Getriebeheulphänomenen wird in der industriellen Praxis zum Teil noch immer ausschließlich mit Hilfe einer optimierten Verzahnungsauslegung zur Minimierung des Drehfehlers begegnet. Bei auffälligen Resonanzerscheinungen werden zudem Strukturoptimierungen am Getriebegehäuse und den Karosserieanbindungspunkten des Antriebsstrangs vorgenommen, ohne auf die internen Systemkomponenten verstärkt einzugehen. Zudem kann bisher die verlässliche Erkenntnis, dass zur Einhaltung akustischer Grenzwerte die Konstruktion nochmals überarbeitet werden muss, erst spät im Entwicklungsprozess während der akustischen Versuchsdurchführung an Prüfständen oder im Fahrzeug getroffen werden. Durch sogenannte Sekundärmaßnahmen, die typischerweise nicht unmittelbar das Anregungsverhalten oder die Dynamik des Antriebsstrangs, sondern den karosserieseitigen Transferpfad betreffen, kann eine Reduktion des Schalldruckpegels im Fahrzeuginnenraum in gewissen Grenzen erzielt werden. Dies ist zumeist weder aus ingenieurstechnischer Sicht noch aus Sicht steigender Entwicklungskosten als optimal zu bezeichnen. Basierend auf einem detaillierten Abgleich zwischen Experiment und Simulation, angefangen auf Einzelteilebene über die Baugruppenebene bis hin zur Methodenentwicklung der Validierung von nichtrotierenden Gesamtsystemen mittels künstlicher Anregung, werden in dieser Arbeit möglichst akkurate Simulationsergebnisse angestrebt, um die Auswirkung von akustischen Optimierungen innerhalb der Simulationsumgebung realitätsnah vorherzusagen. Schließlich wird ein Prozess vorgeschlagen, der eine getriebeinterne Transferpfadanalyse zur Identifikation sensitiver Körperschallpfade vorstellt. Mit dieser Methode wird aufgezeigt, dass es möglich ist, akustische Schwachstellen auf der Antriebsstrangseite vorherzusagen. Dabei kann zum einen akustisches Optimierungspotenzial des Welle-Lager-Systems abgeleitet werden, zum anderen werden auch die aktuellen Möglichkeiten und Grenzen der Verfahren beleuchtet.:Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Formelzeichen und Abkürzungen
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Getriebeakustik – Einflussgrößen und Begrifflichkeiten
2.1.1 Verzahnungsanregung von unter Last stehenden Zahnrädern
2.1.2 Verzahnungsinduzierte Körper- und Luftschallweiterleitung in Fahrzeugen
2.1.3 Maßnahmen zur Reduktion von Körperschallpfaden
2.2 Strukturdynamische Analysemethoden in der Getriebeakustik
2.2.1 Numerische Modalanalyse
2.2.2 Experimentelle Modalanalyse und Betriebsschwingformanalyse
2.2.3 Unkonventionelle Methoden zur Erregung von Bauteilstrukturen
2.2.4 Computerunterstützte Modellanpassung
2.2.5 Transferpfadanalyse
2.3 Getriebesimulation
2.3.1 Getriebetypische Kontaktmodellierung
2.3.2 Finite-Element-Modellierung und Reduktionsverfahren
2.4 Fazit
3 Zielsetzung und Vorgehensweise
4 Methoden zur Analyse von Getriebekomponenten
4.1 Verzahnungsanalyse
4.2 Strukturdynamische Untersuchungen an Einzelteilen
4.3 Strukturdynamische Untersuchungen an Baugruppen
4.4 Verhalten von Wälzlagern
4.5 Fazit
5 Methode zur Gesamtsystemvalidierung
5.1 Modellierung des Getriebesystems mit Prüfstandsanbindung
5.2 Getriebeinterne Anregung mittels Zahnaktor
5.2.1 Voruntersuchungen
5.2.2 Implementierung einer torsionalen Anregung in Frontgetrieben
5.2.3 Simulative und experimentelle Untersuchungen
5.3 Fazit
6 Getriebeinterne Transferpfadanalyse
6.1 Identifikation sensibler Körperschalltransferpfade
6.2 Optimierungsansätze
6.3 Fazit
7 Zusammenfassung und Ausblick
