Estado de Desenvolvimento e Desafios da Montagem da Transmissão: Como sistema de transmissão de potência em acionamentos elétricos, o redutor pode reduzir a velocidade e aumentar o torque para atender à demanda normal de potência dos usuários. Ele inclui principalmente sistema de engrenagens, rolamentos, diferencial, carcaça e outros acessórios. Os principais atributos e requisitos de desempenho são tamanho, peso, eficiência e NVH (ruído, vibração e aspereza). Os redutores de acionamento elétrico atuais apresentam predominantemente um design de eixo paralelo de dois estágios e velocidade única, que oferece uma estrutura simples e alta relação custo-benefício, tornando-se a solução dominante indiscutível. No entanto, à medida que os usuários exigem cada vez mais espaço e autonomia nos veículos, a pressão sobre vários subsistemas aumenta significativamente. Como um componente crítico, os redutores de acionamento elétrico agora enfrentam desafios substanciais em termos de espaço, peso e eficiência. As principais montadoras e gigantes internacionais de sistemas de propulsão estão explorando ativamente arquiteturas inovadoras, como arranjos de engrenagens planetárias. Atualmente, os modelos de produção em massa com engrenagens planetárias são encontrados predominantemente em veículos de gama média a alta de marcas internacionais como Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace e Lucid Air. Na China, apenas a marca Jike e alguns modelos da Geely adotarão essa tecnologia a partir de 2024. Enquanto isso, o mercado da cadeia de suprimentos de engrenagens planetárias para carros de passeio é quase inteiramente dominado por gigantes globais como Schaeffler e ZF. Fabricantes nacionais como a Xingqu estão expandindo ativamente sua presença nesse setor. No futuro, espera-se que as engrenagens planetárias coaxiais ganhem significativa tração no mercado, principalmente nos segmentos de veículos de médio a alto padrão. A necessidade de alta compactação em sistemas de transmissão ▶ situação atual Como um componente chave do trem de força, o motor elétrico afeta consideravelmente o layout do veículo. Com a crescente demanda do público por espaço interno e no porta-malas, e com a plataformaização do veículo e do trem de força, o trem de força precisa ter alta adaptabilidade ao layout do veículo. Portanto, o espaço e a regularidade do motor elétrico precisam ser maiores. Como mostrado na figura abaixo, o tamanho do sistema de transmissão afeta diretamente a direção X (direção longitudinal do veículo) do motor elétrico e, consequentemente, o espaço no carro ou no porta-malas. Figura 1 Diagrama esquemático do layout do sistema de transmissão Fonte: Informação pública O sistema de transmissão atual emprega predominantemente configurações de eixos paralelos, onde as dimensões do eixo X são diretamente influenciadas pela distância entre os eixos de entrada e saída. Os padrões da indústria para as dimensões do eixo X são geralmente os descritos na tabela abaixo. Embora as caixas de engrenagens planetárias atualmente detenham uma pequena participação de mercado, sua demanda deverá crescer significativamente no futuro. A Schaeffler, uma das principais defensoras das caixas de engrenagens planetárias, desenvolveu modelos com dimensões do eixo X de 30% a 401111111111 menores do que os sistemas tradicionais de eixos paralelos. Tabela 1 Dimensões do eixo X na indústria Torque de saída <3000Nm 3000-4000Nm 4000-5000Nm Dimensão do eixo X <400mm 400-600mm 460-480mm ▶ lançando o desafio O sistema de transmissão atual comprime o espaço ao extremo. Após a redução da distância entre centros, surgem riscos relacionados à resistência do eixo ao dente e ao NVH (Ruído, Vibração e Aspereza). A distância reduzida entre centros impõe restrições aos parâmetros macroscópicos dos dentes da engrenagem, incluindo limitações de módulo, riscos de flexão da raiz e desafios quanto à resistência do contato da superfície do dente. Além disso, a resposta de torque aprimorada e as frequentes demandas de frenagem regenerativa em veículos de novas energias impõem requisitos de resistência mais rigorosos aos dentes da engrenagem e aos diferenciais. É necessária otimização na