구동계 시스템의 모델링과 NVH 해석

리커다인에서의 기어 모델링 방법

• RecurDyn을 이용한 다양한 기어 모델링 방법

 

 

기어박스 모델링

• 시스템 레이아웃

 

• 동역학 해석 조건

 

동역학 해석 결과

• STEP1. General Contact (Rigid)

• STEP 2. General Contact (Flexible)

• STEP 3. Involute Contact

• STEP 4. Meta Model (KISSsoft)

 

 

기어박스의 NVH해석

• 기어의 소음
  • 와인 소음 (Whine Noise)
    맞물린 기어쌍의 전달오차가 가진원으로 작용하며, 기어쌍의 맞물림 주파수(Gear Mesh Frequency)에 의해 공진이 일어나 발생하는 소음.
  • 래틀 소음 (Rattle Noise)
    시스템의 진동에 의해 기어 쌍의 충격에 의해 발생하는 소음. 기어의 백래시(Backlash)가 클수록 래틀 소음의 영향이 높음.
• 기어의 소음 원인
  • 기어의 물림율, 치 강성, 전달오차, 백래시 , 불평형 진량, 축 정렬불량, 시스템(하우징) 공진 등.
• 캠벨선도
  • NVH해석을 위해서는 주파수 도메인에서의 분석이 필요함.
  • 캠벨선도는 회전체를 포함하는 시스템에서 회전하는 속도에 따라 변화하는 진동 특성을 분석하는 방법
  • 회전체의 운전주파수와 시스템의 고유진동수가 교차되는 지점으로 위험속도를 확인할 수 있음.

• NVH해석에 동역학 해석이 필요한 이유
  • NVH해석을 위해서는 주파수 도메인에서의 분석이 필요한데 기어의 맞물림 주파수(GMF)를 예로 들어보면 정해석은 특정 구동속도에 대한 특성만 확인할 수 있지만 동해석은 초기속도부터 최종속도까지 전 구간의 진동 특성(sideband freq.)을 확인할 수 있음.
  • 불평형 질량, 축 정렬 불량 및 다양한 부하조건에 따른 시스템의 진동 특성의 확인.
  • 구동계와 연결된 시스템(하우징)의 공진 영향에 따른 진동 특성 확인.

• 기어의 전달오차
  • 기어쌍1에서의 전달오차 결과를 FFT를 통해 주파수 도메인으로 변환함.
  • GMF의 진동은 완전한 정현파가 아니므로 기본 주파수와 배수 성분인 하모닉 성분이 나타남.
  • 와인소음의 주 요인인 전달오차를 기어별 상대비교를 통해 소음발생의 상대적인 비교를 할 수 있음.

 

 

• 기어 박스 하우징의 고유진동수

 

• 캠벨선도 결과

 

 

• ERP (Equivalent Radiation Power) 분석
  • 유연체 바디의 법선(Normal)방향 속도 정보를 이용하여 소음이 발생하는 정도 및 발생하는 위치 예측 가능함.
  • 일반적으로 ERP를 최소화하면 모델의 진동 소음이 감소함.