MASTA的案例
純電動汽車電驅動總成NVH分析與優化研究
2.MASTA軟件分析系統模型
在軟件中輸入齒輪副的宏觀參數及微觀修形后，通過MASTA軟件仿真，得到該電驅動總成高速級齒輪副在整車WOT工況下的傳遞誤差，如圖4所示。高速級齒輪副傳遞誤差的傅里葉變換結果如圖5所示。在整車WOT工況下，高速級齒輪副傳遞誤差的峰值計算結果是滿足設計要求的，且傳遞誤差的頻域幅值也不大，說明驅動總成第22階的階次激勵其實并不算大，產生嘯叫問題的原因應該是存在系統共振。
分析系統耦合模態，其結果如圖6、圖7所示。在1 000～2 000 r/min范圍內，第22階激勵與系統固有頻率存在多個潛在共振點。其中，系統耦合模態的第13階（651.1 Hz）在本次嘯叫范圍內，可確定為問題頻率。
3.問題零部件及改進方案
通過MASTA軟件仿真結果，對系統耦合模態第13階（651.1 Hz）進行分析。由圖8可知主要問題零部件為中間軸高速級大齒輪在傳動過程中動態響應能過大，占到系統動態響應能的40%以上。針對問題零部件分析，發現高速級大齒輪的齒輪腹板剛度不夠，變形量較大，導致齒輪嚙合出現偏載、殼體在輸出軸處動態響應過高，其仿真結果如圖9所示。
展開 對角修形在齒輪TE仿真分析中的應用
圖4 嚙入嚙出和反嚙入嚙出對角修形示意圖
圖5 減速箱軸系總成模型
5 Masta軟件和Basic LTCA方法簡述
Masta軟件是集齒輪傳動系統設計分析、試驗仿真、齒輪加工刀具優化和工藝過程模擬為一體的設計-開發-制造系統仿真分析軟件。在齒輪修形方面，Masta對傳動系統進行變形分析得到模擬實際工況下的錯位，并根據計算得到的錯位對齒輪進行修形以確定初始修形量，結合修形后的傳遞誤差以及齒面接觸斑點對齒輪的微觀修形量進行不斷調整，最終確定一組最佳的修形參數。
Masta中齒輪微觀修形模塊中最為常用的Basic LTCA方法，是使用著名的簡單片狀模型，沿齒寬方向將接觸線分成多片，每片是由ISO6336給定的恒定的嚙合剛度，它代表了該片上的彎曲、接觸和本體旋轉剛度。該模型假設錯位量（由Masta系統變形計算得到）不變，并且考慮了齒輪微觀修形參數的影響，總嚙合剛度由ISO6336標準定義，考慮斜齒因素和嚙合齒數。輪齒被切分成細條，每個細條被賦予恒定的剛度，并等于總嚙合剛度除以細條的數目；這樣，嚙合剛度取決于載荷分布，而載荷分布也取決于錯位。嚙合節點被賦予一個初始剛度，執行一個系統變形步來確定錯位，嚙合錯位被用于確定細條上的載荷分布。根據載荷分布可以計算出一個新的嚙合剛度。
展開 后橋總成嘯叫噪聲問題分析及結構優化
利用格里森CAGE 軟件與齒輪動態分析MASTA 軟件的無縫對接，建立齒輪設計——傳動軸-后橋系統動態響應分析——振動噪聲及齒輪錯位量分析——齒輪修形改進的齒輪優化設計思路。
一款平行軸式電驅橋的開發
3 MASTA軟件分析
根據齒輪、軸承等部件的詳細參數，在MSATA軟件中建立仿真模型。對齒輪強度、軸承壽命二次分析，并通過齒輪強度、齒輪總重合度、齒輪效率及軸承功率損失等各項值對齒形參數進行調整，達到齒輪高強度、低噪音和較高傳動效率的要求。由于整車未能提供加載工況，按最大扭矩工況來分析。仿真模型，見圖4。
一種同軸式電驅橋減速器的開發
2 計算校核