seleção de materiais, nos processos de tratamento térmico e nas técnicas de reforço superficial. A necessidade de sistemas de transmissão leves ▶ situação atual Para veículos de novas energias, particularmente os modelos puramente elétricos, a autonomia é uma preocupação fundamental para os usuários, enquanto o peso impacta significativamente a autonomia. O sistema de propulsão elétrica representa aproximadamente 511.111.111.111 do peso total do veículo, sendo que o sistema de transmissão representa cerca de 501.111.111.111 do peso do sistema de propulsão elétrica. Como o peso do sistema de transmissão afeta diretamente o custo e as dimensões, o baixo peso também é um requisito crítico para o sistema de propulsão elétrica. Atualmente, os redutores de eixos paralelos dominam o mercado com mais de 95% de adoção, onde o peso se correlaciona com o torque de saída, conforme mostrado na tabela abaixo. A série Zhi Ji L7/L6 apresenta carcaças em liga de magnésio-alumínio, alcançando um peso 30% menor do que as carcaças convencionais em liga de alumínio. Embora as caixas de engrenagens planetárias detenham atualmente uma pequena participação de mercado, sua demanda deverá crescer significativamente. Como pioneira na tecnologia de redutores de engrenagens planetárias, as soluções da Schaeffler reduzem o peso em 30% a 40% em comparação com os redutores de eixos paralelos tradicionais. Tabela 2 Relação entre peso e torque de saída de um único redutor Torque de saída <3000Nm 3000-4000Nm 4000-5000Nm Peso (peso seco) <25kg 25-30kg 30-35kg ▶ lançando o desafio Para atender à demanda por sistemas de transmissão leves, os redutores são normalmente otimizados por meio do projeto estrutural e da seleção de materiais. A otimização estrutural reduz diretamente o uso de material, mas essa abordagem também introduz riscos de resistência e confiabilidade, bem como problemas de NVH (Ruído, Vibração e Aspereza). Embora as carcaças de liga de magnésio-alumínio sejam econômicas, elas sofrem com fluência em altas temperaturas e baixa rigidez, o que agrava ainda mais os riscos de NVH. A necessidade de transmissão eficiente ▶ situação atual Outro fator crítico que afeta a autonomia do veículo é a eficiência da propulsão elétrica. Além dos padrões CLTC (Teste e Certificação de Veículos de Nova Energia da China), a eficiência em alta velocidade constante tornou-se uma preocupação fundamental para os usuários. Condições comuns de condução em alta velocidade, como 100 km/h e 120 km/h, exigem sistemas de transmissão de alta velocidade e alta eficiência com baixo torque de saída. Considerações importantes incluem a arquitetura da transmissão, o layout do eixo, a seleção dos rolamentos, a precisão das engrenagens, o projeto da cavidade da carcaça e a escolha do lubrificante. Com as montadoras adotando aplicações de montagem, condições operacionais refinadas e avanços nas tecnologias de componentes, a eficiência CLTC das caixas de câmbio tem melhorado constantemente. Antes de 2020, a eficiência CLTC geralmente girava em torno de 97,5%, com alguns fabricantes atingindo 97,5%. Por exemplo, a G9 da XPeng Motors (modelo 2022) demonstrou uma eficiência CLTC medida superior a 97,5%, enquanto a G6 (modelo 2023) alcançou 97,6%. ▶ lançando o desafio Atualmente, o redutor de alta eficiência é obtido basicamente pela redução da perda de torque e da perda de velocidade. Reduzir a perda de torque aprimorando a precisão do engrenamento, reduzindo a rugosidade da superfície dos dentes e a taxa de deslizamento, e utilizando rolamentos de esferas de baixa resistência ao rolamento. Reduzir a perda de velocidade: O cárter de óleo seco minimiza a perda por agitação do óleo, e lubrificantes de baixa viscosidade são recomendados. A alta precisão de engrenamento e a baixa rugosidade da superfície dos dentes impõem maiores exigências à tecnologia de usinagem das engrenagens do eixo e ao ritmo de produção, o que também significa um custo de produção mais elevado. A capacidade de proteção do rolamento da engrenagem do eixo será reduzida quando se selecionar óleo lubrificante de baixa viscosidade, o que representa um desafio maior para a confiabilidade do rolamento da engrenagem do eixo. A