前段時間，朋友抱怨了一個在台架上測試時發現的問題：差速器存在人耳朵可識別的異響「噠噠」聲和「嗚嗚」聲。
本期，以此案例為出發點，來聊一聊新能源電動車差速器異響問題分析及解決方案。
差速器在整車上主要應用場景為兩側車輪速度不一致情況，一側負荷較低，一側負荷較高。例如，轉彎行駛（含調頭），對開路面，漂移行駛，單側懸空等。
差速器可分開放差速器和限滑差速器，開放差速器由於結構簡單，成本低等優勢，在市場上應用非常廣泛，其結構主要由兩個行星齒輪、兩個半軸齒輪、差殼、行星軸、半軸齒輪墊片、行星齒輪墊片等。
了解完差速器基本結構和工作原理，回到開頭的問題：當出現差速器異響，該如何去做？
當聽到朋友的這個問題，做的第一件事則是幫其梳理魚骨圖。
根據差速器結構和其工作原理，在其工作程中有諸多摩擦副參與運動，剖面圖摩擦副如下圖紅色標註：
對於差速器而言，異響通常是各摩擦副配合異常造成，根據上圖，其又分為行星齒輪和半軸齒輪齒形嚙合不良和齒輪支撐不合理造成。
齒面嚙合不良又分為設計不合理和製造不合格，可能的影響因素如下：
- 半軸齒輪齒面跳動
- 行星齒輪齒面跳動
- 齒形
- 嚙合位置
- 間隙
齒輪支撐不合理可能的原因分為差速器單體原因和差速器應用原因。
差速器單體設計不合理和製造不合格，可能的影響因素如下：
- 半軸齒輪端面跳動
- 差殼半軸齒輪背面跳動
- 行星齒輪孔徑
- 行星軸直徑
- 差殼行星齒輪背面跳動
- 差殼行星軸孔徑
- 差殼行星軸孔同軸度
- 差殼行星軸孔對稱軸
- 差殼行星軸孔垂直度
差速器應用主要原因可能為半軸齒輪受到外界力（半軸）強制變位，可能的原因為設計不合理，也可能為製造不合格。
造成半軸齒輪強制變位的可能的影響因素如下:
- 短半軸通過卡簧將半軸齒輪向差速器中心側擠壓
- 短半軸卡簧位置
- 半軸齒輪與卡簧嵌合位置
- 長半軸使半軸齒輪跟理想位置有偏離
- 差殼內孔徑
- 差殼內孔同心度
- 長半軸跳動
- 長半軸支撐部與差殼軸承支撐部
- 長半軸支撐部與差殼軸承外徑間隙
- 差速器軸承外徑與殼體間隙
- 長半軸與差速器內孔間隙
其詳細的魚骨圖如下：
在一定的負載下，對比差速器半軸齒輪與行星齒輪理論仿真與實際接觸斑。
通過接觸斑點試驗可以得出差速器理論分析與實際試驗吻合度是否存在差異。如果吻合，說明理論模型建立準確，仿真結果可信，若不吻合，需要根本零件實際尺寸修正模型直致能完全吻合。
針對於差速器單體排查，則通常進行對應零件關鍵尺寸進行檢測，結果如下：
按照上面兩個方法，朋友最終排除魚骨圖以下綠色項。
通過以上排查，已經排除差速器大部分本體原因，其它因素由於和半軸及電驅總成偶合，則需要進行定位測試。具體來說，需要進行頻率計算，這包括行星齒輪嚙合頻率、左半軸轉頻、右半軸轉頻、半軸與差殼轉頻以及差殼轉頻，確定對應的摩擦副。
頻率計算如下：
行星齒輪齒數=9
差速器半軸齒輪齒數ℎ=13
行星齒輪自轉轉速：
行星齒輪嚙合頻率：
行星齒輪自轉轉速對差速的比值：
計算出左半軸轉頻為6.18Hz，右半軸轉頻為14.516Hz
行星齒嚙合頻率：54.166Hz
半軸與差殼轉頻：250/60=4.17Hz
差殼轉頻：（371+871）/120=10.35Hz
通過分析測試數據可知，主要抱怨的4.17Hz來自於半軸齒輪和差殼的相對轉頻。
為進一步確定摩擦副，更到以下測試工況：
工況A相對應的頻譜分析如下：
工況B相對應的頻譜分析如下：
通過分析測試數據可知，朋友抱怨的頻率來自於半軸齒輪或半軸和差殼的相對轉頻。通過進一步測試工況A和工況B，最終鎖定到半軸齒輪或半軸和減差殼之間摩擦副，根據結構圖可以鎖定激勵來自如下紅色框標識位置：
到了這一步，問題已經找到了，接下來就是如何去解決。
通過結構對比發現以下兩個可能的激勵源：
1. 差速器半軸齒輪和差殼之間徑向定位支撐不足:
設計更改前
設計更改後
2. 差殼半軸孔徑和半軸之間隙過大:
考慮到項目進度，建議朋友準備了兩種不同的塗層墊片作為備選方案，其耐磨性和成本比當前方案更高，對比如下：
通過測試結果對比分析，塗層A/B墊片和調整半軸齒輪與差殼之間的的軸向間隙對於「噠噠」聲和「嗚嗚」聲在部分工況下有一定的改善，但不如結構設計優化，增加差速器半軸齒輪和差殼之間徑向定位支撐面和減小差殼半軸孔和半軸之間間隙效果明顯，這進一步說明了在原因分析時鎖定了根本原因即半軸齒輪與差殼之間支撐面不足和差殼半軸孔與半軸之間的間隙過大。
分析時通過試驗鎖定了激勵源為半軸齒輪或半軸和減差殼之間摩擦副，其根本原因即半軸齒輪與差殼之間支撐面不足和差殼半軸孔與半軸之間的間隙過大。