根據所選的參數和設計方案，先用UG NX11.0建出同軸式電驅橋的完整數模，然后采用MASTA分析軟件，將電驅橋數模導入到MASTA中進網格劃分，建立了有限元模型，先進行齒輪和軸承的校核，再分析殼體的強度和剛度。
齒輪分析依據國際標準ISO 6336：2006進行齒輪強度校核，結果各級齒輪的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，均小于許用應力要求。
軸承的校核在最大工況下滿足強度要求，但是在額定工況下，中間軸所用軸承不滿使用壽命需求，所以對中間軸的軸承進行選型加強，增加了軸承的外徑，重新計算后可達到了10萬公里以上的使用壽命。
減速器殼體采用常見的球墨鑄鐵材料QT500，經過分析，最大應力點在差速器軸承的支承位置如圖3所示，但在峰值扭矩下的最大應力為104.7MPa＜屈服強度320MPa，滿足強度要求。殼體的最大變形量位于半圓軸承蓋上，該處軸承孔位最大變形量為0.061mm，也滿足剛度的要求。
圖3 減速器殼體的有限元分析云圖
3 試驗測試
設計方案確定后制造出了電驅橋樣件（如圖4），對樣件進行了臺架疲勞試驗、強度試驗、性能試驗等，由于前期進行過詳細的CAE分析及相應改進，試驗結果與CAE分析結論十分接近。
圖4 同軸橋臺架試驗
為測試實際道路行駛情況，將同軸式電驅橋安裝到整車上，進行道路NVH測試。測試采用LMS采集系統，同時采集驅動輪的轉速、電驅橋的噪聲值和振動值等。為了能區分減速器各部位的噪聲水平，采用測量階次噪聲的方法，經計算一級齒輪副的嚙合階次為76，二級齒輪副的嚙合階次為322。經實際道路行駛測試，得出各工況下的76階次和322階次的噪音。與相同動力性能的偏軸式電驅橋測試結果對比，發現同軸橋減速器的齒輪階次噪聲平均優于后者2～3dB（A）。
展開 一款平行軸式電驅橋的開發
3 MASTA軟件分析
根據齒輪、軸承等部件的詳細參數，在MSATA軟件中建立仿真模型。對齒輪強度、軸承壽命二次分析，并通過齒輪強度、齒輪總重合度、齒輪效率及軸承功率損失等各項值對齒形參數進行調整，達到齒輪高強度、低噪音和較高傳動效率的要求。由于整車未能提供加載工況，按最大扭矩工況來分析。仿真模型，見圖4。
五菱丨同軸式電驅橋減速器的開發
2 計算校核
根據所選的參數和設計方案，先用UG NX11.0建出同軸式電驅橋的完整數模，然后采用MASTA分析軟件，將電驅橋數模導入到MASTA中進網格劃分，建立了有限元模型，先進行齒輪和軸承的校核，再分析殼體的強度和剛度。
齒輪分析依據國際標準ISO 6336：2006進行齒輪強度校核，結果各級齒輪的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，均小于許用應力要求。
軸承的校核在最大工況下滿足強度要求，但是在額定工況下，中間軸所用軸承不滿使用壽命需求，所以對中間軸的軸承進行選型加強，增加了軸承的外徑，重新計算后可達到了10萬公里以上的使用壽命。
減速器殼體采用常見的球墨鑄鐵材料QT500，經過分析，最大應力點在差速器軸承的支承位置如圖3所示，但在峰值扭矩下的最大應力為104.7MPa＜屈服強度320MPa，滿足強度要求。殼體的最大變形量位于半圓軸承蓋上，該處軸承孔位最大變形量為0.061mm，也滿足剛度的要求。
圖3 減速器殼體的有限元分析云圖
3 試驗測試
設計方案確定后制造出了電驅橋樣件（如圖4），對樣件進行了臺架疲勞試驗、強度試驗、性能試驗等，由于前期進行過詳細的CAE分析及相應改進，試驗結果與CAE分析結論十分接近。