necessidade de transmissão silenciosa ▶ situação atual À medida que os consumidores priorizam cada vez mais o silêncio do veículo, a falta de mascaramento do ruído do motor nos sistemas de acionamento elétrico torna seu ruído mais perceptível. Além disso, o ruído das caixas de câmbio de acionamento elétrico normalmente se situa na faixa de frequência média a alta, que os usuários podem perceber facilmente. Com os recentes avanços nos processos de fabricação de veículos nacionais e na qualidade dos materiais, a qualidade sonora geral dos veículos melhorou significativamente, o que acentuou ainda mais o ruído de assobio dos sistemas de acionamento elétrico. Nos sistemas de transmissão modernos, os problemas de NVH (Ruído, Vibração e Aspereza) vão além do ruído de contato entre o eixo e os dentes da engrenagem. Os clientes agora priorizam o conforto de condução e a qualidade acústica, mas também percebem ruídos de batida e transições bruscas durante as mudanças de torque. Isso reflete a crescente complexidade dos desafios de NVH na engenharia automotiva. Em sistemas de transmissão padrão, a câmara semi-amortecida normalmente produz um nível médio de ruído de 5 decibéis (dB) a 1 metro de distância e cerca de 70 dB(A) sob condições de torque máximo, com alguns fabricantes atingindo níveis de ruído abaixo de 65 dB(A). ▶ Lançando o desafio: Comparados aos veículos convencionais, os veículos de novas energias enfrentam maiores desafios de desenvolvimento de NVH devido à ausência do efeito de mascaramento dos motores de combustão interna e à crescente demanda dos usuários por silêncio na cabine. O ruído do sistema de transmissão nesses veículos envolve predominantemente sons de média a alta frequência, que são particularmente sensíveis aos ouvidos humanos. Com inúmeros componentes rotativos e desafios significativos na produção em massa e na estabilidade da montagem, o ruído da transmissão tornou-se uma das principais fontes de reclamações dos clientes. NVH (Ruído, Vibração e Aspereza) é uma percepção subjetiva intimamente ligada a considerações de custo. Como as expectativas dos usuários variam entre os diferentes segmentos de veículos, o estabelecimento de objetivos de desenvolvimento de NVH deve estar alinhado, em primeiro lugar, com o posicionamento do veículo e o perfil demográfico do usuário-alvo. A resolução de problemas de NVH abrange todo o ciclo de desenvolvimento do veículo. Uma vez identificados, o processo envolve testes, análises, simulações computacionais, categorização do problema, formulação da solução e validação. Além de um processo de desenvolvimento robusto, a experiência prática desempenha um papel fundamental no enfrentamento desses desafios. Para solucionar o ruído agudo do sistema de transmissão, a excitação estrutural é a causa raiz, enquanto o controle do caminho é igualmente crítico. Estratégias de melhoria de NVH que visam tanto a fonte quanto o caminho frequentemente entram em conflito com os requisitos de redução de peso, ao mesmo tempo que elevam os custos. Além da complexidade inerente e das demandas em constante evolução dos desafios de NVH, alcançar um equilíbrio multidimensional entre medidas de mitigação de NVH, redução de peso e controle de custos representa um desafio significativo de tomada de decisão para OEMs e fornecedores em todos os níveis. O Estado Atual e os Desafios das Engrenagens 1. A exigência de alta velocidade de rotação das engrenagens ▶ situação atual Engrenagens de alta velocidade têm sido amplamente adotadas em veículos de novas energias, principalmente por sua capacidade de transmitir potência de forma estável em altas velocidades. Sua aplicação envolve múltiplos aspectos, incluindo seleção de materiais, projeto, fabricação e lubrificação. A velocidade de rotação das engrenagens em veículos de novas energias evoluiu de 12.000 rpm para mais de 20.000 rpm e agora está caminhando para 30.000 rpm e além. O desenvolvimento de engrenagens de alta velocidade elevou os requisitos para o projeto, a seleção de materiais e a fabricação de engrenagens, especialmente em termos de controle da vida útil, lubrificação, dissipação de calor e NVH (Ruído, Vibração e Aspereza). ▶ desafio lançado Confiabilidade: