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基于数值仿真的电动汽车高速齿轮轮辐结构优化设计
Optimization Design of the High-speed Gear Web Structure of Electric Vehicles Based on Numerical Simulation
- 机械传动 2024年48卷第6期 页码：69-75
- 作者机构：
1.舍弗勒贸易（上海）有限公司， 上海 201805］
2.同济大学 汽车学院， 上海 201804
- 作者简介：
王鹏（1985— ），男，江西南城人，硕士研究生，工程师；主要研究方向为电动汽车电驱动传动系统产品设计和开发；wp1746@126.com。
- 基金信息：
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2024.06.011
中图分类号：纸质出版日期：2024-06-15，
收稿日期：2023-03-15，
修回日期：2023-04-10，
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王鹏,余磊,黄超.基于数值仿真的电动汽车高速齿轮轮辐结构优化设计[J].机械传动,2024,48(06):69-75.
Wang Peng,Yu Lei,Huang Chao.Optimization Design of the High-speed Gear Web Structure of Electric Vehicles Based on Numerical Simulation[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(06):69-75.
王鹏,余磊,黄超.基于数值仿真的电动汽车高速齿轮轮辐结构优化设计[J].机械传动,2024,48(06):69-75. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.06.011.
Wang Peng,Yu Lei,Huang Chao.Optimization Design of the High-speed Gear Web Structure of Electric Vehicles Based on Numerical Simulation[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(06):69-75. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.06.011.
摘要
随着电动汽车对电驱动系统噪声、振动与声振粗糙度（Noise
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Vibration
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Harshness，NVH）性能的要求越来越高，对电驱动传动系统齿轮设计提出了更高的要求。基于数值仿真的方法对电驱动传动系统平行轴式减速器大齿轮轮辐结构进行了优化设计。从齿轮模态、齿根应力、传动误差和制造误差敏感性4个方面分析对比了简单板式、圆减重孔板式、长减重孔板式、加强筋板式和交错板式5种大齿轮轮辐结构设计。结果表明，交错板式轮辐结构在齿轮模态、齿根应力、传动误差和制造误差敏感性4个方面都具有优势，尤其在齿轮模态频率方面，相比其他4种方案有显著提升。采用所提方法优化设计的交错板式轮辐结构，在同等质量条件下相比常见的圆减重孔板式结构，齿轮1阶模态频率提高72%，传动误差降低18%，可有效避免大齿轮共振引起的高速齿轮啸叫问题。
Abstract
With the increasing demand of noise-vibration-harshness(NVH) performance of the electric vehicle drive system
higher requirements are put forward for gear design in the electric drive system. Based on numerical simulation
in this study
the gear web design of the wheel of an offset gearbox for the electric drive system is optimized. From mode of vibration
tooth root stress
transmission error to manufacturing error sensitivity
five kinds of gear web designs are analyzed
including simple plate
simple plate with weight reduction bore
simple plate with curved oval bore
simple plate with ribs and complex plate. The results show that with the complex plate design
the mode of vibration
tooth root stress
transmission error and manufacturing error sensitivity of the wheel can all be improved
especially for the natural frequency
which is significantly improved compared with the other four designs. The staggered plate spoke structure optimized using the method described in this study
under the same quality conditions
compared to the common circular weight reduction hole plate structure
increases the first modal frequency of the gear by 72% and reduces the transmission error by 18%. This can effectively avoid the high-speed gear whistling problem caused by large gear resonance.
关键词
齿轮轮辐数值仿真模态齿根应力传动误差制造误差敏感性
Keywords
Gear webNumerical simulationMode of vibrationTooth root stressTransmission errorManufacturing error sensitivity
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