质量管理，确保零部件质量。
四、实施与监控1. 制定详细的实施方案，明确责任人和实施时间。
2. 对实施过程进行全程监控，确保方案落实到位。
3. 定期对实施效果进行评估，及时调整优化方案。
4. 建立健全变速箱噪音防治长效机制，持续提高车辆行驶品质。
五、预期效果1. 显著降低变速箱噪音，提高车辆驾驶舒适性。
变速箱齿轮噪声的分析及处理探讨
变速箱齿轮噪声的分析及处理探讨摘要：本文根据实际生产经验，对变速箱齿轮产生噪音的原因进行了具体的分析，并对变速箱齿轮在设计、制造过程中应该采取的改进方法和措施进行了详细的探讨，尤其对工程机械变速箱齿轮噪声降噪设计和改进提出了几点措施，为工程机械实际生产中提高和改善齿轮质量，降低齿轮运行的噪声污染提供了有力的技术支撑。
关键词：变速箱；齿轮；噪声；分析；处理引言在当前广泛应用的工程机械中，渐开线圆柱齿轮是最基本、最简单、最常用的一种零件，这种零件使用方便、造价便宜，应用范围非常大。
但是两个齿轮相互啮合过程中会出现与各种各样的噪声，如：与频率相对应的噪声、齿面之间互相摩擦的噪声。
这些噪声的出现大多因为齿轮制造过程不规范、齿轮不符合要求等造成的，这些缺陷不仅会影响工程机械的质量，还导致工程机械的噪声污染加剧，极大的影响了工程机械操作人员及周围其它人员的生活质量和环境质量。
本文根据自身生活实践，对齿轮的噪声产生的原理进行了具体的分析，并对降低噪声的处理方法进行了细致的探究，为变速箱齿轮的设计人员和制造人员提供了有了的理论支撑，同时为渐开线齿轮的研究者提供了有效的借鉴。
1.变速箱齿轮噪声的原理分析1.1啮合齿轮节产生噪声的原因分析两个相互啮合的齿轮在正常工作过程中，要保证齿轮的接触点轨迹始终在啮合线上，这样点的脉冲才是稳定的。
对相互啮合的两个齿轮来说，从被动齿轮的顶点与主动齿轮齿面接触，到被动齿轮顶点开始脱离主动齿轮，其经过的路程与其基圆展开角所对应的渐开线弧长不相等，也就是说整体的齿面会出现相对滑动，并且滑动速度会随着齿面所在位置的不同而逐渐发生改变，在刚接触时或即将分开时最大，在节圆切点处最小。
齿轮啮合面上出现的相对滑动，就说明滑动面上存在相对摩擦力，由于滑动速度是一直变化的，那么摩擦力的大小和方向也随之改变，所以节点上的力的脉冲也随之发生变化。
在齿轮相互啮合过程中，啮合面上的脉动大小、持续时间与齿轮啮合过程中的传动力、齿轮面之间的摩擦系数、齿轮面之间的相对速度等都有正比关系，所以两个相互啮合的齿轮传动功率越高、齿轮表面越粗糙，齿轮之间的力的脉动也就越大，这种脉动会对齿轮自身产生明显的冲击效果，所以齿轮啮合过程中必然出现震动或摩擦声，这是不可避免的，而且脉动冲击反过来作用于齿面，对齿面造成破坏，进一步加大了冲击，所以齿轮的损害会更快。
汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究
汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究摘要：汽车变速器噪声是汽车的主噪声源之一。
在人们对于车辆乘坐舒适性提出更高要求背景下，减振降噪就成为整个汽车行业的重要课题。
研究变速器振动噪声产生的原因，针对变速器故障提出相应的优化设计方案，从而达到减振降噪的目的，具有一定的学术价值和重要的实际应用价值。
文章分析了汽车变速器产生振动与噪声的主要因素，并对各影响因素的传导机理进行了具体的分析。
阐明了通过增大轴的刚性、优化壳体的结构设计、合理设计齿轮等措施，可有效降低变速器噪声。
关键词：变速器；振动；噪声；降低噪声Analysis of Automotive Transmission Vibration and Noise and ControlMethods StudyAbstract: Many facts show that the noise of gearbox is one of the main sources of the automobiles’ noise. With the People’s requirement for more comfort of riding, vibration decreasing and noise absorption have been an important task of automobile industry. Study on the reasons that