1 引言

    随着电动汽车市场的日益扩大，齿轮箱的NVH问题受到越来越多的关注。齿轮系统产生的振动主要是由于齿轮啮合的动态激励。众多学者对该方向展开了探讨，例如张琛对汽车变速箱齿轮振动噪声问题做了系统的分析，林腾蛟等人对齿轮箱动态响应及辐射噪声做了数值仿真。

2 载荷条件

    齿轮模型如图1所示，给定输入转速3600r/min，输出轴施加2000Nm的负载。通过计算得到齿轮啮合动态激励曲线，见图2、图3、图4。

图1 齿轮模型

图2 齿轮动态激励曲线（X方向）

图3 齿轮动态激励曲线（Y方向）

图4 齿轮动态激励曲线（Z方向）

3 有限元模型

    箱体材料为ZL114A，弹性模量71GPa，泊松比0.33，密度2770kg/m³。前后箱体连接用共节点代替接触。在轴齿件质心位置创建质量单元代替轴齿件总成，并定义转动惯量。以质量点为主节点，四处轴承孔壁面上节点为从节点，建立RBE2单元。箱体模型采用一阶四面体网格，有限元模型如图5所示。计算采用默认单位制，t/mm/s/N/MPa。

图5 箱体有限元模型

    3.1 模型验证

    频响分析采用模态法，需先通过自由模态检验网格模型的正确性。自由模态计算结果如表1所示。

表1 自由模态频率值

    3.2 边界定义

    对电机结合面处螺栓孔施加固定约束，箱体两侧悬置施加固定约束。将齿轮动态激励施加在质量点上。设置模态阻尼比0.03，模态截断频率15000Hz。

4 结果与讨论

    齿轮啮合频率计算公式为

f=nz/60

    现已知主动齿轮齿数25，故啮合频率为1500Hz。箱体表面在啮合频率1500Hz、倍频（3000Hz、4500Hz）时的加速度云图如图6、图7、图8所示。振动强烈位置为箱体背面以及靠近出油口的两小块区域。后期可对该区域进行加强，以改善其振动特性。

图6 箱体表面振动加速度云图（1500Hz）

图7 箱体表面振动加速度云图（3000Hz）

图8 箱体表面振动加速度云图（4500Hz）

5 结论

    借助HyperWorks仿真软件对齿轮箱进行频率响应分析，可知其振动特性。后期可在该工作基础上，结合边界元法，进行壳体辐射噪声分析。