電驅(qū)動技術是全球從化石燃料向可再生能源過渡戰(zhàn)略的重要舉措。到2030年，全球電動乘用車的比例預計將達到新注冊乘用車的55%。盡管歐盟在2035年后將繼續(xù)允許內(nèi)燃機和電子燃料汽車注冊，但未來大部分汽車將是純電動汽車。這將對傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。KLINGELNBERG（克林貝格）公司提供了廣泛的產(chǎn)品組合，以實現(xiàn)成功過渡。
電動汽車正在進軍大眾市場。輕型電動商用車總擁有成本更低，特別是在當?shù)氐呐渌蜆I(yè)務中，有望取代內(nèi)燃機同類產(chǎn)品。重型電動卡車和燃料電池卡車進入大眾市場還需要一段時間。這些車輛仍然面臨著某些挑戰(zhàn)，比如電池笨重、費用昂貴、充電時間長。此外，圍繞氫氣罐和儲存技術的問題尚未得到很好解決。
電動汽車的最高質(zhì)量要求
在向電動傳動系統(tǒng)過渡的過程中，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化。多齒輪傳動系統(tǒng)正在向單速傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，電機可以覆蓋更廣的速度范圍。錐齒輪正在被圓柱齒輪所取代，后者效率更高，E-Axle更緊湊，生產(chǎn)效率更高。
與此同時，對圓柱齒輪的質(zhì)量要求也在不斷提高。由于沒有了內(nèi)燃機噪聲的掩蓋，傳動系統(tǒng)的齒輪噪聲問題變得更加突出。因此，需要使用新一代的機械設備來制造數(shù)量更少的傳動系統(tǒng)齒輪。為此，KLINGELNBERG（克林貝格）公司提供了先進的技術和解決方案，使客戶不僅在齒輪制造和質(zhì)量監(jiān)控方面都能“適應未來”。
圖1：由Speed Viper、CompactLoader
和R300組成的KLINGELNBERG（克林貝格）生產(chǎn)單元
齒輪制造：Speed Viper展成磨削
為了滿足乘用車齒輪的最高質(zhì)量要求，作為可實現(xiàn)質(zhì)量和產(chǎn)量最佳組合的工藝，展成磨削經(jīng)過了硬精加工的反復測試。
圖2：配備兩個磨削蝸桿的Speed Viper（拋光磨削）
KLINGELNBERG（克林貝格）公司H?fler Speed Viper系列圓柱齒輪磨齒機是這一領域的競爭者。配有集成工件交換裝置的Speed Viper 300 磨齒機能夠加工各種電動汽車變速箱工件，適用于廣泛的工件尺寸范圍。最大的部件（通常是差速器齒圈）在乘用車中的直徑為220 mm左右，在輕型商用車中的直徑為280 mm。
Speed Viper2 80和180針對較小工件進行了優(yōu)化。與Speed Viper相比，它們配有兩個工件主軸，可減少非生產(chǎn)時間，進一步提高了磨削時間短和更換頻繁的工件的生產(chǎn)效率。在切削速度高達100 m/s的情況下，磨削可實現(xiàn)最高生產(chǎn)效率。Speed Viper系列都可以輕松實現(xiàn)自動化。例如，使用作為套件一部分的CompactLoader，可與其他自動化供應商兼容。
Speed Viper是高質(zhì)量的代名詞，其穩(wěn)定和堅固的機床設計和減震礦物鑄件床身可確保亞微米范圍內(nèi)的高工藝穩(wěn)定性和重復性。
該軟件支持常見的噪聲優(yōu)化生產(chǎn)工藝，高效齒輪拓撲磨削無扭曲齒輪。通過“安靜表面平移（QSS）”工藝，可以抑制可能導致車內(nèi)噪聲激發(fā)的常規(guī)磨削結(jié)構(gòu)。
拋光和精磨工藝可確保齒面的光滑度，從而優(yōu)化傳動系統(tǒng)的效率。Speed Viper系列通過200 mm寬的磨削蝸桿發(fā)揮其優(yōu)勢。即使使用分段式砂輪進行拋光磨削，Speed Viper也能在每個修整周期內(nèi)磨削大量的組件。這有助于消除在生產(chǎn)效率和質(zhì)量之間的矛盾，Speed Viper同時兼顧了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