result in the gearbox’s vibration and noise, furthermore bringing forward an optimizing design for gearbox has some academic and practical value. The dominating factor of the vibration and noise of the transmission is analyzed, and the analysis on the transmission mechanism of the influencing factor is also carried through. What could effectively reduce transmission noise was explained, including increasing rigidity of the shaft, optimizing the structure of the shell, and rational designing of gear.Key words: transmission; vibration; noise; noise reduction引言机械式手动汽车变速器因结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛的应用[1]。
某纯电动汽车驱动系统24阶振动噪声的分析与优化
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在变频器供电时定子的高时间谐电流在气隙磁场
频率与变频器开关频率相关的空间气隙磁场谐波-其振动噪
声频率主要分布在开关频率及其倍数附近。
1.1来源 当前纯电动汽车越来越多地米用水冷驱动电机系统，取
消散热风扇，也就没 由于风扇转动 空气流动、撞击、
摩擦而 的空气噪声，主要现在以下几个 ：①驱动
电机电磁噪声，驱动电机作为声源，电磁噪声是由电机本身
驱动电机电 力 频率 车辆动力总成 频率共振引起
的。驱动电机和减速器连在
成的模态（74Hz）,
驱动电机电力的频率着转速变，在蠕行步加速的
过程 着驱动电机转速、扭的上，新的模态 频率
电力波频率 ，
振。
综上所述，结合整车振动噪声测试数据和整车动力总成 频响、模态测试结果，车辆在130〜200r/min转速范围内，在 74Hz频率附近局部强 的24振动噪声是由驱动电机激励、
矩、优化扭矩阶跃强度的 ，有效地减弱了蠕行模式驱动电机系统24阶振动噪？ %
关键词：驱动电机系统；振动噪？；共振；扭矩阶跃；预置扭矩
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计【摘要】本文主要探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计。
在我们将介绍研究背景、研究目的和研究意义。
在我们将从电动汽车变速器概述入手，深入介绍行星齿轮自动变速器原理，重点讨论纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器设计要点和结构设计优化，最后进行性能测试与验证。
在我们将评估设计方案的可行性，展望未来研究方向，并对整个研究进行总结。
通过本文的研究，我们旨在提高纯电动汽车的传动效率和性能，推动电动汽车技术的发展和应用。
【关键词】纯电动汽车、两挡行星齿轮自动变速器、结构设计、设计优化、性能测试、可行性、未来展望、结论总结1. 引言1.1 研究背景随着环境污染问题日益严重和对能源消耗的担忧加剧，传统内燃机汽车逐渐不再适应当今社会的需求。
新能源汽车成为了解决这些问题的重要方向之一。
在众多新能源汽车中，纯电动汽车由于其零排放、低噪音等优点逐渐受到消费者的青睐。
纯电动汽车的发展离不开先进的变速器技术。
传统汽车一般采用机械液力变速器或自动变速器，在纯电动汽车中，对变速器的性能、体积、重量等方面提出了更高的要求。
研究并开发适用于纯电动汽车的新型变速器至关重要。
本文旨在探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计，通过对其原理和要点进行深入研究，为纯电动汽车变速器技术的发展提供新的思路和方法。
