傳動系統設計仿真工具的案例
Romax — 傳動系統設計仿真工具
經緯恒潤作為Romax 工具國內業務的代理商，致力于為傳動系統、齒輪、軸承行業提供解決方案。英國Romax 公司是一家集軟件開發與項目咨詢為一體的傳動技術公司，其工具主要應用于齒輪箱、軸承和動力傳動系統的設計仿真分析，在傳動領域享有盛譽，是汽車、工業、風電及軸承應用領域的標準分析軟件。
傳動系作為機械系統核心部件之一，對傳動效率、耐久性和NVH 性能等有較高要求。經緯恒潤基于Romax 提供的傳動系設計研發方案，將方案設計、詳細設計和仿真驗證三個環節進行整合。
產品介紹
? 平臺功能
變速箱、車橋、減速箱及精密傳動部件開發；解決各類變速箱和車橋及其他傳動系的齒輪設計和強度校核、軸承壽命預估、同步器性能計算、箱體結構剛度設計和強度分析、橋殼柔性對錐齒輪錯位分析、傳動效率計算以及系統NVH 性能預估等方面的問題。
? 1. 傳動系統參數化建模
? 具備各型（直齒/斜齒/螺旋錐齒/定軸/行星）齒輪、箱體、軸、軸承3D 全參數化建模能力
? 具有從概念設計-詳細設計-校核驗證的設計過程全參數化功能
▼ CAD 軟件接口模塊，可以支持Romax 模型與主流CAD 模型（CATIA/UG/Pro-E）間的數據交互
? 2. 傳動方案概念設計—Romax Concept
? 適用于研制早期概念階段傳動裝置的系統級方案設計與評估
? 將傳動系統設計方案與整車動力性和經濟性進行匹配
? 支持從概念設計到詳細設計的無縫轉換功能
? 3.
展開 4月9日在線研討會預熱 | Romax — 傳動系統設計仿真工具
經緯恒潤作為Romax 工具國內業務的代理商，致力于為傳動系統、齒輪、軸承行業提供解決方案。英國Romax 公司是一家集軟件開發與項目咨詢為一體的傳動技術公司，其工具主要應用于齒輪箱、軸承和動力傳動系統的設計仿真分析，在傳動領域享有盛譽，是汽車、工業、風電及軸承應用領域的標準分析軟件。
傳動系作為機械系統核心部件之一，對傳動效率、耐久性和NVH 性能等有較高要求。經緯恒潤基于Romax 提供的傳動系設計研發方案，將方案設計、詳細設計和仿真驗證三個環節進行整合。
產品介紹
? 平臺功能
變速箱、車橋、減速箱及精密傳動部件開發；解決各類變速箱和車橋及其他傳動系的齒輪設計和強度校核、軸承壽命預估、同步器性能計算、箱體結構剛度設計和強度分析、橋殼柔性對錐齒輪錯位分析、傳動效率計算以及系統NVH 性能預估等方面的問題。
? 1. 傳動系統參數化建模
? 具備各型（直齒/斜齒/螺旋錐齒/定軸/行星）齒輪、箱體、軸、軸承3D 全參數化建模能力
? 具有從概念設計-詳細設計-校核驗證的設計過程全參數化功能
▼ CAD 軟件接口模塊，可以支持Romax 模型與主流CAD 模型（CATIA/UG/Pro-E）間的數據交互
? 2. 傳動方案概念設計—Romax Concept
? 適用于研制早期概念階段傳動裝置的系統級方案設計與評估
? 將傳動系統設計方案與整車動力性和經濟性進行匹配
? 支持從概念設計到詳細設計的無縫轉換功能
? 3.
