變速箱開發業務挑戰

第一時間設計創新變速箱 

應對日益復雜和多樣化的市場和OEM需求 

簡化設計流程，更有效地管理成本和延遲 

成功的關鍵

實施多學科工程仿真和測試方法 

預測變速器在整個產品生命周期中的實際行為 

在更短的時間內設計滿足OEM要求的變速箱 

快速測試不同的配置，以平衡性能，舒適性和能源效率 

主要成果

將潤滑回路設計時間從數月縮短至數周 

更好地優化在所有運行條件下潤滑liuliang 

更好地控制噪音和振動 

減少測試階段時間 

主題：PUNCH?powerglides使用Simcenter系統仿真和Simcenter測試軟件開發高性能自動變速器 

在全球化的背景下，汽車市場正在迅速發展。市場轉型涉及市場參與者的重大變化。整車廠(OEM)正專注于集成和設計問題，而供應商則有責任開發可靠、節能、成本優化的子系統，以滿足雄心勃勃的舒適性和駕駛性能目標，同時適應當地市場的需求。

PUNCH powerglide是這些供應商之一，承擔開發動力傳動部件的挑戰，將卓越的性能和燃油消耗效率結合起來。PUNCH powerglide是一家擁有50多年設計，開發和生產自動變速器專業知識的創業公司。它還在世界各地生產和供應其他汽車零部件，如齒輪，車削零件，載體，離合器，鼓，棱柱零件和軸。斯特拉斯堡技術中心(STC)擁有研發(R&D)部門，負責設計和開發新的變速器及其定制版本。在超過15年的設計過程中，PUNCH powerglide一直在嘗試一種將仿真和測試解決方案相結合的方法。通過在開發的早期階段使用這些解決方案，公司可以研究復雜的系統和架構，擴展傳統的設計驗證并減少試驗樣件的數量。通過使用測試和仿真軟件，該公司的預測工程分析流程簡化了產品設計過程，同時在更短的時間內提供質量，穩健性和性能。PUNCH powerglide開發的六速自動變速箱專為后輪或四輪驅動車輛設計，包括標準版本(選配啟停功能)和混合動力版本。

“Before we were using simulation in our processes, the design of the lubrication circuit took several months and required many costly   prototypes. With Simcenter  Amesim, the work is completed within four or  five weeks, and the software enables a more precise  optimization of the flow rate needed for each part in any  running condition.”

                                                                                                   

  ------------ Michel Vincent  

Simulation Engineer  

PUNCH Powerglide

01

優化傳輸損耗和舒適性  

為了設計一款能在能源效率和舒適性之間達到zuijia平衡的變速器，必須特別關注換擋和燃油經濟性。在自動變速器內部，軸和離合器盤之間的大量摩擦是不可避免的，特別是在換擋時這種摩擦導致能量損失，從而導致更高的燃料消耗。對于所有汽車制造商來說，這都是一個關鍵的工程挑戰，因此減少摩擦對任何變速器制造商來說都至關重要。關鍵參數是各部件的潤滑(油liuliang)，以減少摩擦，但往往過多的油liuliang會增加而不是減少摩擦。因此提供零件所需的確切數量的油，以減少Zui小的摩擦損失，并減少潤滑所需的泵功率是主要的工作目標。為了快速實現旋轉部件接口的油liuliang的良好平衡，PUNCH?powerglide使用Simcenter?Amesim軟件進行系統仿真，該軟件來自西門子數字工業軟件公司的Simcenter產品組合。 

Simcenter產品組合結合了1D、3D仿真(CAE)和測試解決方案，有助于在整個產品生命周期內預測產品性能。使用Simcenter?Amesim,?PUNCH?powerglide可以評估其潤滑系統與溫度、速度和齒輪的關系。根據所要優化的運行條件，在旋轉部分平衡liuliang，從而減少傳動部件之間的摩擦。為每個部件界面確定的liuliang成為計算節省能量的傳動阻力扭矩模型的輸入。“在我們在工藝中使用此項仿真技術之前，潤滑回路的設計需要幾個月的時間，并且需要許多昂貴的樣件。使用Simcenter?Amesim，工作可以在四到五周內完成，該軟件可以更jingque地優化任何運行條件下每個部件所需的liuliang，”PUNCH?powerglide的仿真工程師Michel?Vincent解釋說。 

使用系統仿真軟件，PUNCH powerglide工程師還可以在換擋階段jingque地對液壓系統(閥門、活塞、泵)進行建模。他們重現了在測試階段觀察到的一些振蕩，以確定在許多駕駛條件下對換擋舒適性的影響。

在與測試結果的相關性分析后，他們能夠通過實驗設計(DOE)方法了解每個參數的影響和作用，并且還可以定義離合器的主壓力輸入和輸出端的可接受的波動量級。“將Simcenter Amesim模型與測試結果相關聯，并使用實驗設計技術，使我們能夠在沒有大量測試的情況下解決問題，”Vincent解釋說。

這種方法使PUNCH powerglide更容易、更快地找到解決方案，以tigao換檔質量，Zui大限度地減少摩擦，從而縮短產品的開發周期。Vincent說:“Simcenter Amesim是在概念階段使用的。同樣的變速器存在幾個概念方案，通過系統仿真，我們能夠對它們進行比較，從而在開發過程中贏得時間。”

“ Simcenter Amesim is used in the concept   phase. Several concepts exist for the same transmission. By using system simulation, we are able to compare them and therefore gain time in the development process.