本研究有望为纯电动汽车的性能提升和市场应用打下坚实的基础。
部分为本文研究提供了必要的背景和动机，也为后续内容的展开奠定了基础。
1.2 研究目的本文旨在通过对纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计的研究，探讨其在电动汽车领域中的应用以及优化方向。
具体研究目的包括以下几点：通过深入分析和研究电动汽车变速器的概念和原理，探讨行星齿轮自动变速器在纯电动汽车中的作用和意义，进一步完善电动汽车的整体性能。
通过研究设计了解纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的设计要点和结构特点，分析其与传统汽车变速器的不同之处，为纯电动汽车变速器的优化提供参考。
变速箱齿轮噪音分析(完整版)
变速箱齿轮噪音的浅析自1894年一个法国工程师给当时的汽车装上世界第一个变速箱以来，汽车变速箱的发展已经走过了一百年的历程。
变速箱，英文叫做Transmission，位处离合器和传动轴之间，可以将发动机的动力和转速输出进行调节后，再传给驱动轮，起到调配作用。
变速箱是汽车动力系统中重要性仅次于发动机的部件，直接涉及操控乐趣和驾乘舒适性。
因此，变速箱的质量直接影响汽车的质量。
汽车变速箱从最早的MT手动档，演变为目前较多汽车上配置的自动档、手自动一体档。
但不论手动档还是自动档的变速箱，都有一个共同的故障模式—噪声。
而变速箱产生噪声的因素又是很多，这里我只讨论其中的一个因素—-齿轮。
为了提高变速箱的质量，降低变速箱的噪声，在齿轮加工过程中，除测量齿轮的的齿形、齿向、径跳等参数外，还会对齿轮的噪音进行检测或者配对使用，这在高端变速箱生产中是比较常见的。
一、齿轮传动噪声的影响因素首先我们分析一下产生噪音的原因。
齿轮噪声更准确地应称为齿轮传动噪声，其声源为齿轮啮合传动中的相互撞击。
齿轮传动中的撞击主要齿轮传动误差和安装误差引起。
1) 齿轮啮合的周期性变化对传动噪声的影响也就是说，当一对齿轮进入啮合时，其啮合点速度的瞬时差异造成在被动齿轮齿顶处产生撞击，发出撞击声音。
在不同载荷下齿轮传动产生的噪声程度也是不同的。
2) 齿轮加工误差和安装误差对传动噪声的影响传动噪声的影响因素主要为齿轮的加工误差和安装误差。
加工误差包括齿形误差、齿向误差、齿距误差、齿圈跳动等。
安装误差主要包括齿轮安装后在变速器内轴线的平行度、中心距、和齿轮副的侧隙等。
a.齿形误差是齿轮精度标准中影响齿轮传动振动噪音的主要误差项目，它破坏了齿轮传动的平稳性，使齿轮在啮合过程中产生瞬时传动比的突变，即产生角加速度，引起附加动载荷的变化，从而产生高频冲击而发出噪音。
b. 齿距误差是由于设备、刀具、齿坯加工时安装定位等多种原因造成的，是不可完全避免的误差，它的存在会造成变速器噪音周期性反复。
汽车设计论文 15,变速箱啸叫噪音的成因及降噪方法
变速箱啸叫噪音的成因及降噪方法摘要六挡双输出轴变速箱搭载整车在2、3、4挡1200rpm-2500rpm小油门匀加速工况行驶时发出类似哨子的声音。
经过确认，普遍认为变速箱啸叫噪音是一种中高频率（频率范围大约为300~3000HZ）的纯音，很容易被人耳识别，类似于“吹口哨”的声音或者是“嗡嗡”的声音。
通过Masta软件对变速箱各挡齿轮仿真微观修形设计，并且对齿轮微观修形来降低齿轮传递误差，从而改善变速箱啸叫噪声。
关键字变速箱；啸叫噪音；微观修形1 啸叫噪音的成因1.1 噪音的定义声音（噪音）是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波。
人耳可以感受到的声波范围是20HZ~20000HZ。
而通常变速箱的啸叫噪音频率在此范围内，因此人耳很容易感受到。
1.2 六挡双输出轴变速箱啸叫噪声的成因在齿轮传动过程中，由于存在齿轮传动误差、弹性变形等因素，使得齿轮副在啮入、啮出时偏离了理论啮合线。
从而导致轮齿的干涉、冲撞。
进而产生激振力，引起传动系统的振动。
在振动传递到变速箱外部结构的过程中产生而产生共振而引发啸叫噪声[1-2]。
目前对故障变速箱进行拆解分析，主要从空载噪音、齿轮精度计量、齿轮副实际侧隙测量并计算、轴及齿轮的硬度检测、轴及齿轮内孔与滚针轴承配合尺寸等方面进行了检测，啸叫噪音主要的因素在于齿轮精度。