A operação em alta velocidade acelera a fadiga por contato na superfície dos dentes, a fadiga por atrito e a concentração de tensão, levando à falha prematura da engrenagem. Atualmente, materiais como o 20MnCr5 são selecionados para engrenagens, oferecendo maior resistência, melhor tenacidade e tratamento térmico e processabilidade superiores. Lubrificação e Dissipação de Calor: Em altas velocidades de rotação, as engrenagens experimentam velocidades lineares mais elevadas, resultando em maior geração de calor durante o engrenamento e dificultando a formação da película de óleo, aumentando assim o risco de falha da engrenagem. Isso também impõe maiores desafios no projeto de engrenagens, exigindo especificações mais rigorosas para propriedades antiaglomerantes, taxas de deslizamento e velocidades lineares. Um perfil de dente bem projetado é particularmente crítico, enquanto a seleção de lubrificantes e a lubrificação proativa das engrenagens são igualmente vitais. Balanceamento Dinâmico: À medida que a velocidade de rotação aumenta, o impacto dos fatores de balanceamento dinâmico no NVH (ruído, vibração e aspereza) dos acionamentos elétricos se intensifica gradualmente, e os requisitos de balanceamento dinâmico para componentes eixo-dente tornam-se mais rigorosos. Atualmente, todos os componentes eixo-dente incluem requisitos de inspeção de balanceamento dinâmico. NVH em Engrenagens: As faixas expandidas de torque, velocidade e frequência de rotação em altas velocidades de engrenagem aumentam significativamente a complexidade do controle de NVH. Isso levanta desafios no gerenciamento da excitação das engrenagens e dos caminhos de transmissão do veículo, exigindo o projeto coordenado tanto dos sistemas de isolamento acústico do acionamento elétrico quanto dos sistemas de isolamento acústico do veículo, juntamente com o isolamento de vibração e ruído para os caminhos estruturais. Em velocidades mais altas, as faixas de torque e velocidade se ampliam consideravelmente, enquanto a faixa de frequência de rotação correspondente quase dobra, complicando substancialmente o controle de NVH (ruído, vibração e aspereza). Como resultado, os sistemas de isolamento acústico se tornaram um recurso padrão em sistemas de acionamento elétrico. Fabricação de engrenagens: Os requisitos de precisão para engrenagens estão se tornando cada vez mais rigorosos. Atualmente, a indústria está em transição dos padrões nacionais de grau 5-6 para grau 5 e superiores, tornando o processo de fabricação mais desafiador. A exigência de altas relações de transmissão ▶ situação atual Com o desenvolvimento do desempenho dos motores, a velocidade máxima do motor está sendo gradualmente aumentada, o limite da velocidade máxima está sendo gradualmente ampliado e o limite da relação de transmissão está sendo gradualmente liberado. Considerando a aceleração do veículo e a economia do acionamento elétrico, o aumento da relação de transmissão pode melhorar rapidamente o torque na roda do veículo e reduzir o volume do motor para atingir o índice econômico. À medida que a velocidade máxima do motor se aproxima de 20.000 rpm, a relação de transmissão também apresenta uma tendência de aumento gradual. Por exemplo, a Huichuan possui projetos de produção em massa com uma relação de transmissão superior a 12, e a Huawei possui projetos de produção em massa com uma relação de transmissão superior a 13. Projetos com relações de transmissão acima de 13 estão gradualmente se tornando a norma. ▶ O desafio: A aplicação de engrenagens de alta velocidade aumentou a dificuldade tanto no desempenho quanto na fabricação das engrenagens. Desempenho NVH: Engrenagens de alta velocidade normalmente geram mais ruído e vibração, e seu projeto, seleção de materiais e fabricação representam maiores desafios técnicos. Em termos de confiabilidade, as engrenagens de alta velocidade precisam suportar maior torque e velocidade, e a velocidade linear de engrenamento também é maior, o que impõe requisitos mais rigorosos ao índice de confiabilidade de flexão e contato. Material: Com o aumento da velocidade e do torque, o desempenho do material da engrenagem também precisa ser maior, o que exige