Automobili Lamborghini использует Simcenter Amesim в разработке трансмиссии автомобиля Aventador LP700-4

Шум и звук – это не одно и то же

Достижение идеального качества и высочайших технических характеристик — ежедневная работа сотрудников компании Automobili Lamborghini, выпускающей одни из самых престижных итальянских спортивных автомобилей. Такие машины создаются, чтобы удивлять. Помимо великолепного внешнего вида и удовольствия от активного вождения, клиенты, нажимая на педаль газа, ожидают услышать столь характерный для этого бренда звук мощного двигателя. Выполнение сразу всех подобных требований оказывается непростой задачей. Высокая мощность привода приводит к появлению значительных крутильных усилий. Для обеспечения устойчивости и высокой управляемости требуется жесткая подвеска, поэтому инженерам приходится немало поработать над тем, чтобы звук не превратился в шум, а его громкость не превышала законодательные ограничения.

В ходе проектирования модели Lamborghini Aventador LB700-4 инженеры исследователи Джакомо Папотти (Giacomo Papotti) и Клаудио Манзали (Claudio Manzali) из отдела разработки трансмиссий столкнулись с взаимно исключающими требованиями.

«Даже небольшой шум, создающий дискомфорт для водителя, должен быть устранен, – говорит Папотти. — Когда мы испытывали опытные образцы, наши водители испытатели сообщали об оглушающем реве трансмиссии и стуках из коробки передач. Традиционный способ решения данной проблемы заключается либо в изменении массы деталей и узлов, что приводит к соответствующему изменению резонансных частот, либо в регулировке жесткости опор.

«Однако увеличение массы крайне нежелательно, так как возникает опасность появления резонансов на других частотах. В таких ситуация ручная отладка конструкции повторяется многократно, и на нее уходит очень много времени. Наша задача заключалась в подборе наиболее эффективного способа численного моделирования, позволяющего обнаружить основную причину возникновения шумов и устранить ее»

Ответы дает быстрое и точное моделирование

«После многих лет успешной эксплуатации системы LMS Test.Lab™, компания Lamborghini решила внедрить Simcenter Amesim™ —решение из пакета Simcenter™ от Siemens PLM Software. Решение Simcenter Amesim использовалось при анализе крутильных колебаний в трансмиссии, возникающих под воздействием давления в цилиндрах двигателя. Особенно большое впечатление на инженеров компании Lamborghini произвели высокая эффективность, масштабируемость и надежность Simcenter Amesim. Наличие библиотек деталей и узлов существенно упрощает моделирование сложных динамических систем, а модульная структура решения позволяет строить модели именно того уровня сложности, который требуется для изучения конкретного явления», — отмечает Папотти.

«Тщательно продуманные специализированные библиотеки помогают эффективно создавать модели, точно воспроизводящие реальное поведение конструкции. При моделировании выяснилось, что значения ряда зависимых переменных (в частности, скорость вращения вала коробки передач) отлично согласовывались с результатами измерений. Это дало нам полную уверенность в правильности модели».

Значительное преимущество Simcenter Amesim заключается именно в простом и быстром создании корректных моделей. Вся расчетная модель для анализа крутильных колебаний в трансмиссии создавалась из готовых элементов, представленных в библиотеках узлов трансмиссии. Затем добавлялись элементы из библиотек механических узлов и систем управления.

«Создать модель оказалось очень просто – все элементы уже были в наличии, – отмечает Манзали. Лишь четверть затраченного нами времени ушла на моделирование, а остальные 75 % — на отладку и определение значений всех параметров. Большинство величин были получены путем испытаний. Иногда мы используем данные от поставщиков. Они легко вносятся в модели, создаваемые в Simcenter Amesim».

Несмотря на относительную простоту создания модели, с ее помощью инженеры Lamborghini смогли провести расчеты и получить необходимую информацию для решения проблемы шума, причем сделать это удалось значительно эффективнее, чем традиционными методами.

«В процессе моделирования анализируется каждый параметр, – рассказывает Папотти. — Результаты расчетов в пакетном режиме представляются в виде графиков зависимостей расчетных значений от различных параметров. Таким образом можно легко и быстро получить подробную информацию о динамическом поведении системы. Это существенно удешевляет разработку и экономит нам немало времени. Мы даем поставщикам более точные указания и существенно сокращаем объем натурных испытаний. Нам удалось проанализировать больше вариантов конструкции за меньшее время».

Инструмент будущего

После первого успеха инженеры компании Lamborghini планируют продолжить работу с Simcenter Amesim. И модель, и результаты расчетов были безоговорочно приняты отделом исследований и разработок компании Lamborghini.

«Наличие полной модели трансмиссии приносит огромную пользу всей нашей работе, — считает Манзали. — Мы можем легко вносить в базовую модель различные изменения, продиктованные новыми требованиями рынка или регулирующих органов. Истинная ценность Simcenter Amesim состоит в том, насколько легко рассчитывать поведение трансмиссии на различных режимах движения, при внесении изменений в детали, узлы, или управляющие программы, даже при появлении принципиально новых вариантов конструкции. Измененные модели рассчитываются очень быстро, показывая точные результаты и направления улучшения конструкции».