圖4 同軸橋臺架試驗
為測試實際道路行駛情況，將同軸式電驅橋安裝到整車上，進行道路NVH測試。測試采用LMS采集系統，同時采集驅動輪的轉速、電驅橋的噪聲值和振動值等。為了能區分減速器各部位的噪聲水平，采用測量階次噪聲的方法，經計算一級齒輪副的嚙合階次為76，二級齒輪副的嚙合階次為322。經實際道路行駛測試，得出各工況下的76階次和322階次的噪音。與相同動力性能的偏軸式電驅橋測試結果對比，發現同軸橋減速器的齒輪階次噪聲平均優于后者2～3dB（A）。
展開 純電動汽車減速器的可靠性研究
（2）通過將合理載荷譜輸入MASTA傳動系統模型、ADAMS運動仿真模型中，可對減速器殼體、軸承和差速器等可靠性安全系數進行評估，可從設計層面大幅減低減速器殼體開裂、軸承散架等故障風險。
（3）通過系統優化設計可以優化差速器錐齒輪的接觸應力分布，優化差速器錐齒輪制造工藝可以提高錐齒輪的精度，從而解決純電動汽車轉彎異響、差速器殼體開裂及行星齒輪軸斷裂等故障。
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展開 細高齒設計在電驅動橋NVH 優化中的應用
文章以我司實際開發的一款電驅動橋產品為例，在傳動系統分析軟件MASTA 中進行齒輪設計和分析優化，比較了大螺旋角和細高齒兩種設計方案對齒輪重合度的提升和對系統的影響，得出細高齒設計要優于大螺旋角設計，并通過實車測試驗證了細高齒優秀的NVH 性能。該設計方法推廣應用于后續開發的電驅動橋產品中，同樣取得了優秀的NVH 表現。
1 前言
NVH（noise 噪聲，vibration 振動，harshness 聲振粗糙度）已成為汽車性能的關鍵指標之一。電動汽車與燃油汽車相比，動力源電機的噪聲比發動機有所降低，驅動橋的噪聲會更為突出，因此提高驅動橋的NVH 性能對電動汽車的品質具有重要意義。
對于驅動橋和變速箱NVH 的研究表明，齒輪的傳遞誤差波動是傳動系統噪聲的主要激勵，基本上可以說齒輪是驅動橋NVH 問題的源頭，因此圓柱齒輪的設計對電驅動橋的品質至關重要。過去圓柱齒輪受限于制造因素和理論研究水平，多采用標準齒輪設計，并使用標準齒輪刀具進行加工制造。
展開 細高齒設計在電驅動橋NVH 優化中的應用
以我司開發的一款電驅動橋產品A 為例，在前期設計階段，利用專業的傳動系統分析軟件MASTA 建立了包含齒輪、軸、軸承、殼體等主要零部件的分析模型（如圖3 所示），對齒輪參數進行設計和分析。在最初的設計方案中，兩級齒輪均采用標準齒輪設計，齒輪設計滿足速比和中心距要求，但考慮到一級齒輪轉速很高，在高速工況下可能產生NVH 問題，影響整車舒適性，故優化齒輪設計以提高一級齒輪重合度。
圖3 電驅動橋主減速器分析模型
其中一個方案為通過加大螺旋角來提高重合度。如圖4所示，將一級齒輪螺旋角加大3°，并調整相應齒輪參數，經過分析，一級齒輪軸向重合度提高13.4%，最大扭矩工況下軸向力增大13.4%，一軸左軸承基本額定壽命降低21.7%。可見加大螺旋角雖然能提高重合度，但同時也會帶來更大的軸向力，導致軸承壽命降低。大螺旋角帶來的大軸向力對軸和殼體的強度剛度也會造成不良的影響。
展開 直播預告 | Actran 2025.1聲學仿真新功能介紹