展開 Romax Nexus：賦能高端裝備傳動系統的仿真利器
引言
在現代機械工程領域，傳動系統的設計直接影響著設備的性能、效率和可靠性。Romax Nexus作為一款專業的傳動系統設計與仿真工具，憑借其強大的分析能力和高效的優化功能，成為工程師在設計齒輪箱、軸承、電機及混合動力系統時的首選工具。本文將介紹Romax Nexus的核心特點、作用、優勢以及未來發展趨勢。
Romax Nexus的核心特點
1. 多物理場仿真能力
Romax Nexus支持傳動系統的多物理場仿真，涵蓋結構力學、動力學、熱力學及聲學分析。工程師可以在同一平臺上完成齒輪嚙合分析、軸承壽命預測、NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）優化等任務，無需切換不同軟件，提高設計效率。
2. 高精度建模與仿真
該工具采用先進的數值計算方法，能夠精確模擬齒輪接觸應力、傳動誤差、軸承剛度等關鍵參數，確保仿真結果與實際工況高度吻合。其獨特的“系統級”分析方法能夠考慮整個傳動鏈的相互作用，避免傳統單點仿真帶來的誤差。
3. 集成化設計環境
Romax Nexus提供從概念設計到詳細優化的全流程支持，包括參數化建模、自動化腳本、DOE（實驗設計）和拓撲優化等功能。用戶可以通過直觀的界面快速調整設計參數，并實時查看性能變化，大幅縮短開發周期。
4. 支持新能源傳動系統
隨著電動化和混合動力技術的發展，Romax Nexus增加了對電驅動系統（如電機-減速器一體化設計）的仿真支持，幫助工程師優化電驅傳動系統的效率、熱管理和耐久性。
Romax Nexus的主要作用
1. 提升傳動系統性能
通過仿真分析，工程師可以優化齒輪微觀修形、軸承布置和軸系剛度，從而提高傳動效率、降低噪聲并延長使用壽命。
2.
展開 設計仿真 | ODYSSEE機器學習方法助力提高傳動系統開發時效
前 言
在傳動系統設計開發領域，?？怂箍灯煜翿omax仿真平臺提供了完整的解決方案，涵蓋了從方案布局、詳細設計到實驗驗證等各個關鍵的產品開發階段的仿真分析工作。隨著新技術的快速更新迭代，傳動產品開發過程中仍然需要解決更多難題，例如：
?復雜系統進行手動設計優化，費時費力并且完全依靠工程師自身經驗；
?普通的DOE分析在處理多變量時需要大量的樣本點，尤其對于大模型，對軟硬件資源要求極高，且非常耗時；
?影響產品關鍵性能指標（如NVH）的因素較多，無法確定各個設計變量之間的潛在關系，難以確定最關鍵的設計變量；
?企業積累的大量仿真分析結果不能充分利用，無法對新產品的設計起到指導作用。
PART.01
ODYSSEE在傳動系統開發中的應用
ODYSSEE是?？怂箍灯煜禄跈C器學習方法構建快速預測模型的工具軟件，能夠實現實時的CAE靜態、動態仿真預測、設計優化、圖像識別等功能，顯著縮短仿真分析和設計優化的周期，提高工作效率。通過在傳動系統開發仿真分析中引入ODYSSEE，能夠基于歷史仿真分析數據構建快速預測機器學習模型，實現新設計參數的系統響應快速預測，以及快速設計優化過程，從而避免復雜和耗時的仿真過程。
基于ODYSSEE的仿真分析快速預測和設計優化
目前，ODYSSEE在傳動系統開發仿真分析中的典型應用場景有：
?齒輪微觀修形設計與優化
?軸承幾何參數優化設計
?載荷譜作用下的齒輪/軸承壽命預測
?齒輪箱振動響應實時預測
PART.02
ODYSSEE機器學習工作流程
ODYSSEE機器學習模型搭建的工作流程如下所示：
01
明確研究的問題，確定輸入參數以及系統輸出響應。
02
確定輸入參數的變化范圍，利用ODYSSEE中的DOE工具生成仿真樣本點。
展開 
Romax Nexus—機電一體傳動系統設計與仿真平臺
實現電傳動系統、車橋、減速箱及精密傳動部件開發，解決各類傳動鏈的概念設計開發、部件級剛強度校核分析、齒輪和軸承壽命預估、軸承設計與動力學仿真、耐久性分析、NVH分析和傳動效率分析等方面的問題。
基于Actran針對傳動系統噪聲的仿真方案
01
傳動系統噪聲特點及描述方式
傳動系統噪聲特點
? 傳動系統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某發動機由于平衡軸 齒輪嚙合產生的噪聲瀑布圖：
