Att hantera extremt krävande kvalitets- och prestandamål tillhör vardagen på italienska Automobili Lamborghini, ett av världens mest prestigefyllda sportbilsmärken. Dessa superbilar är byggda för att imponera. Förutom en fantastisk design, sportig körupplevelse och en kraftfull ”spark” när man trycker på gasen, förväntar sig kunderna också att höra märkets karaktäristiska ljud när alla hästkrafter släpps lösa. Att kombinera dessa förutsättningar är en utmaning.
Även om den kraftfulla drivlinan innebär stora vridkrafter, kräver en stabil körning och manövrering ett styvt chassi, så måste konstruktörerna säkerställa att det inte upplevs som missljud och att bilens ljudnivå uppfyller alla lagkrav.
Giacomo Papotti och Claudio Manzali, forskningsingenjörer på Lamborghinis transmissionsavdelning, fick på nära håll ta del av komplexiteten i motstridiga mål i samband med konstruktionen av drivlinan hos Lamborghini Aventador LB 700-4.
– Även det oljud som kan störa föraren måste undvikas, säger Papotti. Våra testförare upplevde ett dovt buller från drivlinan och ett klickande ljud från växellådan när prototyperna testades under utvecklingsfasen. Det traditionella sättet att lösa sådana problem var genom att addera vikter för att förändra egenfrekvensen, eller genom att förstärka styvheten hos fästena.
– Men att öka vikten måste förstås alltid undvikas, och det finns en risk för att nya resonanser då dyker upp. Den här manuella processen kräver mycket upprepningar och är därför mycket tidskrävande. Vårt uppdrag var att hitta en effektiv simuleringsprocess för att upptäcka orsaken till missljud och hitta optimala lösningar.
Insikt genom snabb och korrekt modellering
Lamborghini har länge varit en nöjd användare av mjukvaran LMS Test.Lab. Man beslutade sig därför för att använda mjukvaran LMS Imagine.LAB Amesim, som också kommer från produktlivscykelhantering (PLM) specialisten Siemens PLM Software. LMS Amesim användes för att utvärdera vibrationer orsakade av vridmomenten i drivlinan som fortplantades till cylindertrycket. Lamborghinis konstruktörer är särskilt nöjda med effektiviteten, skalbarheten och tillförlitligheten hos LMS Amesim.
– Färdigförpackade komponenter underlättar mycket vid modelleringen av komplexa dynamiska system, säger Papotti. Den modulära uppbyggnaden av programvaran gör det möjligt att skapa modeller med en komplexitet likvärdig med de körupplevelser som föraren söker. Tack vare de detaljerade modelluppsättningarna, kan konstruktörer på ett effektivt sätt skapa modeller som simulerar beteendet i verkligheten.
– Under simuleringen, kunde några sekundära variabler, såsom rotationshastigheten av växellådans axel, lyckosamt korreleras med mätningarna. Det visar att vi kan lita på att modellen stämmer.
Att generera en korrekt modell på ett snabbt och enkelt sätt är en styrka hos LMS Amesim. Hela simuleringsmodellen för hur vridkrafterna agerar på drivlinan kan skapas genom att använda färdiga komponenter från biblioteket för drivlinor, liksom via ett fåtal komponenter från biblioteken för mekanisk konstruktion och för signalstyrning.
– Byggandet av modellen var mycket enkel eftersom alla byggstenar redan fanns där, säger Manzali. Bara runt 25 procent av vår tid behövdes för modellering. Resterande 75 procent var kalibreringsarbete och att definiera alla parametrar. De flesta av dessa fann vi genom tester. Det var bara undantagsvis som vi behövde uppgifter från leverantörerna. Data kunde lätt kopplas till våra LMS Amesim modeller.
Trots att modellen var enkel att bygga kunde LMS Amesims simuleringsmodeller ge Lamborghini den kunskap som krävdes för att lösa missljudsfrågorna mer effektivt än på det traditionella viset.
– Alla parametrar kan analyseras under simulering, säger Papotti. Batchsimulering innebär att vi kan producera grafer för beräknade värden utifrån de olika parametrarna. Detta säkerställer snabb, enkel och detaljerad inblick i systemets dynamiska beteende. Det effektiva arbetsflödet utgör ett tydligt mervärde till vår process och sparar mycket tid. Vi kan ge mer exakta anvisningar till våra leverantörer och gör att vi slipper tillverka faktiska komponenter om och om igen. Vi har verkligen lyckats med att utvärdera många fler möjligheter på kortare tid genom att använda LMS Amesim.
Framtidens verktyg
Genom den framgångsrika starten planerar Lamborghinis ingenjörer att fortsätta använda LMS Amesim. Både modellen och resultatet har anammats av hela forsknings- och utvecklingsavdelningen på Lamborghini.
– Att ha tillgång till en komplett simuleringsmodell av drivlinan ger ett enormt mervärde till utvecklingsarbetet, säger Manzali. Det ger oss möjlighet att enkelt utvärdera förändringar i basmodellen och kan plockas fram så snart marknads- eller lagkrav kräver det av oss.
Den verkliga nyttan i LMS Amesim visas genom hur lätt det är att utvärdera olika körförhållanden, mjukvaruförändringar eller förändringar i tillverkade komponenter, till och med olika konfigurationer; samt genom hur snabbt dessa modifierade modeller ger oss rätt resultat och tendenser.