這些軸承載荷可以從 ROMAX 導出的 CSV 文件或 Masta 導出的 BDF 文件中導入。添加了對 3D 軸向電機的空間分解的支持，以及用于載荷和網格映射的新選項卡。此外，現在可以導出模態參與系數，以便在新的電驅動工作流程中使用。
借助這項新功能，工程師將能夠:
研究電磁載荷和軸承載荷對電驅動系統 NVH 行為的綜合影響
對軸向電機進行深入研究
更好地對齊不同的網格并映射結構上的載荷
■ WM幫助文檔
已為工作流管理器的最復雜節點創建了大量文檔。此文檔可通過節點右上角的 info 圖標訪問。此外，當用戶將鼠標懸停在屬性上時，會為所有工作流的所有字段顯示文本信息。借助這項新功能，工程師將能夠:
獲取所涉及函數的描述以及請求的字段中的預期內容
訪問 HTML 頁面以獲取更詳細的解釋
■ 在 Actran VI 中自動創建 SEA 子系統
自Actran 2021以來，AUTO_SUBSYSTEMS序列已可用于虛擬 SEA，它將結構模型劃分為單元片，隨機激發它們并根據它們的結果構建一個能量數據庫，然后根據它們的能量相關性將這些單元片重新分組到子系統中。在 Actran 2025.1 中，AUTO_SUBSYSTEMS序列的分組組件現在移植到 ActranVI 中，以快速查看不同的子系統配置并使迭代變得更加容易。
借助這項新功能，工程師將能夠：
以交互方式創建和調整 SEA 子系統定義
快速比較不同的子系統配置
輕松選擇最佳配置
■ 3D 到 1D 聲學包模型轉換工具：提高穩健性
從 Actran 2024.1 開始，現有的 3D 聲學包可以自動轉換為 1D 聲學包。
展開 
基于齒輪修形的汽車變速器齒輪嘯叫噪聲改善研究
為降低汽車變速器齒輪嘯叫噪聲,以某變速箱變速器主減速齒輪副為研究對象,借助于Masta仿真軟件對齒形和齒向修形進行了仿真研究.通過分析不同修形參數對齒輪傳動特性的影響,得到了修形參數對齒輪傳動誤差和接觸應力的影響規律.結果表明:適當的齒頂修緣能有效減小齒輪嚙合干涉;適當的齒形鼓形修整能有效改善齒根與齒頂的干涉現象;適當的齒向鼓形修整能有效改善最大接觸應力偏載現象;共同產生降低齒輪傳動誤差和最大齒面接觸應力的作用.
齒輪嘯叫噪聲是汽車變速器噪聲的主要來源之一．在齒輪傳動過程中，由于存在齒輪傳動誤差、彈性變形等因素，使得齒輪副在相互嚙入、嚙出時，偏離了理論嚙合線，從而導致輪齒干涉、沖撞，進而產生激振力，引起傳動機構的振動．在振動傳動到變速箱外部結構的過程中產生共振而引發嘯叫噪聲．
展開 結構崗職位合集丨多家上市公司，管理崗+研發崗+應屆崗
2) 研究生學歷，固體力學、機械設計、內燃機、車輛工程等專業
3) 2年以上有限元及動力學分析經驗，從事發動機行業者優先
4) 2年以上配氣機構，齒輪系統，液壓系統設計經驗，有意愿從事動力學仿真工作者優先
5) 英語讀寫能力強，并具有一定的聽說能力
6) 有使用GT-suite、AVL Excite、ANSYS、Masta， Creo等軟件經驗優先
7) 積極進取、溝通能力強、具有團隊精神
公司介紹
埃特博朗集團1983年成立，總部位于芬蘭首都赫爾辛基。
集團為全球領先的制造業公司提供工業設備和工廠工程解決方案，軟件和嵌入式解決方案以及技術文檔解決方案。已在赫爾辛基的納斯達克交易所上市。
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