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MAPLESOFT

主要汽車製造商雷諾汽車利用Maple解決了發動機噪音和振動問題。

主要汽車製造商雷諾汽車利用Maple解決了發動機噪音和振動問題。
發動機的停止涉及若干發動機部件。當發動機減速時,這些部件會產生噪音和振動,從而造成部件損壞。雷諾汽車的研發經理Jean-Louis Ligier及其小組的任務是確定一個容積為2.2公升的4缸渦輪式柴油機中的噪音和振動源。他們發現,Maple™是模擬該發動機並確定不必要噪音來源的最有效的工具。更重要的是,他們還利用Maple確定了該問題的解決方案。

擁有機械工程學博士學位的Ligier,使用Maple已經20多年了。他在多個應用研究專案中使用過這個軟體,如變速箱部件中的時變熱分析,發動機摩擦優化及振動分析。他已經在雷諾汽車工作12年多,主要負責處理發動機部件的熱性能和機械疲勞,並為其確定新的模擬方法。他採用Maple的主要目的是為了編寫出輕鬆控制發動機部件的各種方程。

在創建各種部件的數學模型時,可採用不同的軟體。Ligier通過其經驗發現,Maple是完成其任務最簡單、最快捷的軟體。他說:“同其他軟體相比,Maple能夠在數小時內完成其他軟體需要數天才可完成的運算,它的自然數學符號讓我可以進入方程,就像我在用手寫方程一樣。我可以進行符號計算,所以可以完成其他軟體不可能實現的最佳方案,且結果非常精確。”

發動機速度降低時,會產生多種機械共振。如果發動機內運動過多,不僅會使部件產生噪音,擾亂司機,而且還會導致過早磨損。該研究的目的在於類比並瞭解各種振動的原因。模擬的發動機為雷諾汽車拉古那(Laguna)汽車生產線上的4汽缸發動機。發動機模型為5個微分方程組成的一個體系,著重於曲軸、雙品質飛輪(DMF)、以及整個動力傳動裝置。根據這些方程式,Ligier可以估算發動機減速過程中所產生振動的水準。繪製出模擬結果之後,可以明顯看到,振動主要是由雙品質飛輪(DMF)內部的震動產生的。為解決這一問題,他採取了一個非常簡單的解決方案,該方案涉及在減速過程中調節進氣。

發現問題的癥結所在之後,為雷諾帶來了相當大的成本節約收益,因為這意味著可以通過一個簡單的解決方案解決問題——只需根據需要稍微改裝一下發動機即可。

通過分析模擬結果,Ligier將噪音降低了30%。通過在Maple中類比發動機,他可以分析符號方程,從而可以對該系統有更深入的瞭解,並描繪出數位結果,確定不必要振動的位置。使用Maple,可以讓他在一天之內創建並運行模型,這極大地節約了時間。而其他軟體需要一周多的時間才可完成同一任務。Ligier總結道:“我使用Maple已經20多年了。我一向很欣賞它簡單的操作使用方法和強大的功能。其進行符號及數位運算的能力,極大地節約了我的時間,讓我可以在一天之內得出結果,而不必像使用其他軟體那樣花費掉幾周的時間。”
 

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