Simcenter 3D Solutions Motion TB 计算的结果由于转速参考问题无法计算waterfall

问题背景

使用Simcenter 3D Motion TransmissionBuilder进行变速箱动力学仿真，获取变速箱壳体所受到的振动载荷激励，用于变速箱的机械振动引起的辐射噪声分析。Simcenter 3D Motion后处理中提供了Waterall计算功能，用于对载荷进行阶次分析。当Motion动力学处理不当时，会造成waterall计算报错的问题，错误提示为输入参考转速不单调，造成waterfall无法计算，即使调整waterfall的转速容差到50%左右都无法解决此问题。而Motion中定义转速驱动明显为稳定升速激励。

问题原因分析

以只包含两轴的一级减速机构为例，在Motion TB中创建轴系及齿轮的动力学模型，定义变速箱壳体为柔性体，且壳体在实际悬置位置与大地通过衬套连接。两周通过轴承与变速箱壳体连接。在输入轴端利用Motionbody Driver单元施加转速激励，激励数据为（0s，0rpm）（5s, 6000rpm），在输出轴端施加恒定扭矩负载，数据为（0s, 0Nm）（0s, 150Nm）。转速激励曲线和扭矩负载曲线都是通过三次多项式方式插值，获取连续且二阶可导的曲线函数。

仿真完成后，以输入轴wmg为转速参考。计算轴承力的waterfall，会出现以上描述的报错信息。

分析原因：从waterfall计算的报错日志看是参考转速不单调导致无法计算。对输入轴的输入Rz方向激励为稳定激励，但由于输入轴与壳体采用轴承软连接方式，以及壳体本身在悬置连接到地面，这都会造成输入轴在输入端会有三方向的平动运动响应，而且还包含三个方向的角度运动存在；所以实际输入轴wmg为相对地面绝对系的转速幅值，并不是用户所定义的输入曲线，虽然总体上看是稳定升速曲线，但在微观上存在高频小幅波动，这就是造成转速不单调的根源，也是waterfall无法计算的原因。

解决方法

创建一个虚物体，作为运动传递功用，把转速激励加载到虚物体，然后虚物体再把转动传递给输入轴。具体要求如下：

1）虚物体通过旋转副与地面连接，只保留沿轴向Z的转动自由度；

2）虚物体与输入轴端面圆心位置施加z向转动约束，除此以外，x、y、z、Rx、Ry五个方向保持自由，虚物体不会改变输入轴自由度，且通过z向约束只传递z向扭矩，其余方向无力传递；

3）在虚物体与地面的旋转副上施加用户期望的角速度激励；

4）计算完成后以虚物体wmg作为参考转速输入，定义waterfall计算。

在Motion中的连接拓扑图如下。

在保证变速箱动力学建模准确的的情况下，虚物体Dummy body与输入轴之间在轴端面中心定义Fixed Joint，并去除掉12345方向约束，只保留6方向的转速约束。Dummy与大地之间在同样位置定义Revolute Joint，并在Joint上定义Joint driver，将角速度定义为转速激励曲线。

保持模型其他部分不变，计算完成后，以Dummy body的wmg作为转速输入参考就可以解决此问题。