– 嘯叫（whine）主要由旋轉運動的階次產生。對于此款機型，低轉速嘯叫現象較明顯。
– 敲擊噪聲（rattle）主要由一些較隨機的齒間碰撞產生，在此款機型上高轉速敲擊噪聲較明顯。
振動噪聲的時域描述與頻域描述
? 振動噪聲最原始的描述為時域描述，如上圖，振動加速度信號，或麥克風記錄的聲壓信號。
? 時域上的振動或聲壓均為實數，記錄脈動信號
在平均值上下快速的變化。
? 時域信號通過信號處理，可以轉換為頻域結果。此轉換的基本原理為傅里葉變換。如上圖，將以上時域信號進行時間上的分段，并進行傅里葉變換，可以得到每個時間段的頻譜，并組合
成瀑布圖。
? 頻域上的結果為復數，包含實部、虛部，或幅值、相位信息。聲壓級或聲功率級（dB）等概念均為頻率上描述。
振動噪聲的頻域諧波描述
? 計算傳動系統的專用軟件工具經常使用頻域諧波（harmonic）的方式描述產品的動力學特性。
? 此種方式的優點在于計算快速，描述清晰，僅關注諧波成分。
? 此方法局限在于非諧波成分響應完全為零，即非產品固有階次部分的數值結果為零。
展開 液壓系統增壓回路的應用與設計（轉自液壓傳動與控制）
* 建議閱讀時間5~10分鐘 *
增壓回路用在一些特殊需求的場合如夾緊裝置等，提供高于系統（一次回路）壓力的二次回路壓力，減少輔助動力單元，實現系統的高效化。根據不同的產品，增壓比是不一樣的，需要在設計選型的時候根據機械實際應用工況加以確定。
介紹兩種增壓器產品及其回路。
Parker增壓器SD500（建議選配底部安裝的先導式單向閥H06）
在下圖的設計中，NG06的電磁換向閥用以提供來自系統的工作壓力。先導式單向閥（藍色部分）的A口接執行器，其壓力由增壓器（紅色部分）產生。先導式單向閥與增壓器是獨立的元件，其疊加在增壓器的下面，用以快速補油及泄壓。
電磁閥失電如圖示狀態，如果P口繼續通高壓油，則先導式單向閥打開，A口壓力泄壓，增壓器4個單向閥也處于失壓狀態，執行器則處于松開狀態；如果P口無系統壓力，先導式單向閥無法打開，A口實現保壓，執行器一直處于抱緊狀態。
如果電磁閥得電處于右位，T口泄壓。P口壓力經過增壓器內置的方向滑閥（兩位四通）和帶有增壓比的控制活塞，使A口產生增壓效果。由于內部結構的原因，方向滑閥在平行位與交叉位之間來回自動切換，最終確保實現所需的增壓壓力。
Scanwill增壓器
同樣，該增壓器包含了增壓功能以及泄壓功能，但是兩個功能能集成在一起了。提供各種安裝方式，如管式，板式，法蘭式以及疊加式等。
液壓油進入增壓器P口，T口接回油箱。
系統建壓過程中，液壓油通過CV1和CV2，同時通過液控單向閥POV，兩路直達HP端，確保快速供油到系統。
當P口壓力逐步建立的過程中，增壓器主活塞也開始運動，并連續不斷將油壓入系統。
展開 液壓系統設計工程師是如何選擇過濾器的（轉自 液壓傳動與控制）
選用原則：過濾精度一般考慮10~20μm（伺服系統建議考慮10μm），初始壓差低于0.4bar，報警壓差2bar，經過旁通單向閥的壓差3bar。
循環過濾器
循環過濾器一般獨立于主泵運行，且連續運轉的。通常循環泵1小時內需要保證把油箱里的油液循環3~5次，因此循環過濾器納污效率較高，可以較好的保證系統過濾的精度。
一般可以停機或者在線更換濾芯（如果是雙筒過濾器的話）。
有些情況下，設計備用接口，循環過濾器作為加油過濾器使用。
選用原則：過濾精度一般考慮5~10μm（伺服系統建議考慮5μm），初始壓差低于0.2（不高于0.4）bar，報警壓差2bar，經過旁通單向閥的壓差3bar。
空氣濾清器
空氣濾清器用以過濾進入油箱的空氣。
選用原則：過濾精度一般考慮在10~40μm，空氣流量為泵流量的4~10倍。
簡而言之，過濾器的選擇需要綜合考慮如下因素。
應用場合：什么行業的
安裝位置：在液壓系統的哪個位置
元件敏感度：液壓傳動系統或者液壓伺服系統
過濾精度：與安裝位置，系統過濾精度要求，成本控制等有關
介質類型
油液黏度：影響壓差計算
工作溫度：影響黏度
工作壓力：低壓還是高壓
體積流量：既要保證壓差，又要控制成本
是否需要旁通單向閥
發訊裝置