2 针对变速箱啸叫噪声产生原因的解决方案2.1 利用Masta软件对变速箱各挡齿轮的仿真微观修形设计要改善齿轮啮合啸叫噪声就需要控制齿轮啮合的传递误差，要控制传递误差就要对齿轮的宏观参数进行优化、微观进行修形设计。
对齿轮的宏观参数进行优化，周期长。
因此针对变速箱的啸叫，只采用微观修形。
2.1.1 对变速箱齿轮修形的边界条件设定1）齿轮修形的载荷工况的设定输入转速2000rpm，油门开度20%-30%,发动机输出扭矩142.4-172.3N.m均值为157.5N.m。
齿轮修形设计中Hofer设定的工况为设计最大输入扭矩的66%，变速箱现匹配2.0T 的发动机最大输入扭矩235N.m，按66%选取为155.1N.m。
汽车变速箱的振动分析与优化设计研究
汽车变速箱的振动分析与优化设计研究汽车齿轮变速箱对于汽车正常行驶来说十分重要，其是汽车正常行驶过程中不可或缺的变速传动设备。
汽车变速箱在运行过程中出现振动会对汽车正常行驶的安全性产生负面影响。
现文章就汽车变速箱的振动情况开展研究，同时针对汽车变速箱的振动情况提出相应的优化与改善。
标签：汽车变速箱；振动分析；优化设计汽车变速箱的出现振动不单单会对汽车的正常运行产生不良影响，同时还会导致驾驶员在驾驶过程中分心，无法专注驾驶。
长时间在充满振动与噪音的外部情况下驾驶汽车，会使得驾驶员情绪波动烦躁，难以集中注意力，进而导致驾驶失误，严重出现安全事故。
因此，对汽车变速箱进行振动分析与优化设计对于提升汽车使用性能，减少交通事故有着重要的作用。
1 汽车齿轮变速箱的分类与结构1.1 汽车齿轮变速箱的分类汽车齿轮变速箱以使用方式来进行分类可以将其分为三种：（1）强制操纵式。
该方式是一种应用的相对更加广泛的换挡方法。
驾驶员在驾驶汽车的时候要换挡是直接手握变速箱的操纵杆来换挡。
这种方式是依靠人力手动进行；（2）半自动操纵式。
半自动操纵式换挡也分为两种不同的方式。
一是在固定的档位中开展自动操作，但是不是固定档位需要挂档就要驾驶员手动操作[1]。
二是一种预选是半自动操作方式。
汽车内部利用电子装置先将需要使用的档位预设好，自动式操作变速箱的传动比是自动形成的。
在这一情况下，驾驶员仅仅只要在驾驶室内踩踏加油门与刹车的时候电子系统就可以执行换挡操作；（3）自动式操纵变速箱。
该方式是全自动的，汽车变速箱的传动比是不需要人工操作的。
驾驶员在驾驶室内仅仅只要踩踏油门或刹车就可以自由对车速进行控制。
汽车齿轮变速箱以齿轮组转动的结构方案来进行分类其可以分为以下三种：1）两轴式。
两轴式即为汽车变速箱内只有两轴，该两轴分别为输入轴与输出轴；2）三轴式。
三轴式是相对于两轴式来说，增加了一个轴。
汽车变速箱内除了有输入轴、输出轴外还有中间轴。
其输入轴与输出轴是在同一根线上的。
齿轮变速器箱体降噪优化设计_朱华
小型内燃机与车辆技术 SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE
Vol. 43 No. 5 Oct. 2014
齿轮变速器箱体降噪优化设计
朱 华 陈安宇 范正伟 （蚌埠汽车士官学校装备保障系 安徽 蚌埠 ２３３０１１）
箱体边界元计算的主要结果是远场辐射声压 级，从该声压级可以看出变速箱体辐射较强的部 分，以此为依据，结合有限元的分析结果对箱体进行 改进。
取距离变速器半径 1 m 处的点作为评价的采样 点，图 4、图 5 是变速器箱体 1 m 处表面声场的分布 图。由图可以得出：在同等条件下，若箱体表面较平 滑，声压相对较大；若箱体表面有凸起等，声压会相 对较小。箱体两侧面声强相对较大，是由于齿轮轴径 向的激励在箱体的两侧面表现得最为明显，而箱体 前端声强相对较小，是因为此处距离激励点较远，所 受的影响比较小。实际仿真的结果与经验预测和前 面有限元分析一致，表明该仿真是真实可靠的。
经过边界元计算可以得到箱体表面的声压，但 该声压不能直接作为箱体振动噪声的评价指标。在 SYSNOISE 中，需要对箱体周围建立一个网格模型， 对变速器的噪声进行评估，取距离变速器半径 1 m
图 ４ ５８０Ｈｚ 表面声压分布情况 图 ５ １３８０Ｈｚ 表面声压分布情况
68
小型内燃机与车辆技术
第 43 卷
图 ３ 变速器箱体的网格划分
２ 边界元模型的建立及声学仿真
2.1 边界元模型的建立 一个完整的声学模型应包括影响该模型声学特