consideração da resistência e da resistência ao desgaste. Na fabricação, as engrenagens de alta velocidade são mais sensíveis à excitação do engrenamento, o que exige maior precisão e consistência. Altos requisitos de NVH para engrenagens ▶ situação atual. Ao contrário dos motores de combustão interna, os veículos de novas energias são mais sensíveis ao desempenho de NVH das engrenagens, exigindo padrões mais elevados para sistemas de engrenagens, principalmente em termos de suavidade de transmissão e redução de ruído. As engrenagens são uma fonte de energia fundamental em sistemas de acionamento elétrico. Devido aos seus longos processos de fabricação e alta complexidade de controle, os problemas de NVH (Ruído, Vibração e Aspereza) em engrenagens representam um desafio significativo para a indústria. Estatísticas do setor indicam que 70-80% dos problemas de NVH no mercado de reposição decorrem de rolamentos e engrenagens, sendo que os problemas relacionados a engrenagens representam 50-60%. O NVH das engrenagens contribui significativamente para o desempenho geral de NVH do veículo. Com a crescente prevalência de engrenagens de alta velocidade e alta relação, a resolução dos desafios de NVH em engrenagens tornou-se a principal prioridade da indústria. ▶ Lançando o desafio: O NVH (Ruído, Vibração e Aspereza) em engrenagens envolve múltiplos aspectos, como engrenagens, acionamento elétrico, chassi e o veículo como um todo. É um índice de controle sistemático com ampla variação e grande dificuldade de controle. No início do projeto, os riscos devem ser identificados e controlados antecipadamente, desde as dimensões do projeto e fabricação da engrenagem até o percurso da transmissão. No projeto de engrenagens, o NVH do eixo envolve muitas áreas, como projeto da engrenagem, usinagem, montagem, rigidez do suporte da carcaça, rigidez do rolamento, modo de engrenagem do eixo, modo da carcaça, modo de acionamento elétrico, modo do motor, percurso da transmissão, radiação acústica, etc. Figura 2: Pontos de controle do ruído do dente do eixo Fonte: Compilado a partir de dados públicos. Na fabricação de engrenagens, os requisitos de precisão estão aumentando. Embora a indústria atualmente siga os padrões nacionais de grau 5-6, as crescentes demandas de NVH agora exigem métricas de precisão específicas para engrenagens que excedam o grau 4, representando desafios significativos tanto para a garantia de precisão quanto de consistência. Dado o longo ciclo de processamento e as múltiplas etapas críticas, controles rigorosos são essenciais em todas as fases — desde a seleção de materiais e produção de blanks até o tratamento térmico, acabamento e retificação de engrenagens. Cada processo requer otimização precisa de parâmetros, o que complica ainda mais a fabricação. O monitoramento abrangente é imprescindível para parâmetros críticos de NVH (ruído, vibração e aspereza), incluindo orientação do perfil do dente, excentricidade cumulativa, rugosidade superficial, análise de Fourier, ondulação da superfície do dente, perfil tridimensional, balanceamento dinâmico e padrões de retificação. Status de Desenvolvimento e Desafios dos Rolamentos: Requisitos de alta velocidade para rolamentos ▶ situação atual Em 2024, os requisitos da indústria para rolamentos geralmente especificam velocidades de rotação entre 16.000 e 23.000 rpm, com alguns OEMs (Fabricantes de Equipamentos Originais) desenvolvendo motores de ultra-alta velocidade durante os estágios de pré-pesquisa, que exigem 30.000 rpm. Do ponto de vista do uso de rolamentos entre os OEMs, as marcas importadas dominam as aplicações de rolamentos de alta velocidade, enquanto as marcas nacionais estão alcançando rapidamente as marcas nacionais tanto em desenvolvimento tecnológico quanto em verificação de instalação. ▶ Lançando o desafio: Rolamentos de altíssima velocidade com baixo atrito e aumento de temperatura, utilizando esferas de aço com tratamento térmico especial ou esferas de cerâmica de baixo custo. Design de gaiola leve de alta velocidade para suprimir o "efeito guarda-chuva" nos furos de encaixe, juntamente com a pesquisa e desenvolvimento e simulação de design de materiais de gaiola