8 Literaturverzeichnis / Gear whine phenomena are typically mitigated by optimising gear design to minimise Transmission Error. Additionally, structural optimisations on the gearbox housing and on the gearbox-to-chassis mounts may be conducted most likely without a detailed consideration of internal components‘ dynamics. Moreover, it is not unusual that in the final stages of drivetrain developments when the gearbox is tested on test benches or in vehicles NVH targets are not met. The countermeasures applied often do not alter the source of excitation nor the dynamics of the drivetrain at this stage, but the vehicle transfer paths through the chassis. Thus, sound power level reduction may be exclusively limited to vehicle transfer path improvements. In most cases this is not regarded as an optimal solution neither from an engineering perspective nor from the commercial point of view due to increased development costs. Based on detailed correlation activities where simulation has been run against measurement the work strives to achieve accurate gearbox NVH predictions to forecast more realistically the effect of design optimisations. The correlation approach starts on single component level moving on to sub-assembly level and finally up to the development of a method which is able to artificially excite the entire but non-rotating drivetrain. After various successful correlation studies, a process has been elaborated which proposes a gearbox internal transfer path analysis to identify potentially critical structure-borne noise paths. The method illustrates the capability of successfully predicting weak spots at the active side of a drivetrain early in the development process. Additional room for improvement can be derived when implementing this method by considering the rotating components of a drivetrain such as gear blanks, shafts and bearings.:Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Formelzeichen und Abkürzungen
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Getriebeakustik – Einflussgrößen und Begrifflichkeiten
2.1.1 Verzahnungsanregung von unter Last stehenden Zahnrädern
2.1.2 Verzahnungsinduzierte Körper- und Luftschallweiterleitung in Fahrzeugen
2.1.3 Maßnahmen zur Reduktion von Körperschallpfaden
2.2 Strukturdynamische Analysemethoden in der Getriebeakustik
2.2.1 Numerische Modalanalyse
2.2.2 Experimentelle Modalanalyse und Betriebsschwingformanalyse
2.2.3 Unkonventionelle Methoden zur Erregung von Bauteilstrukturen
2.2.4 Computerunterstützte Modellanpassung
2.2.5 Transferpfadanalyse
2.3 Getriebesimulation
2.3.1 Getriebetypische Kontaktmodellierung
2.3.2 Finite-Element-Modellierung und Reduktionsverfahren
2.4 Fazit
3 Zielsetzung und Vorgehensweise
4 Methoden zur Analyse von Getriebekomponenten
4.1 Verzahnungsanalyse
4.2 Strukturdynamische Untersuchungen an Einzelteilen
4.3 Strukturdynamische Untersuchungen an Baugruppen
4.4 Verhalten von Wälzlagern
4.5 Fazit
5 Methode zur Gesamtsystemvalidierung
5.1 Modellierung des Getriebesystems mit Prüfstandsanbindung
5.2 Getriebeinterne Anregung mittels Zahnaktor
5.2.1 Voruntersuchungen
5.2.2 Implementierung einer torsionalen Anregung in Frontgetrieben
5.2.3 Simulative und experimentelle Untersuchungen
5.3 Fazit
6 Getriebeinterne Transferpfadanalyse
6.1 Identifikation sensibler Körperschalltransferpfade
6.2 Optimierungsansätze
6.3 Fazit
7 Zusammenfassung und Ausblick
8 Literaturverzeichnis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:32585 |
| Date | 23 January 2019 |
| Creators | Schmitt, Carsten |
| Contributors | Drossel, Welf-Guntram, Drossel, Welf-Guntram, Ihlenfeldt, Steffen, Technische Universität Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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