※ 引述《Scape (缺钙缺很大)》之铭言:
: 来源:
: https://insideevs.com/news/400900/vw-1-speed-gearbox-meb/
: https://i.imgur.com/3wJwjIm.jpg
: https://i.imgur.com/jj8hETO.jpg
: VW 前几天展示了这颗要用在MEB 电动车平台上的一速变速箱APP310
: 根据介绍,VW 为了缩小变速箱的体积所以采用了两个齿轮来代替了一个大齿轮
不是采用两个齿轮,是采用"二阶设计"
cog丢google翻译会得到"齿轮"的意思,但实际是指一对齿轮接触的"齿"
To save space, the gearbox has a two-stage design with two smaller cogs
instead of one big one.
二阶设计有3个轴,输出/输入轴和中间轴
https://i.imgur.com/UhTaWXw.jpg
https://i.imgur.com/neULOhj.png
另外
小齿轮(驱动)通常叫drive pinion
大齿轮(从动)通常叫driven gear
: 而这颗变速箱的齿比为10:1
: 预计是要搭配150 kW(310 Nm)的马达来做为MEB 电动车平台的动力单元使用
: 这颗马达将会在时速约160 km/h 下达到最大转速16000 rpm
EV的终传比会抓在10~15左右,但很少有刚好整数的例子
EV齿轮箱减速比只要在4或5以上会采用二阶传动配
若采一阶减速,驱动齿轮和从动齿轮直径差异过大,加上齿轮有体积最小限制,会导致
(1) 大小齿轮体积悬殊,大齿轮的体积会非常庞大,重量非常惊人
(2) 小齿轮磨耗迅速 => 使用寿命降低
以ID3为例
马达输出端:16000 rpm
轮端: 1356rpm (时速160 km/h,轮胎外径 64cm)
需要的减速比约11.8,这11.8包含二阶减速加上差速器减速比
设计上驱动齿轮和从动齿轮齿数尽量不要有公因子,避免固定几齿间互相磨耗
(ex: 驱动齿轮23齿,从动齿轮61齿)
利用MITCalc计算齿轮受力
https://i.imgur.com/BCOky4r.jpg
: 倒车时也只需要马达反转即可
: 另外因为电动车很安静,一点点突然的噪音都会被听的很清楚
: VW 还特意强调这颗变速箱是以高精度制造来减少噪音
齿轮啮合噪音绝对不只有高精度制造这么简单啦
(相关文献关键字:gear meshing, noise)
1. 大山政一,石川昌一, "トラブルのない歯车", 1974
探讨影响齿轮噪音因素,设计、制造、使用及装配分别占35%、30%、20%、15%
2. Donald R. Houser, "Comparison of Transmission Error Predictions With
Noise Measurements for Several Spur and Helical Gears", 1991
定负载和定转速噪音
(1) 最高接触比的渐开线螺旋齿轮噪音值最低
(2) 非渐开线的传统正齿轮噪音值通常最高
https://i.imgur.com/HmIqtz5.jpg
3. M. Åkerblom and M. Pärssinen, "A Study of Gear Noise and Vibration", 2002
(1) 表面加工度较粗糙的齿轮噪音约增加1~2分贝 (特别在低扭矩时)
(2) 较宽、重合度(overlap ratio)为1.8的齿轮,减少约5分贝的噪音
(3) 增加lead crowning会增加1分贝噪音值;减少lead crowning会减少1~3分贝
4. Mats Henriksson,"On noise generation and dynamic transmission error of
gears, 2009
摩擦力与瞬间冲击力对噪音影响较大
由AGMA改良Katos的噪音预测经验公式:
https://i.imgur.com/aU9gDdw.jpg
跟螺旋角、传动比、传递功率、横向接触比、速度系数、节距切线速度
以及静态偏转(static deflection)标准化后的振动位移大小等参数
皆与噪音有关
然后讲讲接触比好了
接触比(transverse contact ratio)
= 横向接触比(transverse contact ratio) + 重合度 (overlap ratio)
接触比越大齿轮运转越平稳
马达比引擎转速高,所以相对齿轮啮合的NVH高
采用螺旋齿轮设计目的是为了增加接触比,降低啮合振动/噪音
(螺旋齿轮在轴方向有重合度,正齿轮则无)
缺点是产生轴向推力,对轴承造成负担(寿命降低)
一般平行轴传动的齿轮传动效率很高
https://i.imgur.com/MCIerIA.jpg
: PS:
: 做为对比,下图是Model 3 的变速箱,齿比为9.34:1
: https://i.imgur.com/pEqEItk.jpg
Model 3 gearbox
https://i.imgur.com/VcUiChy.png
黑色那块是挡板,齿轮箱油会靠齿轮转动时波溅润滑,不需额外的油泵
几个齿轮箱的Concept
1. BorgWarner Drivetrain Systems eGearDrive
https://i.imgur.com/OepgBnZ.jpg
(1) 高传动效率(97%)
(2) 低NVH (接触比>4)
(3) 摆放不同角度(10~90度)
(4) 适应性设计不同传动比 (6.54, 7.17, 8.00, 8.28, 8.76, 9.07)
2. ZF EVD1
https://i.imgur.com/Ja9C2td.jpg
https://i.imgur.com/DHQb6aQ.jpg
二机合一(马达&减速传动箱),同样采二阶减速,其中第一阶用行星齿轮
3. Haldex DrivePacEV80
https://i.imgur.com/gH70eJE.jpg
https://i.imgur.com/rkCOJgw.png
同样二机合一,第一阶减速(行星齿轮)和差速器做在转子内部
以上~
至于怎么在设计阶段计算振动或噪音又是另一回事了