隨著電氣化的發展，乘用車市場動力系統由傳統的燃油車向混動、純電驅轉變，而與傳統的燃油車相比，特別是電驅車沒有了發動機噪聲環境的掩蓋，對整機 NVH 要求不斷增加，這也標志著消費者對乘坐噪聲要求也日益提高，所以對電驅減速器系統中的 NVH 要求進一步提高。其中，齒輪是減速機構的主要組成部分，齒輪在嚙合中產生的振動噪聲，則為減速器主要的 NVH 來源。所以如何降低齒輪嚙合產生的 NVH 問題尤為關鍵。
本文重點介紹齒輪表面微觀檢測方法、齒面精加工的方法、強力珩齒工藝及改變砂輪設計螺旋角實驗，通過調整砂輪螺旋角設計，同時調整軸交角來優化波紋方向，研究對 NVH 優化的效果。
一、齒輪表面微觀檢測方法
通常在我們熟知的齒輪測量中心(如克林貝格 , Wenzel)，可以進行齒輪表面的微觀測量。為什么要做微觀測量？由圖 1 可知，通過感知、耳聽來自齒輪嚙合的異響、嘯叫等噪聲，使用 EOL 測試進一步確認噪聲，最后通過齒面微觀檢測轉換成可以分析的報告。
圖 1 噪聲來源和轉換測量
齒輪表面微觀檢測主要常用以下方法：
1)Profile 齒形、齒向 Lead 檢測。
2)齒面傅里葉檢測 FFT。
3)拓撲檢測 Topography，如圖 2 所示。
圖 2 拓撲檢測
NVH 問題是一個非常系統的問題，在齒輪箱里面有很多轉動部件，本文僅說明齒輪嚙合時齒輪精加工后的微觀參數中的波紋方向導致的 NVH 問題，即通過分析拓撲報告來判定。
二、齒面精加工的方法
在齒輪加工行業，由于齒面的精度要求，在工藝熱處理后要求對齒面精加工，常見的電驅系統齒輪在熱處理后用珩齒工藝和磨齒工藝。
本文重點說明如何在珩齒工序實現改變齒輪微觀參數，通過判定拓撲圖來確認 NVH 的來源，優化 NVH，滿足設計要求。
三、強力珩齒工藝
強力珩齒是在齒輪進行熱處理之后，對齒輪表面去除一定余量后的精加工，具有強制實現齒面修形的實現方式，并通過修整輪修整，工件軸與珩磨輪軸經過復雜的運動實現。PRAWEMA 強力珩齒機的結構示意圖及工件與砂輪的位置關系，如圖 3 所示。
圖 3 設備各主軸介紹和工件與砂輪的位置關系
在珩齒工序中如何實現改變齒輪表面波紋度方向。根據齒輪拓撲檢測報告，重點關注幾個參數。如圖 2 的右半部分，上面的 NVH 優于下方，因為 βw 角度小，產生共振頻率的概率越小。基于此理論，在實際珩齒過程中，如何讓βw 角度小，即是優化 NVH 的方向。我們通過實驗的方法，看看 βw 角度的變化，來得出優化 NVH 的方向。
四、實驗法
1. 實驗條件
(1)零件信息
圓柱齒輪，用于新能源電驅系統的太陽輪(參數單位按國標)，具體信息見表 1。
表 1 圓柱齒輪參數
(2)珩齒機信息
數控盤齒珩齒機，型號 SynchroFine 205 HS(D)-A，涉及工件技術參數，比如工件直徑為 20 ～ 150 mm，齒面最大寬度為 70 mm，工件質量為 20 kg，工件齒數 6 ～ 150 齒，模數 1 ～ 5 mm。工件主軸最速度為 6000 r/min，承載功率 >25 kW，珩磨輪外徑 270 mm，珩磨輪寬度 20 ～ 70 mm。珩磨輪材料包括陶瓷、硬涂層及復合材料。珩磨輪主軸最大回轉速度 2000 r/min，承載功率約 >25 kW。
(3)涉及的程序
涉及的程序包括齒部過程數據、振蕩數據。
齒部過程數據 : ① 主軸 C 的轉速：5898 r/min ;② 插入進給 X：2000 mm/min ;③ 添加路徑 X：0.320 mm 添加進給 X ：2.70 mm/min ;④ 添加路徑 X :(1)：0.160 mm、添加進給 X:(1)：2.00 mm/min ;⑤工作路徑 X：0.070 mm、工作進給 X：2.00 mm/min ;⑥工作路徑X : (1)：0.040 mm、工作進給 X ：(1)：1.30 mm/min ;⑦ 修整循環：200 齒部。
振蕩數據：① Z 正向振蕩：1.000 mm ;② Z 負向振蕩：1.000 mm ;③ 振蕩進給 Z ：250 mm/min ④ 往復間隔：1 UB 軸;⑤進給速率 Z(間斷)：250 mm/min ;⑥清磨 X：1 往復行程。
2. 參數變量
參數變量包括振蕩間隔、振蕩進給、振蕩行程及Fhβ 值。其中，優化前的拓撲報告中，左面 βw=-25.4° ;右面 βw=- 23.7°，根據圖 2 結論，很顯然，左右兩面都對 NVH 不利，需要控制 βw。
通過調整以上變量，改變設備上的參數：振蕩間隔、振蕩進給和振蕩行程，Fhβ 值改變左右齒面的 βw 很有限，我們需要尋找另外一個方案，能同時改變左右面的 βw 值。
3. 改變砂輪設計螺旋角
在強力珩齒工序中，相關角度關系如下：
工件螺旋角 β1= 軸交角φ - 珩磨輪螺旋角 β2
通過以上公式可以看出，軸交角可以通過程序改變，很容易實現，那么我們只需要重新設計珩磨輪的螺旋角即可保證等式成立。
重新設計珩磨輪的螺旋角，并且重新調整軸交角度，原始參數和優化參數見表 2。
表 2 重新設計珩磨輪的螺旋角及調整軸交角度
重新加工后的拓撲報告如圖 4 所示。從報告可以看出，角度左面 β w=0.4°、右面 β w=0.0°，從理論上基本已經優化到位。
圖 4 重新加工后拓撲報告
隨后的 NVH 整機測試結果表明，在同等條件下 NVH 也是低于優化前 5 ～ 10 dB。
五、結語
本文通過實驗，重新設計珩磨輪的螺旋角，重新調整軸交角度，得出以下結論：
1)通過現有資源調整珩齒機參數對優化結果不明顯。
2)通過調整砂輪螺旋角設計，同時調整軸交角來優化波紋方向，效果明顯，并對 NVH 優化有顯著的效果。
參考文獻略.