变速箱开发业务挑战

第一时间设计创新变速箱 

应对日益复杂和多样化的市场和OEM需求 

简化设计流程，更有效地管理成本和延迟 

成功的关键

实施多学科工程仿真和测试方法 

预测变速器在整个产品生命周期中的实际行为 

在更短的时间内设计满足OEM要求的变速箱 

快速测试不同的配置，以平衡性能，舒适性和能源效率 

主要成果

将润滑回路设计时间从数月缩短至数周 

更好地优化在所有运行条件下润滑liuliang 

更好地控制噪音和振动 

减少测试阶段时间 

主题：PUNCH powerglides使用Simcenter系统仿真和Simcenter测试软件开发高性能自动变速器 

在全球化的背景下，汽车市场正在迅速发展。市场转型涉及市场参与者的重大变化。整车厂(OEM)正专注于集成和设计问题，而供应商则有责任开发可靠、节能、成本优化的子系统，以满足雄心勃勃的舒适性和驾驶性能目标，同时适应当地市场的需求。

PUNCH powerglide是这些供应商之一，承担开发动力传动部件的挑战，将卓越的性能和燃油消耗效率结合起来。PUNCH powerglide是一家拥有50多年设计，开发和生产自动变速器专业知识的创业公司。它还在世界各地生产和供应其他汽车零部件，如齿轮，车削零件，载体，离合器，鼓，棱柱零件和轴。斯特拉斯堡技术中心(STC)拥有研发(R&D)部门，负责设计和开发新的变速器及其定制版本。在超过15年的设计过程中，PUNCH powerglide一直在尝试一种将仿真和测试解决方案相结合的方法。通过在开发的早期阶段使用这些解决方案，公司可以研究复杂的系统和架构，扩展传统的设计验证并减少试验样件的数量。通过使用测试和仿真软件，该公司的预测工程分析流程简化了产品设计过程，同时在更短的时间内提供质量，稳健性和性能。PUNCH powerglide开发的六速自动变速箱专为后轮或四轮驱动车辆设计，包括标准版本(选配启停功能)和混合动力版本。

“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

优化传输损耗和舒适性  

为了设计一款能在能源效率和舒适性之间达到zuijia平衡的变速器，必须特别关注换挡和燃油经济性。在自动变速器内部，轴和离合器盘之间的大量摩擦是不可避免的，特别是在换挡时这种摩擦导致能量损失，从而导致更高的燃料消耗。对于所有汽车制造商来说，这都是一个关键的工程挑战，因此减少摩擦对任何变速器制造商来说都至关重要。关键参数是各部件的润滑(油liuliang)，以减少摩擦，但往往过多的油liuliang会增加而不是减少摩擦。因此提供零件所需的确切数量的油，以减少Zui小的摩擦损失，并减少润滑所需的泵功率是主要的工作目标。为了快速实现旋转部件接口的油liuliang的良好平衡，PUNCH powerglide使用Simcenter Amesim软件进行系统仿真，该软件来自西门子数字工业软件公司的Simcenter产品组合。 

Simcenter产品组合结合了1D、3D仿真(CAE)和测试解决方案，有助于在整个产品生命周期内预测产品性能。使用Simcenter Amesim, PUNCH powerglide可以评估其润滑系统与温度、速度和齿轮的关系。根据所要优化的运行条件，在旋转部分平衡liuliang，从而减少传动部件之间的摩擦。为每个部件界面确定的liuliang成为计算节省能量的传动阻力扭矩模型的输入。“在我们在工艺中使用此项仿真技术之前，润滑回路的设计需要几个月的时间，并且需要许多昂贵的样件。使用Simcenter Amesim，工作可以在四到五周内完成，该软件可以更jingque地优化任何运行条件下每个部件所需的liuliang，”PUNCH powerglide的仿真工程师Michel Vincent解释说。 

使用系统仿真软件，PUNCH powerglide工程师还可以在换挡阶段jingque地对液压系统(阀门、活塞、泵)进行建模。他们重现了在测试阶段观察到的一些振荡，以确定在许多驾驶条件下对换挡舒适性的影响。

在与测试结果的相关性分析后，他们能够通过实验设计(DOE)方法了解每个参数的影响和作用，并且还可以定义离合器的主压力输入和输出端的可接受的波动量级。“将Simcenter Amesim模型与测试结果相关联，并使用实验设计技术，使我们能够在没有大量测试的情况下解决问题，”Vincent解释说。

这种方法使PUNCH powerglide更容易、更快地找到解决方案，以tigao换档质量，Zui大限度地减少摩擦，从而缩短产品的开发周期。Vincent说:“Simcenter Amesim是在概念阶段使用的。同样的变速器存在几个概念方案，通过系统仿真，我们能够对它们进行比较，从而在开发过程中赢得时间。”

