齿轮 NVH分析
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• 考虑发动机曲轴系振动的主要谐次Usually only
engine main order torsional vibrations are considered (i.e. 2nd order for I4 engines)
• 飞轮端转速边界条件以运动轨迹形式定义。 可通过发动机曲柄连杆机构计算或实测来获 得。 Angular motion is defined for driving body (i.e. DMF
• 手动变速箱 Manual Transmission • 自动变速箱 Automatic Transmission • 双离合器变速箱 Twin Clutch Transmission
分析目标 Analysis Targets:
• 振动与噪声 NVH (Gear Rattle, Gear Whine) • 动力学载荷 Bearing Load Analysis • 部件动态强度 Strength & Durability of Transmission
Engine Engine
Entire Power Unit Analysis with Engine – w/ or w/o Additional Excitations - and Transmission Bodies:
EXCITE PU中的体单元
• 轴类Shafts • 齿轮盘类 • 终端传动
l l l
结合声学预测工具，可进行外声场齿轮箱结构辐射噪声预测. 分析齿轮传动系与发动机内部曲轴系耦合动力学特性. 集成化计算由发动机端与齿轮箱端组成的动力总成结构强度和NVH特性.
Figure No. 6
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Primary Part) using move table
• 终端输出扭矩为力矩平衡条件
torque applied at the end of model
Pre-calculated
Figure No.
9
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活塞体二阶运动,环组动力学 窜气量和润滑油消耗 部件瞬态强度和耐久性分析
Figure No.
2
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The Transmission变速箱
Figure No.
3
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Components
软件应用Approach:
• 仿真工具 EXCITE Power Unit • 基于有限元的弹性多体动力学方法
Figure No.
5
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EXCITE PU 在动力传动系的应用范围
n n n n n n n
5) 生成柔性体的刚度和质量
Figure No. 11
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变速箱中轴与齿盘模拟
Gear Shaft 2
Gear Shaft 1 with clutch friction plate
Gear Shaft 4 Gear Shaft 3
• 离合器&液力变矩特性
• 轴承特性Shaft Bearings (Radial and Axial) • 自由齿轮支撑 • 自由齿轮阻力 • 主减速与差速
Radial and Axial Support of Gear Wheels
• 承载齿轮Torsional Connection of Engaged Gears
Gear Wheels incl. Synchronisation Parts Final Gear Drive
Final Gear Final Gear Drive Drive Gearbox Gearbox Model Model
连接单元
(Slippage)
Connections: Clutch and TC Characteristic
ASET 123456 ASET 123456
旋转摩擦ROTX (friction)
Figure No. 15
The Transmission Modelling Hints
滚动轴承副
箱体有限元模型 轴类柔性体模型
连接副
滚动轴承副
ASET 123456 RBE2 / RBE3 Star (8 to 1 nodes)
齿轮啮合模型
n
齿轮可为柔性体或刚性体
l
旋转方向
轴齿单元:6自由度
压力角
n
用力单元实现齿接触
l l l l
不考虑齿轮轮廓 沿压力线:压力角、螺旋角 驱动侧隙和背隙 考虑可变啮合刚度,计入传动误差(静态 几何与弹性变形) 结构刚度(轴段)和阻尼 背隙阻尼 相对运动的估计以便得到啮合力; 考虑齿轮旋转 径向与轴向运动
Losses
• 自由齿轮与轴之间Direct friction in
REVO/Roller Bearing joints
• 自由齿轮的拌油阻力
Additional friction and hydraulic losses absolute velocity dependent (ROTX,FTAB)
The Transmission Transmission Stand-Alone Model
变速箱传动模型（单独）
箱体柔性模型 箱体柔性模型 主输入轴 主输入轴 双质量从动盘 双质量从动盘
二级轴 二级轴
齿轮箱体 齿轮箱体
各档下齿轮盘 各档下齿轮盘 发动机端转速边界条件
输出轴 输出轴 差速器箱体 差速器箱体 外部扭矩边界条件
齿轮轴与箱体－轴承
箱体有限元模型 轴类柔性体模型
连接副
轴承支撑REVO 轴向止推AXBE (only compression) ASET 123 ASET 123456 RBE2 / RBE3 Star (8 to 1 nodes)
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Figure No. 12
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The Transmission Modelling Hints
体单元间的连接副
l
滚动轴承Roller bearing:
• 快速定义Simplified (REVO, FTAB) • 细节定义
Torsional Friction for Loose Gears
• 齿轮啮合副Gear Contact (Engaged and Loose Gears)
Final Gear Drive (Differential) Figure No.
7
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变速箱振动噪声与强度特性
l 齿轮传动系载荷特征
Impress Chart中做图类型：Campell
Figure No.
4
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The Transmission 分析目标和应用工具
仿真类型 System Description:
NRBNU) New roller bearings (i.e. NRBN,
• 齿轮啮合模型 • 同步器
• ON
Gear (GEAR, GGEA)
Synchronizer (ROTX, FTAB)
• OFF + Losses
(relative velocity dependent)
• 轴向止推Axial contact/bearing (AXBE) PU PU • 自由齿轮
• 输入轴端的角速度转化为动态角位移，作为 激励边界条件Speed irregularity applied as prescribed
angular motion
Prescribed angular motion (i.e. 4th order amplitude): A π f (t ) = ω ⋅ t + 4 th ⋅ cos + 4 ⋅ ω ⋅ t [rad] 4 ⋅ω 2 where: angular displacement f (t ) [rad] [rad/s] nominal angular velocity ω A4 th [rad/s] 4th order amplitude
Figure No.
8
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The Transmission Transmission Stand-Alone Model
Modelling Process
发动机端 转速边界 输出端 扭矩
单独的变速箱模型，载荷边界条件:
齿轮轴（二级轴）
齿轮副 GEAR Joint 轴承 REVO Joint 旋转耦合 ROTX Joint
承载齿轮与二级轴一体
轴向止推 AXBE Joint
Figure No. 14
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The Transmission Modelling Hints
Figure No. 13
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The Transmission Modelling Hints
