LMS变速器噪声

辐射噪声
NVH 强迫响应分析
结构表面振动
基于ATV的 边界元方法
辐射噪声
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齿轮箱壳体声辐射分析 ——系统级振动
第一步：
在LMS Virtual.Lab Motion中创建齿轮箱多体动力学模型，其中齿轮箱壳体为柔性体 第二步： 在LMS Virtual.Lab NVM中计算齿轮箱壳体振动响应
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Transmission NVH Customer Challenges
Gear whine: Stationary Noise induced by the torque fluctuation at the contact between powered gears
Optimization
变速器齿轮噪声分析实例
Virtual.Lab Motion应用于齿
轮啮合传动计算 刚柔耦合分析，预测箱体上 的振动载荷 NVH分析箱体表面振动响应 Acoustics分析噪声辐射 箱体有限元模型通过试验进 行验证和相关性分析
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LMS Virtual.Lab 变速器多学科分析解决方案
有限元与试验相关性分析
Virtual.Lab Correlation
集成
有限元分析与柔性体建模
Virtual.Lab Structure
集成
疲劳耐久性分析 Virtual.Lab Durability
集成
变速箱换档执行与控制系统
Imagine.Lab AMESim
关键技术 1：变速器载荷识别
途径 1：基于多体动力学技术
途径 2：基于试验+仿真载荷识别技术
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LMS Virtual.Lab
关键技术 2：LMS Virtual.Lab Noise & Vibration
NVH解决方案
基于频响函数的响应计算 基于模态的响应计算 传递路径分析 动力学修改预测 混合仿真分析

价值
自动完成带/链建模流程 精确模拟带/链系统的动力学特性 优化带/链系统设计

预测并优化复杂3维带/链系统的载荷和动力学性能
VL-MOT.09.1
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变速器多体动力学建模关键技术3：轴承建模
轴承多体动力学解决方案 等效刚度阻尼－Bushing衬套力 力－位移曲线 动刚度 对于小型轴承可以通过简单的“敲击 响应”试验确定其等效刚度 多刚体接触模型 磙子轴承/滚针轴承等 可以计算轴承的局部载荷和动态特性 刚柔接触/柔柔接触模型 更精确的预测变形、载荷和应力 Virtual.Lab Motion高级液压轴承/液动轴承

