西门子

上汽集团创新研究开发总院基于simcenter Amesim开展传动系NVH仿真应用

故事摘要
    业务诉求：
        汽车传动系统包括发动机，减振器，离台器，变速箱，分动箱，传动轴，后桥，半轴，车龄等部分，结构非常复杂，由周期性载荷以及由瞬态载荷激励带来的NVH问题突出。特别是混合动力传动系统NVH开发面临更大的挑战。

    解决方案：
        利用Simcenter  Amesim software 建立了传动系统NVH开发仿真分析体系，包括传动系模态分析，传动系减震与Rattle风险分析，传动系瞬态NVH问题分析以及纯电动工况下传动系NVH问题分析。面对复杂的传动系统，零部件组成多，对标难度大，系统仿真工具可以考虑全面的影响因素。

    实施效果：
        某款搭载双离合变速箱轿车，三挡20kph时，20%油门tip-in工况，Clunk声音明显。建立传动系统系统仿真模型，进行了各种影响因素的灵敏度分析，发现发动机扭矩输出波动是影响Clunk噪声最主要来源。

企业背景介绍

        上汽集团创新研究开发总院定位于“技术创新、团队创业、个人成长”融合平台的创新研究开发总院，将瞄准数据决定体验，软件定义汽车”行业变革大趋势，全面整合旗下五大信息技术中心 (软件、人工智能、大数据、云计算、网络安全) 、乘用车技术中心、海外创新中心(英国、以色列、北美) 等优势资源，组建超万人规模自主研发人才队伍。

企业亟待解决的业务问题

传动系统NVH问题描述

        传动系统作为整车重要的系统部件，负责把发动机的动力传递给车轮，而动力总成本身就是复杂的系统，同时由于汽车传动系的子系统和零部件众多，结构复杂。意味着振动传递途径复杂。而旦通常还有主动减振的减振器存在，比如离合器，DMIF，液力变矩器里面也有一个减振器。因此，传动系NVH问题是非常常见的相互关联的系统性问题

        传动的传动系统NVH问题主要可以归结为周期性载荷激励引起的，以及瞬态载荷激励引起的。周期性载荷引起的NVH问题包括传动系扭振Rattle，Judder，Booming等问题;瞬态激励载荷容易引起Shuffle，Clunk，启动换挡冲击等NVH问题。

企业应用实践与探索

企业与西门子工业软件的合作历程:

        上汽集团创新研究开发总院从2015年开始使用Simcenter Amesim，积累了丰富的系统仿真经验并广泛的应用于车型的开发和创新工作。

解决方案实际应用情况与探索:

        某款搭载双电机混合动力变速箱的车型在全油门加速试验过程中发动机转速跑 飞停车后发动机无法启动，经拆解车辆发现，DMF法兰轴断裂。

        利用Simcenter Amesim建立整车系统模型，对该故障现象进行仿真模拟，发现主要是因为P1电机和P2电机的转速发生共振导致传动系统变形过大，前面的法兰轴断地

        重新对法兰轴的结构进行了优化设计，并且对P1电机和P2电机之间的连接进行优化设计，利用仿真和测试的结果表明，电机的共振现象被消除，最新设计的传动系统电机之间的振动关系如图，可以明显看到原来的大幅振动已经消失。

        利用系统模型可以从整体上对故障现象进行分析，快速找到问题根源，利用设计优化解决系统问题。

实施成效:

        上汽集团创新研究开发总院利用Simcenter Amesim建立传动系统仿真验训平台，开展模态分析，瞬态NVH问题分析，Rattle风险分析以及纯电动传动系统分析等内容，可以兼顾各种传动系统NVH问题。利用仿真与试验结果的相关性，进一步提高仿真模型的精度，为快速找到问题根源，提出最佳设计方案改进，提供技术指导。

实施企业反馈与点评:

        “Simcenter Amesim 作为一款综合的系统仿真工具，在传动系统NVH问题研究中起到很好的支持作用，结合多年来对各种实际车型传动系统问题的解决，我们觉得Simcenter Amesim可以帮助提高解决问题的效率，减少研发周期，成为工程师手中不可多得的实用T具。

张旭 高级主管工程师

上汽集团创新研究开发总院

未来合作期望:

        下一阶段，针对传动系统的NVH问题，可以考虑集成3D模型的能力，进一步提高传动系统NVH仿真的精度。