14
OR2: A Software Portfolio for NVH Optimization of Gearboxes Giorgio Dalpiaz [email protected] Engineering Department – University of Ferrara, Italy Scientific Director in MechLav - Advanced Mechanics Lab – Ferrara Technopole

OR2: A Software Portfolio for NVH Optimization of Gearboxes · NVH Metrics: Loudness Sharpness Roughness Impulsiveness Sound quality of Modulation index gearboxes by using

Embed Size (px)

Citation preview

OR2: A Software Portfolio for NVH Optimization of Gearboxes 

Giorgio [email protected] Department – University of Ferrara, ItalyScientific Director in MechLav - Advanced Mechanics Lab – Ferrara Technopole

A Software Portfolio for NVH optimization of gearboxes 

Parametric FE model of gearboxes

Parametric LP model of gearboxes

BE model of gearboxes

Sound Quality Analysis of gearboxes

Gear and Shaft vibration in operating conditionVariable forces on bearings and casing

Natural frequency of casingCasing vibration in operating condition

Acoustic comfort metrics

Acoustic radiation

Parametric LP model of gearboxes> rotating components (gears and shafts)

• Low number of DOFs

• LP non‐linear model

• Inertia/stiffness/damping

• Variable meshing stiffness

• Profile errors• Backlash• Bearing 

stiffness

Estimation of variable forces on bearing and casing

Parametric FE model of gearboxes > casingMetodology for FE analysis of gearboxes. Example on parallel gearbox 

and worm gearbox 

Parametric CAD model 3D FE model

Validated FE model

Experimental validation

Mesh Dimension:10 mm5 mm2,5 mm

1,5 mm (Err% < 5%)1,125 mm

Parametric FE model of gearboxes – Modelling 

Parametric FE model of gearboxes – Modelling 

Parametric FE model of gearboxes – Validation 

Validation based on experimental modal analysis

Parametric FE model of gearboxes – Validation 

8000.000.00 500.00 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 3500.00 4000.00 4500.00 5000.00 5500.00 6000.00 6500.00 7000.00 7500.00Hz

1000.00

0.01e-3

0.10e-3

1.00e-3

0.01

0.10

1.00

10.00

100.00

0.04e-3

0.30e-3

3.00e-3

0.03

0.30

3.00

30.00

300.00

Log

g/N

180.00

-180.00

Phas

250.00 750.00 1250.00 1750.00 2250.00 2750.00 3250.00 3750.00 4250.00 4750.00 5250.00 5750.00 6250.00 6750.00 7250.00 7750.00

3971.92 4902.711709.13 4357.072126.38

FRF 61109000b:45:-Z/61109000b:49:+Z

FRF 61109000b:45:-Z/61109000b:49:+Z

Parametric FE model of gearboxes – Validation 

Validation based on MAC on entire gearboxes

Natural mode shape

BE model of gearboxes BEM indirect

OA:73.8 dBOA: 74.4 dB

3000 rpmPoint B*Validated BE model:

Guidelines for acoustic radiation reduction in gearboxes

Sound Quality Analysis of gearboxes

Results of BE model or experimental data Matlab/Octave

NVH Metrics: LoudnessSharpnessRoughnessImpulsivenessModulation indexSound quality of 

gearboxes by using numerical or experimental data

0 14s

Rea

lac

um

0 14s

Rea

las

per

Sharpness

Roughness

Conclusions: A Software Portfolio for NVH Optimization of Gearboxes 

Parametric FE model of gearboxes

Parametric LP model of gearboxes

BE model of gearboxes

Sound Quality Analysis of gearboxes

Gear and Shaft vibration in operating conditionVariable forces on bearings and casing

Casing vibration in operating condition

Acoustic comfort metrics

Acoustic radiation

Conclusions

• Software portfolio for NVH optimization of gearboxes:• FE modelling• LP modelling• BE modelling• Sound quality analysis

• All the tools have been experimentally assessed

• The methodology can be applied to every gearboxes

Thanks for your kind attention

Giorgio Dalpiaz

Engineering Department – University of Ferrara, Italy

Scientific Director in MechLav - Advanced Mechanics Lab – Ferrara Technopolewww.unife.it/tecnopolo/[email protected]: +39 0532 974883Mobile: +39 328 8606250