“ 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

通过降低振动达到整车厂目标 

为了以减少的燃料消耗量优化发动机的性能，汽车公司正在寻求小型化发动机。减小尺寸增加了来自发动机的驱动扭矩的波动幅度。PUNCH powerglide希望降低这些波动，以满足整车制造商的振动目标，并提供高质量的变速箱。为此，PUNCH powerglide工程师依靠Simcenter Amesim进行噪声和振动研究。 他们试图理解和分析每个客户应用中驱动扭矩产生的扭转振动。通过Simcenter解决方案，PUNCH powerglide工程师可以对每个客户特定的汽车发动机进行建模，并准确预测从发动机到自动变速器的驱动扭矩波动。Vincent说:“由于车辆重量或驱动扭矩等参数总是不同的，我们会对每个新客户的产品进行扭转振动分析。” 该公司还利用Simcenter Amesim对汽车传动系统进行了建模和仿真，以便监测从变速器到车轮的振动影响。 Vincent说:“根据汽车传动系统的惯性/刚度模型和通过驱动扭矩再现的发动机振动，Simcenter Amesim可以帮助PUNCH powerglide在开发过程的早期选择合适的扭转振动减振器。”为了减少这些振动，在变速器入口放置了一个可调的阻尼器并进行了参数化。然后根据客户的需求对阻尼器进行调整。通过使用Simcenter Amesim模型，PUNCH powerglide能够研究shudder, rattle noise and booming noise等现象，并定义正确的阻尼，以避免传动系统中的各个位置发生共振。该公司还通过了解自动变速器组件对不同振动的反应，节省了开发过程中的时间。“PUNCH的Zui终目标是通过Simcenter Amesim降低传动系统各处的振荡幅度。由于安装了减震器，发动机的振动可以减少。基于模型的系统工程是经济高效和快速开发的关键，”Vincent总结道。设计的Zui终选择需要通过样机的组装和测试进行试验和验证。PUNCH powerglide的噪声和振动部门团队通过是测试组件的声学特性和检查集成传动系统是否超过目标振动水平，确保始终满足客户的要求，。 随着全球化的影响，团队面临着新的挑战，PUNCH Powerglide的业务范围也扩展到欧洲的边界之外。Matthieu Hiard是PUNCH公司的NVH工程师，负责应对全球化的挑战。“我们越来越多地为亚洲客户服务，”Hiard说。“我们需要设计变速器，以优化新型车辆的声学和振动舒适性。为了tigao我们在多元文化环境中的交流水平，我们寻求新的、图形化的方式来分享信息和结果，例如展示工作变形（ODS）或扭转动画。我们的目标是更jingque地描述声学或振动问题的本质.”

在处理各种振动声学应用时，Hiard依赖于Simcenter SCADAS硬件和Simcenter Testlab软件数十年。 “Simcenter测试解决方案非常成熟和可靠。 如今，我们再也不会遇到使用这些工具的问题了。” “数据质量非常好，软件的数据处理速度也非常快。 该团队使用了几种前端设备:配备V12模块的Simcenter SCADAS 305以及两个用于现场和实验室测试的Simcenter SCADAS Mobile硬件设备。 通过Simcenter SCADAS，该团队可以同时获取振动和声学数据，并且通过CAN获得节气门位置信息。 “所有数据都逻辑地存储在一个中央存储库中，”Hiard说。“该软件可以很容易地获取分析所需的数据。然后高速处理采集到的数据。”Hiard补充道:“我们非常欣赏该软件的灵活性，例如在分析角度域的数据时，以及快速的后处理，这确实有助于我们在日常任务中tigao效率。对于声学分析，我们还使用音频回放和滤波等工具，这对于理解空气噪声如何影响声学舒适性非常有帮助。”

该团队还会用到Zui先进的Simcenter Testlab模态分析工具。例如，工程师们现在在Simcenter Testlab内部对所有加速计进行校准。Zui近，PUNCH powerglide被要求对一辆汽车的后门进行模态分析。“这对我们来说是一个相当不寻常的要求——我们通常只处理传动系统，”Hiard评论道。“有了Simcenter测试解决方案，我们能够提供快速响应并满足这些要求。这是我们的分析工具如何支持业务开发的一个例子。Simcenter Testlab具有非常详尽的功能。我们非常欣赏它的分析速度，它的易用性和它的功能，如活动图片，有助于在团队中有效地共享信息，”Hiard总结道。

03

以前所未有的速度开发创新变速箱

基于Simcenter Amesim模型的仿真和基于Simcenter Testlab测试的工程技术(都是Simcenter产品组合的一部分)的使用，有助于PUNCH powerglide更有效地开发其创新和复杂的产品，并更好地控制产品行为。

对变速器进行建模使PUNCH powerglide能够优化新的变速器设计，并从第一个样件开始解决正在开发的变速器中的问题。使用组合测试-仿真方法使团队能够比较模拟数据和测量数据，以获得zuijia结果。

与Simcenter合作设计的新型混合动力变速器6LP2就是这种创新方法的结果，使PUNCH powerglide成为开创性变速器的dingji供应商。 

“ 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

西门子Simcenter工程咨询部门将Simcenter产品和工程服务经验能够做到有机的结合，不断帮助用户在研发领域获得更大的价值，同时帮助我们的Simcenter产品不断tisheng，使产品在用户的实际工作中更加的实用，高效。

同时，西门子Simcenter工程咨询部门乐意参与到您的工程开发过程中，基于Simcenter产品为您提供更好的工程服务。