advanced simulation technologies GETRIEBESIMULATION ZUR OPTIMIERUNG DES ANTRIEBSSTRANGS Die Anforderung, CO2-Emissionen und Verbrauch durch Optimierung des Gesamtsystems zu reduzieren, der vermehrte Einsatz unterschiedlicher Getriebetypen und der Trend hin zur Elektrifizierung machen es in zunehmendem Maße notwendig, das Getriebe neben der Basisauslegung in der Konzeptphase auch in der Designphase im Detail zu analysieren. F O C U S 2 1 > Getriebeakustik – Einfluss von Rasseln und Heulen auf den Luftschall ANFORDERUNGEN AN DIE SIMULATION Aktuelle Entwicklungen im Bereich des Verbrennungsmotors zur Erreichung eines geringeren Verbrauchs und weniger CO2-Emissionen beeinflussen auch das Getriebe. Downsizing und Downspeeding bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistung führen etwa zu höheren Anregungen und Drehungleichförmigkeiten, die zum Teil auch ins Getriebe übertragen werden – mit potentiell negativer Auswirkung auf die Getriebeakustik. Daher ist es erforderlich, die Wechselwirkungen des Teilsystems – Getriebe im Verbund mit dem Verbrennungsmotor und dem restlichen Antriebstrang – berechnen und optimieren zu können. Zusätzlich zur Strukturdynamik ist dabei die Reibung inklusive hydrodynamisch bedingter Widerstände zu berücksichtigen. KOMBINIERTER MBD/CFD WORKFLOW Für diese Engineering-Aufgabe hat AVL die Strukturdynamik Software AVL EXCITE™ um weitere Modelle für Getriebe- und Antriebstrangkomponenten ergänzt. Dazu gehören Kupplung, Zweimassenschwungrad und Drehmomentwandler. Für den Verzahnungskontakt stehen dabei unterschiedliche Modellierungstiefen bis hin zu einem dreidimensionalen Kontaktmodell für Stirnradverzahnungen, das den Evolventen-Kontakt mit Profilmodifikationen und Verzahnungsfehler abbildet, zur Verfügung. Das Anwendungsspektrum für Getriebe – als Teilsystem, gekoppelt mit dem Verbrennungsmotor oder dem gesamten Antriebstrang – umfasst die Untersuchung des dynamischen Verhaltens bei stationären und nicht-stationären Betriebszuständen, die detaillierte Ermittlung aller mechanischen Verluste, Dauerfestigkeit von Komponenten und die Getriebeakustik. Eine effiziente Schallabstrahlungsberechnung unterstützt die Bewertung spezifischer akustischer Phänomene wie Getriebeheulen und -rasseln auf Basis von Luftschallergebnissen. Ergänzt wird der Workflow mit der CFD Software AVL FIRE™ zur Berechnung von hydrodynamischen Verlusten, welche durch Planschen rotierender Bauteile im Öl und Ölnebel verursacht werden. Zusammen mit den mechanischen Verlusten aus der AVL EXCITE™-Rechnung ermöglicht dies die Beurteilung der Effizienz unterschiedlicher Ausführungsvarianten und dient als Input für weiterführende Berechnungen von Kraftstoffverbrauch und Fahrzeugwärmemanagement. Aus den Ergebnissen der CFD-Simulation wird auch das hydrodynamisch bedingte Schleppmoment, ein wesentlicher Einflussparameter auf das Getrieberasseln, ermittelt und als Randbedingung in der Simulation mit AVL EXCITE™ verwendet. In dieser Kombination bietet die Simulationslösung von AVL alle Werkzeuge, um in der Designphase die optimale Konfiguration hinsichtlich Effizienz, Gewicht und Akustik zu finden. <
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