初始壓差：期望初始壓差，與較多因素有關
劃重點來了
初始壓差的選擇和計算是系統工程師必須考慮的問題。過濾器的總壓差包含兩部分：殼體壓差和濾芯壓差。
△P總=△P殼體+△P濾芯
在樣本上查看曲線時，其壓降的測試條件與油液密度和黏度有關，實際應用時必須考慮其轉換系數。
展開 電驅傳動系統關鍵技術挑戰與仿真分析
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通用汽車采用仿真技術代替傳動系統試驗
LMS動態多體仿真可以自動求解動力學非線性方程，并且能夠在仿真過程中的每一步報告載荷、位置、速度和加速度。結構可以通過圖形和高逼真3D動畫進行顯示，這使得工程師能夠可視化傳動系統零部件的柔體變形。在項目的早期階段，通用汽車工程師發現他們能夠重現試驗結果，達到較高的精確度。試驗室結果的標準偏差通常是10%，這是因為不可能在任何兩次試驗中準確無誤地使用同樣的條件?？紤]到偏差，通用汽車工程師認為能夠將仿真誤差控制在實驗結果的15%內，就已經達到相當好的仿真效果。
驗證項目
在一個典型例子中，通用汽車工程師使用之前已經通過物理試驗驗證過的傳動系統方案A的結果，來檢驗傳動系統方案B。兩個方案之間最主要的區別是傳動軸和氣缸。首先，工程師創建能滿足方案A的多體仿真模型，并能保證仿真結果與先前的物理試驗非常匹配。然后，他們改變傳動軸，調整模型的其他參數，將模型轉化成方案B。仿真結果顯示方案B測得的傳動軸、轉換器和適配器部件的應力都低于方案A得到的數據，因此仿真的可靠性可以從方案A得到驗證。
在第二個例子中，改變一些設計參數來滿足方案C的要求，修改后的傳動系統集成于先前與之相關的LMS DADS傳動系統模型中，并研究其設計修改的效果。結果顯示，即使在最壞的傳動系統彎曲情況下，中心軸承支持也不會接觸到轉換器的支架。仿真結果還顯示中心軸承支架不會對傳動系統的彎曲有動態影響。傳動軸、適配器和轉換器根據仿真結果表明其性能已經達到了“不需要試驗”的要求，這說明不需要再做試驗來檢驗這些修改了。
Shah認為：“上面所說的基于仿真的設計方法目前已經廣泛應用于通用汽車公司，結果顯示，很多設計方案已經通過以前的仿真和已經存在的有相同動力傳動部件的真實模型的試驗數據得到了驗證?！痹谕ǔＧ闆r下，通用汽車有100個傳動系統項目需要進行試驗。在過去這些項目常常需要每年進行大約40項試驗。
展開 車輛傳動系統仿真解決方案網絡研討會
會議亮點：
▲ Virtual.Lab Motion與PDS車輛動力傳動系統仿真技術
▲ Virtual.Lab Motion TWR載荷虛擬迭代技術
▲ Motion與optimus聯合仿真技術應用于懸置匹配優化
Siemens PLM Software LMS Virtual.Lab Motion多體動力學軟件為車輛動力學的開發問題提供了完整的解決方案，基于Virtual.Lab Motion平臺，能夠方便的建立車輛懸架、轉向系統、動力總成、輪胎、路面等模型，并進一步建立整車模型，通過多體動力學分析和專門的前后處理工具，能夠方便的開展車輛動力學性能分析與評價，并進行設計優化。PDS Tool是專為車輛動力傳動系統定制的建模分析工具，極大地提高了建模分析效率。Virtual.Lab Motion TWR時域波形復現技術是西門子公司一項獨有的技術，它采用混合路面載荷迭代的方法預測道路載荷。這一技術不僅解決了整車多體模型載荷分解存在的問題，而且還能夠將測定數據從已有車型轉換到新車型上。應用Motion與Optimus聯合仿真技術，可以方便地建立懸置系統優化模型，進行懸置優化設計。
此次網絡專題講座中，Siemens PLM Software車輛動力學仿真工程師將向與會者詳細講解基于Virtual.Lab Motion進行車輛懸架和整車建模的流程，PDS定制的動力傳動系統建模分析方法， Virtual.Lab Motion TWR載荷譜迭代和載荷預測技術的應用，Motion與Optimus聯合仿真技術的應用，懸置優化設計流程等內容。
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展開 
