新能源汽车后驱动桥式主减速器异响原因分析及控制方法
摘要：由于近年来中国新能源汽车行业的快速发展，顾客对新能源汽车的性能要求越来越高，因此对零件制造技术水平也提出了更高的要求。本文根据路试车验证过程中，针对出现过的电机和主减异响情况，总结出原因分析及控制方法，分享给从事电机与主减设计以及制造相关的工程师作为参考。
关键词：新能源汽车；主减速器；异响
前言：
新能源后驱动桥式主减速器结构简单、体积小、传递效率高、制造成本低等优点被广泛应用于载荷小的微型新能源车中。路试车验证过程中减速器异响是最常见的故障模式，异响引起驾驶员舒适性差，影响汽车本身的产品质量。而异响问题主要原因是齿轮、轴承、壳体、差速器等零部件结构设计、加工、装配过程中存在缺陷造成。
新能源后驱动桥式主减速器（图1）一般设计上为二级减速，主要由减壳、一级齿轮、二级齿轮、差速器、齿轮轴承、差速器轴承等组成。其工作原理为驾驶员踩制动踏板时，ECU接收到
信号，电池产生电流传递给驱动电机，驱动电机产生扭矩传递给主减速器一轴齿轮（图2），一轴齿轮带动二轴齿轮，通过差速器传递给左右半轴，从而带动轮胎转动，实现整车行驶。
图1：后驱动桥式主减速器爆炸图 图2：电机/主减速器扭矩传递示意图
一、齿轮啮合异响
齿轮组之间啮合运动起到能量传递的作用，当齿轮组之间啮合不良的时候就会产生振动，从而产生异响。
（一）故障模式1：车辆加速行驶、匀速行驶或者滑行行驶时，出现间断的“噔噔”“哒哒”异响声音。对故障件一级主动/从动齿轮、二级主动/从动齿轮进行齿面外观确认（图3），通过确认可知，齿轮齿面存在不同程度的磕碰伤。
原因分析：齿轮齿面在运输/转运过程中存在磕碰伤，齿轮啮合不良产生异响
控制方法：1）齿轮加工完成后需单件隔离摆放，相互之间无磕碰，且进行防护。
2）齿轮运输包装需使用泡沫材质并单件隔离，避免零件运输过程磕碰。
3）减壳装配齿轮环节需对工装台面、周转料架、发运料架使用胶垫防护，避免齿轮磕碰。
总之，对待齿轮磕碰类问题，需从齿轮生产、齿轮运输、齿轮装配、主减运输全过程进行齿轮防护。
图3：齿轮齿面存在磕碰伤 图4：NVH检测图示
故障模式2：车辆加速行驶、匀速行驶，出现连续的“嗡嗡”异响声音。对故障车进行NVH检测，确认17阶处存在异常（见图4），为一级齿轮组啮合存在问题；对故障件一级主动/从动齿轮、二级主动/从动齿轮齿面粗糙度、齿形齿向、齿形跳动进行检测（表1），通过确认结果可知，可能存在以下几种原因导致异响
原因分析：1）齿轮跳动不合格导致齿轮啮合不良产生异响，跳动不合格原因可能为齿轮自身加工问题，也可能为齿轮结构设计不合理，存在双过盈设计(见图5)
2）齿轮齿形过大导致齿轮啮合不良产生异响
3）齿轮齿面粗糙度过大导致齿轮啮合不良产生异响
控制方法：1）齿轮设计结构进行优化，采用单过盈设计。
2）齿轮齿形精度一般选择在6级及以下，采用超精磨床磨齿工艺。
3）齿轮齿面粗糙度一般选择Ra0.8，采用超精磨床磨齿工艺。
图5：二级主动齿轮与一级从动齿轮压装存在双过盈设计
表1：齿轮相关尺寸检测
二、轴承异响
故障模式：车辆低速（15-40Km/h）行驶时，出现连续的“擦擦”异响声音。对故障件轴承进行拆解确认（图6、图7），通过确认结果可知，一轴上轴承和一轴下轴承滚道和外侧都存在不同程度的损伤。
原因分析：
1) 球轴承结构、规格选取不当；
2) 一轴上轴承压装时工装设计不合理，导致压装轴承时压偏产生压伤
3）一轴下轴承压装设备压入力设定和轴承自身抗压力不匹配，导致压装时压伤轴承
控制方法：1）球轴承滚动体采用4 点接触式结构而不采用深沟球轴承（图8），径向游隙可控9μm 以下，轴向游隙约其2 ～ 3 倍，轴向刚性大（图9）
2）一轴上轴承压装工装设计时需考虑以下几个方面：a、工装稳定性要好，刚性要强，避免受到压力后不稳固；b、定位要合理，建议以壳体的机加面定位提高其精度；c、夹紧装置要合理，建议使用气缸保证夹紧力满足要求，不建议使用手持式夹头。d、压头与零件同轴度建议在0.1mm以内。
3）设备压入力设定时需考虑轴承的抗压力，并结合一定的安全系数（一般在0.8）进行设定。
图6：一轴下轴承滚道存在压伤 图7：一轴上轴承外侧存在严重压痕
图8：深沟与4 点接触球轴承结构图 图9：深沟与4 点接触球轴承载轴向刚性对比图
结束语:
新能源后驱动桥式主减速器产生异响的原因有很多，排查引起异响的原因也很复杂，所以在零部件结构设计、加工、装配过程中均需要提前采取预防措施，防止出现异响等故障。
参考文献：
[1] 王望予. 汽车设计( 第四版). 北京：机械工业出版社，2003.
汽车轴承[2] 王霄峰. 汽车底盘设计[M]. 北京：清华大学出版社，2010.
作者简介：李帅，男，上汽通用五菱SQE工程师，从事汽车底盘件质量管理工作.
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