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LMS Virtual.Lab变速器一体化振动噪声分析流程
1. Virtual.Lab Motion
时间域
多体动力学建模
刚柔耦合分析
Structural
2. Virtual.Lab NVM
表面振动预测 矢量处理：表面振动后处理
频率域
Acoustical
3. Virtual.Lab Acoustics
预测声压级 边界元方法，ATV，MATV
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变速器动力学与辐射噪声计算
多体பைடு நூலகம்力学 模型
RPM run-up
载荷时间历程
FFT
载荷频谱
简单方法： 表面振动矢量和
Receiver
=
Transmission Casing
Transmitter
Vibration response due to bearing loading
X
Loads
Shaft Bearing loads Due to powered gear contact loads & torque
Shaft Bearing loads Due to rattle loads in non-powered gears
系统级性能计算
比完全数值模型求解时间更快 比完全数值模型更准确 比完全试验模型更有灵活性
混合建模涵义 •集成有限元模型和基于试验（模态或频响）的 模型 •选择计算得到的载荷或试验载荷
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关键技术 5：有限元模型与试验模型相关性分析及模型修正 Correlation & Updating
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关键技术 4：LMS仿真与试验混合建模
仿真混合装配
基于试验的模型
数值模型
针对现有的或标准的子系统模型 比建立数值模型更快 保证与硬件精确匹配
针对设计关心的子系统 在实物样机之前指导设计 设计空间研究、优化
联合仿真
变速箱动力学与载荷分析
Virtual.Lab Motion
集成
变速箱振动与噪声分析 Virtual.Lab NVH/Acoustics
• 变速箱结构静、动强度分析
• 有限元仿真与试验的相关性分析 • 变速箱动力学分析 • 齿轮啮合的精确模拟与载荷分析
• 变速箱部件与齿轮的疲劳耐久性分析
变速箱振动与噪声分析 1 copyright LMS • International - 2011
验证并提高有限元模型的质量和动态属性 非常必要，因为：
物理参数的不确定性 • 材料 • 几何 • 边界条件 分析的不确定性 • 是否采用了正确的离散方法 • 数值求解 • 物理建模是否正确 预试验与试验方案设计 基于初步的有限元分析，预先确定和优化结构 试验方案：激励/传感器布点等 采用试验模态或FRF数据进行模型相关性分析和修正 目标：质量、模态频率、振型、频响函数等 准则：MAC、POC、FRAC等 基于优化方法对模型进行修正 基于 Nastran SOL200 或基于Virtual.Lab Optimization模块
Virtual.Lab Motion – Virtual.Lab NVH
VIBRO-ACOUSTIC OPTIMIZATION
Virtual.Lab Acoustic Mesh Coarsening
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Virtual.Lab Acoustics/ATV
独一无二的混合仿真分析
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LMS Virtual.Lab
关键技术 3：LMS Virtual.Lab Acoustics
声学仿真分析的解决方案 声学边界元 耦合、非耦合问题 声辐射问题 声学有限元 耦合、非耦合问题 内声场问题 外声场问题：无限单元 流体噪声 随机振动声学 • FM-BEM SYSNOISE 业内领先的声学求解器 • FEM PML • 声线法 • 统计能量法（R10） • 声学仿真加速方案 声学传递向量（ATV） 迭代有限元求解器 高速边界元求解器 并行求解器 64位操作系统支持
变速器多体动力学建模关键技术1：齿轮建模与齿轮载荷专用工具
定义

基于一个统一界面完成整个齿轮组的创建 可以创建部件、运动副、啮合力和整个齿轮 组的几何模型 采用解析啮合力模型 (Cai, ISO) • 考虑接触刚度变化和齿隙影响 轮齿宽度变化 接触轮齿数目变化 直齿轮和斜齿轮 内啮合和外啮合 行星齿轮 简单易用 求解速度快，齿轮啮合力准确 自动生成详细的齿轮几何模型 预测齿轮传动的载荷和传动精度 计算的载荷可以进一步用于VL Durability疲劳 和VL NVH振动噪声分析
TEST / FE ANALYSIS CORRELATION
Test modes CAE modes
Virtual.Lab NVH
BEARING LOAD CALCULATION
Transmission Error
Bearing loads Time domain
Bearing loads Frequency domain
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齿轮箱壳体声辐射分析 ——系统级声学
第三步：
在LMS Virtual.Lab Acoustic 计算齿轮箱壳体声辐射
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ELASIS : Implementing a Powertrain/Transmission acoustics process LMS Reference
RPM
FREQUENCY
FREQUENCY FREQUENCY
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Transmission NVH LMS Solution & Value Proposition
Acoustic response Gear whine & rattle
Gear rattle: Random Noise induced by teeth impacting each other at non-powered gears
Transient phenomena: eg gear shifting inducing dynamic phenomena in the gear train
支持的齿轮类型

优点

基于专用的齿轮建模模板创建完整的齿轮系统
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变速器多体动力学建模关键技术2：带传动建模分析工具
功能

分析复杂3维带/链的动力学性能
主要特点
专用的参数化带/链条类建模工具和递归算法，加快建模和求 解速度 完全的3维链条/带，带/链路径不限制在平面内 可以分析带/链的弯曲、扭转和拉伸力 可以分析带与导轨或滑轮之间的接触力
A full system approach
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LMS振动噪声工程流程
振动噪声流程
贡献量分析
试验数据 多体动力学 仿真
载荷识别
试验部件
有限元部件
装配和集成
强迫响应
振动噪声响 应
有限元部件
细化模型
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