關于液壓同步回路，系統設計工程師有哪些選擇？（轉自液壓傳動與控制）
為了實現同步功能，根據傳動方式的不同，可以分為幾種同步方式：機械傳動同步、液壓傳動同步、電氣傳動同步。
同步運動包括速度同步和位置同步兩類。速度同步是指各執行元件的運動速度相同，而位置同步是指各執行元件在運動中或停止時都保持相同的位移量。
根據筆者的經驗，現總結常見的幾種多缸運行液壓位置同步回路，供大家設計和使用時參考。
1. 節流閥同步回路
圖示兩個油缸的同步由普通的節流閥來調節。在每個油缸的無桿腔和有桿腔均設計有節流閥，可以對每個油缸活塞桿的伸出和縮回速度單獨進行調節。為保證同步效果，建議中間管路的布置盡量對稱，這一點也適合以下談到的各種回路。
優點：回路簡單，容易實現，成本低。如果存在機械剛性連接，同步效果會更好！
缺點：同步精度不高，調節流量易受負載變化的影響。
2. 調速閥同步回路
圖示為采用調速閥同步的回路，每個油缸設計一個獨立的調速閥，可以對油缸的速度單獨調節。如果多個油缸的布置比較分散，為了減小管路，建議把調速閥做成缸旁塊的型式，直接安裝在油缸上。
優點：由于調速閥的特性，節流孔調定后其前后壓差不變，不受負載變化的影響，因此其同步精度比節流閥高。
缺點：適用于普通精度要求的場合。
3. 分流馬達同步回路
圖示為典型推薦的分流馬達同步回路設計。一般來說溢流閥1和單向閥2可以由同步馬達廠商整體提供并設定好。單向閥3的選擇必須注意彈簧開啟壓力。節流閥4用于同步馬達速度的控制，對于垂直負載來說，必須是出口節流。
同步馬達有各種型式，如齒輪式和柱塞式等，同步精度也各有差異。
作為一個獨立的流量控制機構，分流馬達對于同步誤差不具備直接的測量手段，所以同步誤差只能在液壓缸到達行程末端時進行調整。
展開 關于比例與伺服液壓系統的一些設計指導意見（轉自液壓傳動與控制）
英文作者：Peter Nachtwey / Delta Computer Systems
中文校譯：騰益登
*本文約4500字，建議閱讀時間15mins*
引言
最好的控制器和軟件也無法克服設計拙劣的液壓系統。
本文要點
典型的伺服液壓運動控制系統，伺服閥都是盡可能的靠近油缸安裝。一些專家也推薦對此類液壓應用采用特殊設計的控制器。
對油缸缸徑的仿真也驗證了，油缸缸徑越大，壓力也越相對穩定。
典型的伯德圖顯示了閥芯的幅值響應和相位滯后相對于控制信號頻率的函數。
閥的測試特性曲線顯示了不同閥的工作特性。只要經過閥的壓差穩定，具有伺服閥品質閥芯的線性閥可以提供比例于控制信號的流量。
正文
全球化競爭要求我們的工廠運營者面臨著永無止境的讓設備更高效運行的任務之中。這常常要求我們的運動控制系統更高速，更精確。但是在一個閉環控制系統，更高的速度和精度必須始于良好的元件設計。無論你是多么在意控制器和軟件，如果流體控制系統中的油缸和閥沒有得到很好的設計選型或者正確的安裝，系統的性能就會大打折扣。
油缸設計選型
對于線性執行器，系統應用要求通常側重于設定行程和循環周期。設計者決定油缸規格尺寸以及油壓大小?，F實中的一個共性問題就是試圖通過降低油缸尺寸來達到提升執行器速度的目的。工程師常常假定，對于給定的流量，油缸越小，加速更迅速，運行更快。然而，這只適用于輕載。對于中、重載使用的執行器，其提供的力而不是流量限制了加速、勻速以及減速。因為活塞直徑決定輸出力，太小的油缸就永遠無法得到所需的速度和循環周期。
設計者首先考慮到的就是使用非常簡單的公式V = Q/A，但是這只有當質量m=0的時候才是計算精確的。當計算流量時，只使用公式Q = VA。
展開 動力傳動系統仿真測試解決方案
、電磁閥、滑閥、氣缸/液壓缸等豐富執行元件
? 支持根據需求進行的機械、液壓、氣壓傳動執行系統組合仿真
? 支持機械系統動作故障、液壓/氣壓系統執行故障等仿真
? 支持電控系統通訊、診斷、電氣故障、驅動執行等閉環功能驗證
應用案例
經緯恒潤具有近百個動力系統HIL項目開發與實施案例。
LS-DYNA，齒輪傳動系統飛濺潤滑仿真
齒輪傳動系統飛濺潤滑，SPH方法，技術要點：六面體網格劃分、型腔SPH粒子生成、接觸方式設置等，歡迎技術合作，郵箱：513484528@qq.com