性的所有要素，如结构的外表面特征，所受到的载 荷，定义的场点等。对整个箱体模型进行评估，通过 综合考虑，本文采用矩形一次单元对箱体的边界元 进行划分，网格的单元大小小于 30 mm。建立箱体的 边界元模型共有单元 1976 个，该模型可以达到进行 高频声学计算的要求。 2.2 噪声分析场点网格模型的建立
如何降低纯电动轿车变速箱噪音
如何降低纯电动轿车变速箱噪音如何降低纯电动轿车变速箱噪音目前，如何降低纯电动轿车变速箱噪音已经成为纯电动轿车研究与制造的热点问题，也关系到轿车事业未来的发展方向。
另外，有效的减缓或者控制纯电动轿车变速箱噪音是一项系统性工程，需要充分的考量纯电动轿车变速箱噪音的产生原理，在此基础上，积极的探索优化纯电动轿车变速箱设计，也就是降低其噪音的措施。
纯电动轿车；变速箱；噪音纯电动轿车近年来的发展势头强劲，与传统的内燃机车相比，在动力系统上具有显著的差异，而且变速箱作为纯电动轿车的重要组成部件，其振动的频率及大小直接影响到纯电动轿车的噪音状况。
有相关研究证实，科学的设计变速箱，注重齿轮啮合，且保证变速箱的动刚度，能够有效的减小噪音。
基于此，本文浅谈如何降低纯电动轿车变速箱噪音，旨在为纯电动轿车的系统优化提供一定的参考与指导。
纯电动轿车变速箱噪音的产生原理分析纯电动轿车的变速箱系统构成主要有：齿轮系统、轴承及壳体。
纯电动轿车变速箱噪音的产生原理为：齿轮在传动的过程中，由于齿轮的制造精度，轴承选型，变速箱装配工艺或者性能试验中可能存在一定的误差，往往容易引起齿轮冲击，进一步的产生振动或者产生声辐射，然后通过轴承的传递，使得噪音引入变速箱中。
另外，纯电动轿车变速箱噪音的传递途径主要有：①齿轮表面所产生的噪音可以直接或者间接的通过轴承或者轴传播到空气中，然后向四周扩散噪音（或者辐射噪音）；②由于啮合冲击所产生的具有强迫性质的振动能够导致整个齿轮系统中的各个部件被辐射，形成强大的再生噪音以及相应的共鸣噪音。
总之，齿轮传动所产生的系统振动是导致纯电动轿车变速箱噪音产生的最主要原因。
齿轮啮合重合度计算纯电动轿车端面齿轮啮合重合度计算公式为：a= [z1（tan m1-tan 1）+z2（tan m2-tan t）] （1）= （2）公式中：Z1表示小齿轮齿数Z2表示大齿轮齿数m表示齿顶压力角t表示啮合角。
电动汽车噪音处理的新思路（上）
电动汽车噪音处理的新思路（上）电动汽车是当前发展热点，作为核心部件供应商，各大电机和驱动厂家都在投入资源开发适用的电驱动系统，但不约而同的都遇到了电机振动和噪音问题。
特别是在低速电动汽车领域，由于整车减震、隔音能力、零配件的精度和质量都较高速电动汽车差，电机的噪音很容易被放大，这几乎成了低速车的心脏病。
因此围绕噪音的舒适度问题是电驱动系统开发的难点和关键点。
另一方面电驱动系统的噪音问题又特别复杂和困难。
原因在于:1.电动机和差速齿轮、后桥、车架等构成了一个复杂系统，传动系各总成连接为一个整体，若其中一个总成有异响，这种异响便传导给其它相联总成，混淆了故障的真实部位。
因此识别出问题来源就非常困难。
2.电机本身就是一个复杂声源系统，有径向电磁力引起的电磁噪音、有转矩脉动引起的轴系振动噪音、有不平衡不对中引起的机械噪音等等。
需要非常谨慎的辨识声音来源。
3.作为新兴行业，电动汽车噪音和振动的故障特征和数据库尚未建立，整个行业都处于探索阶段，可借鉴的经验和数据非常少。
这篇文章介绍的不是解决电动汽车噪音的方法，而是帮您分析传统汽车是如何解决噪音和振动问题的。
因为发动机的本身的高噪、高振特性，传统汽车行业花了上百年的时间，才逐渐解决噪音问题，那么他们的经验肯定值得我们借鉴。
传统汽车是如何识别故障声源的：1. 初阶级-驾驶试验排查法当遇到噪音故障时，可以通过设计一系列的驾驶试验来排查问题，这是修理员的常用方法：•通过空挡滑行和正常声音是否减弱判断到底是差速器后桥噪音还是发动机噪音；•通过转弯和直行的噪音差异判断是否是驱动桥的故障；•通过变不同的档位，看噪音是否有变化判断是否是变速器故障；总之可以根据汽车的驱动结构，通过设计试验让一个部件工作，另一个部分不工作，逐个排查问题来源。
这种方法在电动汽车上也可以借鉴，比如我们可以设计断电空溜试验来判断声音来源于电机还是来源于其他部分。
2. 进阶级-振动特征频谱分析法驾驶试验排查法只能定性的判断问题，如果要更进一步深入探查问题的根源，需要采用定量分析方法。
电动车两挡自动变速器敲击噪声的仿真分析
