01

傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲特點(diǎn)及描述方式

傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲特點(diǎn)

? 傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲主要包含嘯叫噪聲與敲擊噪聲

? Whine at lower rpm (1000-2500 rpm)

? Rattle at higher rpm (>2500 rpm)

? 舉例：上圖為FORD某發(fā)動(dòng)機(jī)由于平衡軸 齒輪嚙合產(chǎn)生的噪聲瀑布圖：

– 嘯叫（whine）主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的階次產(chǎn)生。對(duì)于此款機(jī)型，低轉(zhuǎn)速嘯叫現(xiàn)象較明顯。

– 敲擊噪聲（rattle）主要由一些較隨機(jī)的齒間碰撞產(chǎn)生，在此款機(jī)型上高轉(zhuǎn)速敲擊噪聲較明顯。

振動(dòng)噪聲的時(shí)域描述與頻域描述

? 振動(dòng)噪聲最原始的描述為時(shí)域描述，如上圖，振動(dòng)加速度信號(hào)，或麥克風(fēng)記錄的聲壓信號(hào)。

? 時(shí)域上的振動(dòng)或聲壓均為實(shí)數(shù)，記錄脈動(dòng)信號(hào) 在平均值上下快速的變化。

? 時(shí)域信號(hào)通過信號(hào)處理，可以轉(zhuǎn)換為頻域結(jié)果。此轉(zhuǎn)換的基本原理為傅里葉變換。如上圖，將以上時(shí)域信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的分段，并進(jìn)行傅里葉變換，可以得到每個(gè)時(shí)間段的頻譜，并組合 成瀑布圖。

? 頻域上的結(jié)果為復(fù)數(shù)，包含實(shí)部、虛部，或幅值、相位信息。聲壓級(jí)或聲功率級(jí)（dB）等概念均為頻率上描述。

振動(dòng)噪聲的頻域諧波描述

? 計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的專用軟件工具經(jīng)常使用頻域諧波（harmonic）的方式描述產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)特性。

? 此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算快速，描述清晰，僅關(guān)注諧波成分。

? 此方法局限在于非諧波成分響應(yīng)完全為零，即非產(chǎn)品固有階次部分的數(shù)值結(jié)果為零。

02

Adams–Actran聯(lián)合仿真方案

Adams–Actran仿真方案

Adams（時(shí)域）–Actran（時(shí)域）仿真原理流程

特點(diǎn)：

- 時(shí)域多體動(dòng)力學(xué)仿真，可以模擬嘯叫與敲擊現(xiàn)象。

- 時(shí)域噪聲仿真，同樣可以還原出所有聲音的瞬態(tài)效果，適合極快速?zèng)_擊，碰撞噪聲的仿真。

- 可以制作音頻文件。

Adams（時(shí)域）–Actran（頻域）仿真原理流程

頻域&時(shí)域聲學(xué)分析對(duì)比

? 時(shí)域聲輻射計(jì)算Time domain

? 頻域聲輻射計(jì)算Freq domain

對(duì)于準(zhǔn)定轉(zhuǎn)速或慢加速傳動(dòng)系統(tǒng)，以上兩類分析方式可以得到相同結(jié)果。

Adams–Actran仿真操作流程

? 以上兩類工作方式均可以在Adams GUI下完全實(shí)現(xiàn)，也可以在Actran GUI下實(shí)現(xiàn)。

? 操作方案一：

– Adams GUI多體動(dòng)力學(xué)

– Adams GUI聲輻射計(jì)算。噪聲計(jì)算的Actran求解器內(nèi)置于Adams GUI中，通過Adams2Actran Toolkit設(shè)置噪聲輻射分析參數(shù)，并調(diào)用Actran計(jì)算聲輻射。

– 特點(diǎn)：方便Adams操作者上手噪聲計(jì)算，無需學(xué)習(xí) Actran圖形界面

? 操作方案二：

– Adams GUI多體動(dòng)力學(xué)

– Actran GUI聲輻射計(jì)算。Actran讀取Adams輸出MDF模態(tài)參與因子，并結(jié)合MNF模態(tài)信息計(jì)算聲輻射。

– 特點(diǎn)：更豐富的建模及后處理，可考慮非自由場，如擋板的吸隔聲效應(yīng)。

Adams多體動(dòng)力學(xué)剛?cè)狁詈?/span>

Adams模塊需求：Adams/Flex或包含此模塊的bundle模塊

?案例1：風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

? Flexible bodies

- shafts

- gearbox housing

? 案例2：發(fā)動(dòng)機(jī)平衡軸齒輪

? Flexible bodies

– Flexible Engine Block, Fr Cover, Oil pan, Cylinder head, Cam cover

– Flexible Crankshaft

– Flexible Balance Shaft – Flexible Gear Wheels

Adams GearAT齒輪高級(jí)建模工具 

Adams Gear AT齒的柔性的仿真

Adams Gear AT齒型生成

Adams Gear AT幾何修型

案例：Engine Gear Rattle and Whine prediction

? Challenge

Unbalanced loading on transmission systems and manufacturing imperfections can generate high level of noise when gears systems are operating.

? MSC Solutions

Adams computes engine vibrations considering gear geometries and engine operating conditions. Actran computed radiated noise power and predict sound pressure levels at microphones.

? Value

Robust NVH design thanks to efficient coupling of multi[1]body and acoustic simulations. Engine sound is predicted allowing subjective design selection. Structure path analysis for weak points detection.

案例：Wind Turbine Gear Box

? Challenges

In such an applications several tools are usually chained because it involves 3 physics: dynamic, vibrations and acoustics. The aim is to reduce the number of tools to use with the Adams / Actran co-simulation.

? MSC Solutions

Adams is used for MBD simulations and for computing vibrations. Actran read Adams vibrations, compute the radiated noise and is used for getting waterfall diagrams. Simulations are performed in time domain, for steady state and for ramp-up conditions.

? Value

Acoustic study could be done earlier in the product development if integrated with other processes.

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