especializados. Rolamentos de alta velocidade exigem maior precisão interna, como circularidade, ondulação, rugosidade, perfil, excentricidade, etc. Cronograma 2015-2017 2018-2019 2020-2024 2025 2030 rolamento dmN 800.000 1 milhão 1,5 milhão 180.000 2 milhões Exemplo de velocidade de rotação do rolamento (unidade rpm) 6208→13000 6208→16000 6208→25000 6208→30000 6208→33000 Tabela 3 Cronograma para a Produção em Massa de Rolamentos de Alta Velocidade Acionados Eletricamente (dmN: um parâmetro de velocidade de rotação medido em mm·r/min) A necessidade de alta eficiência em rolamentos ▶ situação atual Os sistemas de acionamento elétrico atuais utilizam predominantemente rolamentos de baixo atrito. Por exemplo, a plataforma de acionamento elétrico XPeng XPower 800V emprega designs de rolamentos de baixo atrito líderes do setor em toda a sua extensão. Para equilibrar a redundância do projeto da caixa de engrenagens e as considerações de custo, a maioria dos rolamentos de suporte dos eixos intermediário e de saída adota combinações de rolamentos de rolos cônicos. Para uma eficiência operacional ideal, rolamentos de esferas de ranhura profunda (DGBB) de baixo atrito, combinados com rolamentos de rolos cilíndricos (CRB) ou rolamentos de esferas de carreira dupla (TBB), seriam mais adequados. ▶ Os rolamentos de rolos cônicos oferecem menor perda por atrito por meio de um design otimizado de convexidade do flange, fabricação de ultraprecisão e gaiola de nylon. O rolamento apresenta miniaturização e design personalizado, utilizando aço de alta pureza com tratamento térmico especializado e tecnologias de reforço de revestimento. Selecione a combinação ideal de eficiência de rolamentos com base nas condições operacionais reais, como DGBB+CRB, TRB ou TBB. Demanda de desenvolvimento de mancais isolantes ▶ Situação atual Com a ampla adoção de plataformas de alta tensão de 800 V para acionamentos elétricos, os módulos de potência em inversores passaram de IGBT para SiC, resultando em velocidades de comutação mais rápidas. A alta taxa de variação de tensão (dv/dt) aumentou drasticamente o risco de corrosão elétrica em mancais, exigindo proteção de isolamento aprimorada. Embora os mancais de esferas de cerâmica híbridos ofereçam atualmente o isolamento mais ideal, seus custos de fabricação exorbitantes continuam sendo um grande obstáculo para o setor. Enquanto isso, mancais de bucha isolantes de baixo custo estão sendo desenvolvidos ativamente, com fabricantes líderes como SKF, Ensk, Fuji Electric e Renben. ▶ Desafio: Desenvolvimento de mancais de esferas de cerâmica de baixo custo e localização da cadeia de suprimentos de pó cerâmico. O mancal de bucha isolante é desenvolvido com a impedância de isolamento alvo de 800 Ω a 1~5 MHz. Cronograma 2018-2020 2021-2023 2024 2025 e além Plataforma de tensão 800.000 1 milhão 1,5 milhão 180.000 Rolamentos do motor Rolamento de esferas Rolamento de esferas híbrido de cerâmica A camada de isolamento tem uma impedância de 400Ω (1-5MHz). A camada de isolamento tem uma impedância de 800Ω (1-5MHz). Tabela 4 Tendência de Seleção de Plataforma de Tensão e Rolamento Tendências e Planejamento da Montagem do Sistema de Transmissão O sistema de acionamento elétrico está se desenvolvendo em direção a múltiplos objetivos: tamanho compacto, baixo peso, alta eficiência e baixo ruído, o que proporciona mais espaço, maior autonomia e um ambiente de condução mais confortável para o veículo. ▶ Direção de Desenvolvimento: A tecnologia de engrenagens planetárias coaxiais está alinhada com os objetivos de desenvolvimento dos sistemas de acionamento elétrico e está emergindo como a principal tendência para futuros sistemas de acionamento elétrico, particularmente em produtos de acionamento elétrico de alto torque. Para oferecer experiências de alto desempenho aos usuários, as engrenagens planetárias dominarão gradualmente o mercado. Tanto os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) nacionais quanto os fabricantes de primeiro nível (Tier 1) estão investindo ativamente no desenvolvimento dessa tecnologia. Componentes e processos essenciais de engrenagens planetárias, como anéis de engrenagem, mecanismos de engrenagem