电动车两挡自动变速器敲击噪声的仿真分析雷勇敢1陈勇1郑大伟1李光鑫1魏长银1臧立彬1陆杭聪2林霄喆3（1天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室，天津300130）（2浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江宁波315336）（3浙江吉利动力总成研究院，浙江宁波315300）摘要敲击噪声是变速器噪声的一种类型，由于变速器敲击噪声具有噪声级跳跃和明显的宽频带特征，与其他噪声有明显区别，故对变速器敲击噪声的研究尤为重要。
以某款纯电动车两挡机械式自动变速器为研究对象，搭建变速器齿轮传动系统多体动力学模型，分析变速器挂挡齿轮和空套齿轮在运转过程中的角加速度、啮合力，理论计算分析得出产生敲击噪声最大的空套齿轮；并以此为例，结合轴承动态载荷的仿真结果，对变速器结构的振动响应进行理论计算，间接验证齿轮动力学模型的准确性，并研究阻滞力矩对敲击噪声的影响。
关键词自动变速器敲击噪声多体动力学阻滞力矩Simulation Analysis of Knocking Noise of Two Speed AutomaticTransmission in Electric VehicleLei Yonggan1Chen Yong1Zheng Dawei1Li Guangxin1Wei Changyin1Zang Libin1Lu Hangcong2Lin Xiaozhe3（1Tianjin Key Laboratory of Power Transmission and Safety Technology for New Energy Vehicles，Tianjin300130，China）（2Zhejiang Geely Automotive Research Institute Co.，Ltd.，Ningbo315336，China）（3Zhejiang Geely Power Assembly Research Institute，Ningbo315300，China）Abstract Knock noise is a kind of transmission noise.It is very important to study the knocking noise of transmission because it has the characteristics of jumping noise level and wide frequency band，which is differ⁃ent from other noises.A two speed automatic mechanical transmission of a pure electric vehicle is taken as the research object，and the multi-body dynamics model of the transmission gear transmission system is estab⁃lished.The meshing force and angular acceleration of the transmission gear and the loose gear in the running process are analyzed.The gear with the largest knocking noise is theoretically calculated.Taking this as an ex⁃ample，combined with the simulation results of the bearing dynamic load，the accuracy of the gear dynamic model is indirectly verified by theoretical calculation of the vibration response of the transmission structure，and the influence of the retarding torque on the knocking noise is studied.Key words Automatic transmissison Knocking noise Multibody dynamics Retarding torque0引言纯电动汽车是汽车未来发展的重要趋势，变速器作为其传动系统的核心部件之一，其噪声和振动指标是评价汽车性能的重要依据。