                                   

  ------------ Michel Vincent  

Simulation Engineer  

PUNCH Powerglide

02

通過降低振動達到整車廠目標 

為了以減少的燃料消耗量優化發動機的性能，汽車公司正在尋求小型化發動機。減小尺寸增加了來自發動機的驅動扭矩的波動幅度。PUNCH powerglide希望降低這些波動，以滿足整車制造商的振動目標，并提供高質量的變速箱。為此，PUNCH?powerglide工程師依靠Simcenter?Amesim進行噪聲和振動研究。 他們試圖理解和分析每個客戶應用中驅動扭矩產生的扭轉振動。通過Simcenter解決方案，PUNCH?powerglide工程師可以對每個客戶特定的汽車發動機進行建模，并準確預測從發動機到自動變速器的驅動扭矩波動。Vincent說:“由于車輛重量或驅動扭矩等參數總是不同的，我們會對每個新客戶的產品進行扭轉振動分析。” 該公司還利用Simcenter?Amesim對汽車傳動系統進行了建模和仿真，以便監測從變速器到車輪的振動影響。 Vincent說:“根據汽車傳動系統的慣性/剛度模型和通過驅動扭矩再現的發動機振動，Simcenter Amesim可以幫助PUNCH powerglide在開發過程的早期選擇合適的扭轉振動減振器。”為了減少這些振動，在變速器入口放置了一個可調的阻尼器并進行了參數化。然后根據客戶的需求對阻尼器進行調整。通過使用Simcenter Amesim模型，PUNCH powerglide能夠研究shudder, rattle noise and booming noise等現象，并定義正確的阻尼，以避免傳動系統中的各個位置發生共振。該公司還通過了解自動變速器組件對不同振動的反應，節省了開發過程中的時間。“PUNCH的Zui終目標是通過Simcenter Amesim降低傳動系統各處的振蕩幅度。由于安裝了減震器，發動機的振動可以減少。基于模型的系統工程是經濟高效和快速開發的關鍵，”Vincent總結道。設計的Zui終選擇需要通過樣機的組裝和測試進行試驗和驗證。PUNCH?powerglide的噪聲和振動部門團隊通過是測試組件的聲學特性和檢查集成傳動系統是否超過目標振動水平，確保始終滿足客戶的要求，。 隨著全球化的影響，團隊面臨著新的挑戰，PUNCH?Powerglide的業務范圍也擴展到歐洲的邊界之外。Matthieu Hiard是PUNCH公司的NVH工程師，負責應對全球化的挑戰。“我們越來越多地為亞洲客戶服務，”Hiard說。“我們需要設計變速器，以優化新型車輛的聲學和振動舒適性。為了tigao我們在多元文化環境中的交流水平，我們尋求新的、圖形化的方式來分享信息和結果，例如展示工作變形（ODS）或扭轉動畫。我們的目標是更jingque地描述聲學或振動問題的本質.”

在處理各種振動聲學應用時，Hiard依賴于Simcenter?SCADAS硬件和Simcenter Testlab軟件數十年。 “Simcenter測試解決方案非常成熟和可靠。 如今，我們再也不會遇到使用這些工具的問題了。” “數據質量非常好，軟件的數據處理速度也非常快。 該團隊使用了幾種前端設備:配備V12模塊的Simcenter?SCADAS?305以及兩個用于現場和實驗室測試的Simcenter?SCADAS?Mobile硬件設備。 通過Simcenter?SCADAS，該團隊可以同時獲取振動和聲學數據，并且通過CAN獲得節氣門位置信息。 “所有數據都邏輯地存儲在一個中央存儲庫中，”Hiard說。“該軟件可以很容易地獲取分析所需的數據。然后高速處理采集到的數據。”Hiard補充道:“我們非常欣賞該軟件的靈活性，例如在分析角度域的數據時，以及快速的后處理，這確實有助于我們在日常任務中tigao效率。對于聲學分析，我們還使用音頻回放和濾波等工具，這對于理解空氣噪聲如何影響聲學舒適性非常有幫助。”

該團隊還會用到Zui先進的Simcenter Testlab模態分析工具。例如，工程師們現在在Simcenter Testlab內部對所有加速計進行校準。Zui近，PUNCH powerglide被要求對一輛汽車的后門進行模態分析。“這對我們來說是一個相當不尋常的要求——我們通常只處理傳動系統，”Hiard評論道。“有了Simcenter測試解決方案，我們能夠提供快速響應并滿足這些要求。這是我們的分析工具如何支持業務開發的一個例子。Simcenter Testlab具有非常詳盡的功能。我們非常欣賞它的分析速度，它的易用性和它的功能，如活動圖片，有助于在團隊中有效地共享信息，”Hiard總結道。

03

以前所未有的速度開發創新變速箱

基于Simcenter Amesim模型的仿真和基于Simcenter Testlab測試的工程技術(都是Simcenter產品組合的一部分)的使用，有助于PUNCH powerglide更有效地開發其創新和復雜的產品，并更好地控制產品行為。

對變速器進行建模使PUNCH powerglide能夠優化新的變速器設計，并從第一個樣件開始解決正在開發的變速器中的問題。使用組合測試-仿真方法使團隊能夠比較模擬數據和測量數據，以獲得zuijia結果。

與Simcenter合作設計的新型混合動力變速器6LP2就是這種創新方法的結果，使PUNCH?powerglide成為開創性變速器的dingji供應商。 

“ Simcenter portfolio solutions help   us in an early stage of the project,   especially to do early simulation   and give us indication for perform- ance and fuel economy”

-------Wolfgang De Loth  

Director Technical Center  

PUNCH Powerglide

西門子Simcenter工程咨詢部門將Simcenter產品和工程服務經驗能夠做到有機的結合，不斷幫助用戶在研發領域獲得更大的價值，同時幫助我們的Simcenter產品不斷tisheng，使產品在用戶的實際工作中更加的實用，高效。

同時，西門子Simcenter工程咨詢部門樂意參與到您的工程開發過程中，基于Simcenter產品為您提供更好的工程服務。