planetária, estampagem de porta-satélites e soldagem, apresentam um significativo potencial de crescimento. Para atender às demandas dos usuários por manuseio otimizado e potência versátil em diversos cenários, sistemas de acionamento elétrico distribuído (incluindo acionamento distribuído integrado central, acionamento lateral da roda e motores de cubo), juntamente com sistemas de transmissão de múltiplas velocidades, estão sendo implementados em aplicações especializadas, aprimorando significativamente a experiência do usuário em diversas condições e ambientes de operação. Enquanto isso, a maioria dos sistemas de acionamento elétrico de baixo torque continua a utilizar configurações de transmissão de eixos paralelos, garantindo relações custo-benefício ideais para os usuários finais. ▶ Cadeia de Suprimentos e Modelo de Cooperação: Com a ênfase do país na indústria de veículos de nova energia, em comparação com a indústria de transmissão tradicional, o limiar técnico inicial e o limiar de investimento para industrialização de sistemas de acionamento elétrico são menores, promovendo ainda mais o desenvolvimento contínuo da indústria de sistemas de acionamento elétrico de nova energia na China. Inicialmente, a cadeia de suprimentos era predominante, mas evoluiu gradualmente para uma abordagem de dupla via, combinando a cadeia de suprimentos com sistemas desenvolvidos e fabricados internamente pelos fabricantes de equipamentos originais (OEMs). Com a intensificação da concorrência no mercado e a melhoria contínua do nível de integração dos sistemas de acionamento elétrico, a futura cadeia de suprimentos estará mais integrada aos OEMs, com uma clara divisão de trabalho, para garantir a estabilidade do mercado a longo prazo. Tendências e objetivos para sistemas de transmissão de alta eficiência: Com a melhoria contínua das metas de eficiência, tecnologias como dentes de eixo de ultra-alta precisão, rolamentos de baixa resistência ao rolamento, arranjos de eixo com baixa perda por agitação de óleo, sistemas de cárter de óleo seco com lubrificante ativo e lubrificantes de viscosidade ultrabaixa serão progressivamente adotadas. Aliado ao uso generalizado de redutores planetários coaxiais, espera-se que a meta de eficiência CLTC para sistemas de transmissão ultrapasse 98% até 2024. Os ganhos de eficiência futuros transcenderão atualizações isoladas de componentes ou subconjuntos, concentrando-se, em vez disso, na otimização em nível de sistema e em aplicações integradas com múltiplas estratégias. As métricas de eficiência se tornarão mais detalhadas, com as montadoras priorizando agora métricas de desempenho em situações reais, como a autonomia em regime permanente a 100 km/h e 120 km/h — além do padrão convencional do ciclo de testes CLTC (China Light-Duty Test Cycle) — para melhor atender às necessidades de condução diária dos usuários. Figura 3: Níveis de eficiência dos redutores da indústria de acionamento elétrico nos últimos três anos. Tendência e objetivos do design leve: De 2027 a 2030, espera-se que os conjuntos de engrenagens planetárias sejam amplamente adotados em sistemas de acionamento elétrico de alta potência e alto torque, reduzindo o peso em 30 a 40 g em comparação com os padrões atuais. Com os avanços em novos materiais (por exemplo, carcaças de liga de magnésio-alumínio) e processos de fabricação (como a soldagem de parafusos diferenciais em vez de parafusos comuns e a estampagem de carcaças diferenciais fundidas sob pressão), prevê-se que o peso do sistema de transmissão diminua em mais 5%. Tempo 2027-2030 Torque de saída <3000Nm 3000-4000Nm 4000-5000Nm Peso (peso seco) <15kg 15-18kg 18-25kg Tabela 5 Relação entre o peso do sistema de transmissão e o torque de saída Tendência e objetivo de um sistema de transmissão de baixo ruído Para atender aos requisitos de conforto cada vez mais rigorosos dos usuários, o sistema de transmissão aprimorou progressivamente suas capacidades de otimização de excitação e simulação de trajetória, com metas de NVH variando entre diferentes classes de veículos. Juntamente com os avanços nas técnicas de simulação, a pesquisa de NVH tem se concentrado em condições de direção críticas para o usuário. O