Меньше шума и вибраций — больше комфорта на дороге

 

Многие из нас помнят, как в детском возрасте гордились умением ездить на велосипеде. Со временем подрастающее поколение пересаживается с простых велосипедов на многоскоростные, а затем, когда позволит возраст, — на автомобили.

В транспортных средствах широко используются зубчатые передачи. Интересно, кто впервые начал их применять? Историки считают, что механизмы, передающие вращение, изготавливались еще в XXVII веке до нашей эры: до нас дошли сведения об их использовании в колесницах в древнем Китае. Древние греки, в том числе Аристотель, также писали о прообразах современных зубчатых колес. В 50 году нашей эры греческий математик и механик Герон Александрийский стал первым, кто в ясных терминах изложил элементы теории зубчатых передач.

 

 

Зубчатые передачи — это механизмы, в которых два подвижных звена являются зубчатыми колесами и находятся в состоянии зацепления. Вращение ведущего колеса передается ведомому. Зацепление между сопряженными зубьями должно быть плавным, однако из-за производственных ограничений фактические размеры основных шагов ведущего и ведомого колес различны.

Это приводит к ударам, когда зубья входят в зацепление. На слух такие удары воспринимаются как повышенный шум или даже стук. У всех, кто находится в транспортном средстве, стук и сопровождающие его вибрации вызывают раздражение. Подобный шум и вибрации становятся особенно заметны, в частности, на низких или холостых оборотах у дизельных транспортных средств (автобусов, грузовиков), стоящих в пробке.

 

 

Для более плавной передачи мощности в двигателях используют маховики. В последнее время защита трансмиссии от вибраций, исходящих от двигателя, осуществляется с помощью двухмассовых (их еще называют двухсекционными) маховиков. Это увеличивает момент инерции трансмиссионного вала и снижает степень вибрации как на холостом ходу, так и в движении.

 

Как правило, шум зубчатых колес количественно оценивается по амплитудам угловых ускорений коленчатого вала. На примере нашей модели концепт-кара «Bleu» мы хотим продемонстрировать, как можно смоделировать описанную задачу в продукте SIMULIA Simpack.

 

 

Специалисты построили виртуальную модель Bleu и провели для нее несколько быстрых проверок целостности, чтобы проконтролировать достоверность рабочих данных и результатов. Затем модель была помещена на виртуальный испытательный стенд для исследования процесса набора скорости. Исходными условиями в задаче служили такие параметры, как начальная и конечная скорости коленчатого вала, продолжительность разгона, габариты стенда и т.д. Анализ работы двигателя выполнялся на основе спектров собственных колебаний маховика, нагрузок на подшипники, расположения подвески и угловых ускорений коленчатого вала.

 

 

Была проведена оптимизация инерционных характеристик дисков двухмассового маховика. Жесткость пружины кручения инженеры подобрали таким образом, чтобы избежать вхождения в резонанс. Угловые ускорения снизились на 34%, что было признано успешным результатом.

Снижение уровня вибрации делает поездку намного более комфортной для водителя и пассажиров.

С нашими решениями Vehicle Dynamics для динамического моделирования транспортных средств можно ознакомиться по адресу https://www.3ds.com/products-services/simulia/solutions/transportation-mobility/vehicle-dynamics-performance/