面向电动出行的齿轮测量新路径：从接触式到光学测量

电驱时代

NVH成为齿轮制造新的核心挑战

随着电动汽车的快速发展，动力系统结构正在发生深刻变化。与传统内燃机不同，电驱系统缺少发动机噪声的掩蔽效应，使齿轮系统的运行噪声更加直接地暴露出来。在低速工况下，这种差异尤为明显，对驾驶舒适性产生直接影响。

噪声、振动与声振粗糙度（NVH）不仅与设计有关，更与制造过程密切相关。波纹度、微观拓扑结构和频率相关特征（如：傅里叶谱）等都会对NVH性能造成影响。

从几何参数到齿面拓扑

测量维度的升级

传统质量控制主要基于齿轮测量专机获取齿轮的几何参数，如齿廓、齿向、齿距等特征。但在NVH驱动的分析场景下，需要通过表面特征分析来实现更高维度的质量控制。其中，齿面拓扑与波纹度分析成为关键手段：

l 可揭示制造过程引入的周期性误差

l 可映射潜在频率特性

l 与NVH表现存在直接关联

l 但这类分析对测量提出了更高要求：

l 需要在齿廓方向与齿向方向进行多平面测量

l 需要高密度采样与表面信息获取

l 需要兼顾精度与效率

接触式 vs 光学测量

能力边界的重新定义

为评估光学测量系统在完整齿面测量及表面特性与 NVH 关联分析中的适用性，蔡司与合作客户联合开展了相关研究，对比接触式测量方法（齿轮测量专机、蔡司三坐标测量设备ZEISS PRISMO Verity）和蔡司光学三维测量系统ZEISS ATOS Q，验证光学设备对齿轮标准几何参数、波纹度参数的测量一致性，判断其在齿轮检测中的适用性。研究对象是一件齿轮泵部件。

ZEISS PRISMO Verity接触式测量：精度与可追溯性的基础

l 在齿廓、齿向等经典参数上，偏差 < 0.5 μm

l 波纹度阶次幅值差异 < 20 nm

l 已具备足够精度与稳定性

ZEISS ATOS Q光学三维测量：研发与设计验证阶段的信息维度与效率潜力补充

与接触式测量方式相比，光学三维扫描可以获取完整齿面三维数据：

l 实现齿面全域形貌观测

l 提供高密度点云/网格数据

l 全结构捕捉支持NVH相关分析

在本次研究中，蔡司提供了完整的测量与分析能力体系，包括ZEISS PRISMO三坐标测量系统的高精度接触式测量、ZEISS ATOS条纹投影系统的非接触式光学扫描和ZEISS GEAR PRO齿轮计量软件模块的统一评价平台。其中，ZEISS GEAR PRO支持同一评价策略同时应用于接触式与光学数据，避免了不同测量原理带来的额外评价偏差：

l 数据一致性： 不同测量方式下，使用统一评价体系

l 信息完整性： 既有精度数据，也有全表面拓扑

l 分析深度： 支持从齿面到NVH的关联分析路径

在电驱系统持续演进的背景下，谁能更早建立“齿面—NVH—性能”之间的关联能力，谁就更有可能在质量与体验竞争中占据主动。