foco inicial do desenvolvimento passou do desempenho de NVH (ruído, vibração e aspereza) de torque de 1001111111111 para cenários do mundo real, como aceleração leve e condução em regime permanente. Problemas de NVH são desafios inerentemente sistêmicos. À medida que as demandas dos usuários aumentam, as soluções para problemas de NVH em acionamentos elétricos estão evoluindo de correções isoladas para abordagens abrangentes em nível de sistema, equilibrando custo-benefício. Isso inclui estratégias como mascaramento de ruído para o ruído de fundo do estágio de engrenagem, embalagem acústica localizada e otimização de materiais acústicos com frequência específica. Com os avanços contínuos na fabricação de componentes de redutores de transmissão, os níveis de ruído nos sistemas de acionamento estão diminuindo progressivamente. O padrão de ruído do sistema de transmissão é de 1,5 m de ruído médio, e a previsão da tendência alvo é mostrada na tabela abaixo. Ruído do banco de ensaio com meia carga e torque máximo (tempo: 2024-2027; 2027-2030) Modelo de entrada: 70 dB(A); Modelos de gama média a alta: 65 dB(A); Tabela 6: Tendências médias de ruído. Tendências e metas de dimensões espaciais: Para atender à demanda por maior espaço interno e layout de plataforma do trem de força, este precisa ser compacto e ter formato regular. A transmissão está evoluindo gradualmente de eixos paralelos para arranjos planetários coaxiais. O arranjo planetário oferece dimensões espaciais superiores, principalmente na direção do eixo X, em comparação com as configurações de eixos paralelos. Com capacidade de saída equivalente, a configuração do eixo X pode reduzir a necessidade de espaço em aproximadamente 40%. Tendências e metas de engrenagens de eixo: Para atender ao desenvolvimento de veículos de novas energias, os requisitos de desempenho para engrenagens estão se tornando cada vez mais rigorosos. ▶ Redução de peso: Com o desenvolvimento de veículos de novas energias voltados para a redução de peso, as engrenagens e os sistemas de transmissão também são otimizados para menor volume e massa; inovações estruturais, engrenagens com pequena distância entre centros e configurações de redutores planetários tornaram-se tendência no setor. ▶ Transmissão de alta eficiência: Para melhorar a autonomia e a eficiência energética geral dos veículos de novas energias, as engrenagens e os sistemas de transmissão de alta eficiência são continuamente otimizados em termos de eficiência de conversão, relação de transmissão e densidade de torque. Engrenagens de alta velocidade e alta relação estão se tornando a tendência. ▶ Requisitos de alto desempenho NVH: O controle de ruído é fundamental para o conforto de condução dos veículos de novas energias. Engrenagens com alto desempenho NVH tornaram-se um indicador-chave no desenvolvimento de engrenagens para esses veículos. O projeto dimensional é controlado antecipadamente, envolvendo controle multidimensional, como estrutura da engrenagem, usinagem, montagem, rigidez do suporte da carcaça, rigidez do rolamento, modo eixo-dente, modo da carcaça, modo de acionamento elétrico, modo do motor, prevenção de desordem, caminho de transmissão e radiação acústica. ▶ Materiais e Fabricação: Materiais de alto desempenho, incluindo aços de alta resistência, ligas avançadas, não metálicos e compósitos, estão sendo progressivamente adotados. Os requisitos de precisão para engrenagens estão cada vez mais rigorosos, com normas nacionais exigindo precisão de Grau 5 ou superior, e alguns parâmetros atingindo Grau 4 ou superior. Um sistema de controle abrangente integra fatores humanos, de máquina, de material, de método e ambientais na fabricação de engrenagens. A coordenação rigorosa em todos os processos de usinagem garante a precisão em toda a sequência. A implementação de novas tecnologias, como brunimento, retificação de ultra-acabamento e fabricação de engrenagens de precisão, aprimora a exatidão, mantendo a consistência. ▶ Devido à tolerância dos dentes, erros de usinagem, erros de montagem, etc., a engrenagem apresenta outras ordens além da ordem característica, portanto, o controle da precisão da engrenagem é muito importante.