同時，拋光為汽車制造商提供了以下兩個優(yōu)勢：首先，光滑的表面可提高齒面載荷能力，從而延長使用壽命，使傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，功率密度更高。其次，它還能提高傳動系統(tǒng)的效率。在電動汽車中，不僅能降低功耗，還能在保持相同續(xù)航里程的情況下減小電池尺寸。由于電池的成本較高，通過這種方式節(jié)省下來的成本遠遠超過額外拋光所需的費用。
監(jiān)測質(zhì)量…………滾動檢測
電動汽車中的齒輪噪聲被認為是一種干擾。由于需要確保電動傳動系統(tǒng)應盡可能保持安靜，生產(chǎn)和監(jiān)測高質(zhì)量齒輪變得越來越重要。如果在安裝后發(fā)現(xiàn)傳動系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲，這將會帶來昂貴的改造費用。
圖3：HOEFLER（霍夫勒）R300
圓柱齒輪滾動檢測機內(nèi)視圖
HOEFLER（霍夫勒）R 300圓柱齒輪滾動檢測機（“齒輪噪聲探尋者”）開始發(fā)揮作用。R 300 在一臺機床中提供了四種常用的滾動檢測方法，包括經(jīng)典的雙齒面嚙合檢測方法、現(xiàn)代的單齒面嚙合檢測方法，以及結(jié)構(gòu)噪聲和扭矩加速檢測等周期優(yōu)化方法。
特別是后三種方法，可以在磨齒機的周期時間內(nèi)檢測出與噪聲特性相關的齒輪偏差。
圖4：HISPEED OPTOSCAN 光學傳感器
“R300在工藝鏈的最初環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)‘噪聲’大的齒輪?！?nbsp;滾動檢測中心負責人Alexander Landvogt博士解釋道。“這既降低了廢品率，也減少了因傳動系統(tǒng)最終驗收測試不成功而產(chǎn)生的后續(xù)成本。它還可以更大限度地減少現(xiàn)場車輛的異常噪聲?！?/span>
此外，滾動檢測結(jié)果可以快速反饋磨削過程中的加工缺陷，并進行修正或操作員干預（例如：修整或閉環(huán)修正），以免生產(chǎn)出更多不良零件。
……齒輪測量
由于質(zhì)量要求越來越嚴格，測量顯得越來越重要。在這方面，KLINGELNBERG（克林貝格）公司通過精密測量中心（P 系列）提供支持服務。除了在測量室進行常規(guī)測量外，精密測量中心還具有隔振和溫度補償功能，可直接在車間進行測量。這有助于減少了廠內(nèi)運輸?shù)男枨?，從而精簡生產(chǎn)流程。此外，它還縮短了齒輪從制造到測量之間的時間，使生產(chǎn)機床能夠快速修正。
“Done-in-One”理念……
除了齒輪測量之外，KLINGELNBERG（克林貝格）公司的“Done-in-One”理念還可以測量其他尺寸和位置公差。這大大減少了測量室內(nèi)操作次數(shù)和不同測量系統(tǒng)。由于采用了專為電動汽車需求而開發(fā)的粗糙度測針，它可以測量和評估拋光表面質(zhì)量。自動測針更換裝置可以高效地完成整個測量過程，無需操作員干預。
圖5：粗糙度測量 圖6：GDA 分析
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……混合測量
為了滿足日益增長的測量需求，KLINGELNBERG（克林貝格）公司研發(fā)了一項提高生產(chǎn)率的混合測量技術。該技術通過加入光學傳感器擴展了傳統(tǒng)的接觸式測量技術。光學測量技術中心主任Markus Finkeldey總結(jié)了這項技術的優(yōu)勢：“光學系統(tǒng)是對我們精密測量中心能力的重要補充。它可以加快測量速度，在不影響質(zhì)量的前提下提高產(chǎn)量?！?/span>
總結(jié)與齒輪偏差分析
對于噪聲敏感的電動傳動系統(tǒng)，傳統(tǒng)的齒輪特性已無法提供有關車輛齒輪噪聲特性的信息。因此，對齒輪質(zhì)量的評估不應僅僅依據(jù)傳統(tǒng)的測量報告和統(tǒng)計過程控制（SPC）。為了找到齒輪噪聲的根本原因，需要使用齒輪偏差分析（GDA）軟件來檢查齒輪的結(jié)構(gòu)和波形，并模擬由此產(chǎn)生的激勵階次。