纯电动汽车两挡变速器减振降噪研究
纯电动汽车两挡变速器减振降噪研究王哲;陈勇;曹展;李光鑫;左扣成【摘要】针对纯电动汽车两挡自动变速器在工作过程中存在的振动和噪声问题,通过建立变速箱-电机转子刚柔耦合动力学模型,对变速器系统进行传递误差、齿面接触应力等分析和计算.根据纯电动汽车的常用工况及其特点,以齿轮修形参数为优化变量,传递误差为主要优化目标,综合考虑齿面载荷分布以及齿面接触应力,在多工况下对齿轮进行修形.结果表明修形后达到了优化齿面载荷分布、提高齿轮使用寿命、减小振动、降低噪声的目的,实现了齿轮多目标优化.研究结果对纯电动汽车变速器的开发有一定的借鉴作用.【期刊名称】《工程设计学报》【年(卷),期】2019(026)003【总页数】8页(P280-286,304)【关键词】电动汽车;两挡变速器;齿轮修形;传递误差;多目标优化【作者】王哲;陈勇;曹展;李光鑫;左扣成【作者单位】河北工业大学机械工程学院,天津300130;河北工业大学机械工程学院,天津300130;河北工业大学机械工程学院,天津300130;河北工业大学机械工程学院,天津300130;诺迈士科技(杭州)有限公司,浙江杭州310000【正文语种】中文【中图分类】U463.212相对于传统汽车而言，纯电动汽车以其环境友好性、能量来源多样化、能利用低谷电源等优势，受到越来越多汽车厂商和消费者的青睐［1］。
随着纯电动汽车性能的逐渐提升，搭载多挡位自动变速器已成为纯电动汽车动力总成新的发展趋势。
纯电动汽车没有发动机噪声，需研究改善其变速器系统的振动和噪声。
在实际工作中，纯电动汽车变速器是一个刚柔耦合结构，由于制造误差、装配误差、受力变形等因素影响，其齿轴、轴承、齿轮以及壳体等都会产生不同程度的弹性变形，从而导致齿轮错位量以及齿面啮合误差的产生。
这些问题的出现会严重影响变速器的NVH（noise，vibration，harshness，噪声、振动与声振粗糙度）性能，使得变速器产生振动和噪声［2］。
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由于人均资源的匮乏和环境问题的日益严峻,环保、清洁、高效 的纯电动汽车应运而生。纯电动汽车匹配变速箱能够提升整车 性能,与单级减速相比有诸多优势,但目前对纯电动汽车变速箱 性能的研究相对较少,尤其针对纯电动汽车变速箱噪声特性的标 准还未完善,与传统变速箱相比,转速的提升与工作环境的变化 使纯电动汽车变速箱面临的噪声问题更为严苛,所以降低纯电动 汽车变速箱的振动噪声成为,提出对齿轮进行优化设计 的解决方法。从宏观参数修改与微观修形设计两个方面对变速 箱三组齿轮重新设计,在考虑工艺性与空间尺寸等约束的基础上, 尽量提高齿轮的重合度,并合理优化齿轮齿形和齿向以降低传递 误差,增加齿轮传动的平稳性。
仿真和实验表明,优化后的变速箱辐射噪声明显降低,一挡工况 平均下降3-4dB,二挡工况平均下降4-5dB,纯电动汽车两挡变速 箱振动噪声问题得到了有效解决。
本文以一款应用在纯电动微型汽车上的新型无动力中断两挡变 速箱为研究对象,以降低该两挡变速箱的齿轮振动噪声为主要工 作,通过对传动系统的仿真分析,结合有限元与边界元的理论方 法,研究了该变速箱的振动噪声特性。并通过对传动系统的优化 设计成功地降低了变速箱的辐射噪声,为改善该变速箱的声音品 质提供了有效方法,也为解决此类变速箱噪声问题提供了研究思 路。
本文具体的分析过程如下:1、建立纯电动汽车两挡变速箱传动 系统Romax仿真模型,通过分析计算验证了传动系统主要零部件 的可靠性。并针对齿轮啸叫产生的原因,仿真得到了不同工况下 齿轮的传递误差以及在传递误差激励下齿轮和轴承的振动响应, 结果表明无论是齿轮的传递误差还是轴承的动态响应都急需改 善。
2、根据模态分析理论在Ansys Workbench中对变速箱壳体进行 固有频率和固有振型的求解,再采用模态叠加法,以动力学仿真 得到的轴承动态力为载荷条件,对变速箱壳体进行谐响应分析, 计算出两个挡位最高转速工况下箱体的振动响应。并以谐响应 分析得出的箱体位移为边界条件,利用LMS b Acoustics软件建立变速箱壳体的边界元网格模型,对其进行声 学辐射仿真,得到变速箱周围场点上声压辐射云图以及不同位置 的声压频率函数。