Master's Thesis

Vibroacoustic Analysis of a Truck Transfer Case

Author of thesis: Ing. Adam Novák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Reviewer: Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis deals with the experimental determination of the vibro-acoustic response of a transfer case designed for a Tatra truck. The introductory part presents the classic concept of truck transmission system and the basic types of auxiliary gearboxes. Subsequently, the differences and individual components of the concept used in Tatra trucks are described. Furthermore, the main sources of vibration and noise in vehicle gearboxes are summarized, as well as the theoretical foundations for their measurement. The remaining part of the thesis is devoted to the transfer case itself. Firstly, its structural and frequency analysis is performed, followed by conducted technical experiments. Modal analyses of both the gearbox housing alone and the complete assembly are carried out using both experimental and computational approaches. Modal analyses are further supplemented by a vibro-acoustic analysis of the transfer case during operation. Based on the measured data, operating conditions that are critical in terms of the transfer case’s acoustic performance are identified. By evaluating these conditions, the dominant natural modes, their mode shapes, and thus the critical regions are determined. These findings can be further used to optimize the gearbox design, particularly its housing.

Keywords:

truck, transfer case, modal analysis, vibro-acoustic analysis, Ansys, BK Connect

Date of defence

16.06.2026

Date of publish

15.06.2031

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

1. Prosím interpretujte výsledky na obr. 77 a 78. zodpovězeno 2. Jaký vliv by měla změna tlumení skříně převodovky na dominantní rezonanční frekvence? zodpovězeno 3. Jaké konstrukční úpravy byste doporučil pro snížení hlučnosti analyzovaného systému? zodpovězeno 4. Jaké jsou nejistoty měření, chybovost experimentu a odchylky výpočtu? zodpovězeno 5. Jakým způsobem je možné optimalizovat samotné ozubení převodovky? zodpovězeno 6. Jaké následující kroky jsou uvažovány? zodpovězeno 7. Na základě jakých informací bylo vybráno umístění akcelerometrů? zodpovězeno 8. Jaká byla výpočetní náročnost modální analýzy? zodpovězeno 9. Jaký vliv na modální analýzu má olejová náplň převodovky? zodpovězeno 10. Jakým způsobym byly akcelerometry přichyceny k převodové skříni? zodpovězeno 11. Jakou byste zvolil vzorkovací frekvenci měření? částečně zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automotive Engineering

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
prof. Dr. Ing. René Pyszko (místopředseda)
Ing. Jiří Navrátil, Ph.D. (člen)
Ing. Marek Bačovský (člen)
Ing. Marek Slovák (člen)
Ing. Rudolf Franz, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Diplomová práce pana Nováka se zabývá vibro-akustickou analýzou přídavného převodu nákladního vozidla. Zadání práce bylo zaměřeno na získání hlubších poznatků o zdrojích vibrací a hluku převodového systému a na využití numerických metod pro identifikaci kritických konstrukčních oblastí. Student při řešení práce postupoval samostatně, aktivně vyhledával potřebné informace a vhodně navazoval na poznatky získané v rešeršní části. Při zpracování jednotlivých úkolů volil logický a systematický postup, průběžně konzultoval dosažené výsledky a na konzultace byl vždy dobře připraven. Oceňuji zejména schopnost orientace v rozsáhlém množství získaných dat a snahu o kritické vyhodnocení dosažených výsledků.
Pozitivně hodnotím rovněž vlastní iniciativu při řešení dílčích problémů, samostatnost při práci se softwarem BK Connect a ochotu ověřovat správnost jednotlivých kroků.
Zpracovaná práce obsahuje dostatečné množství odborných informací a získané výsledky představují přínosný podklad pro další rozvoj a optimalizaci analyzovaného převodového systému.
Práce je zpracována přehledně a čtivě, bez výraznějších formálních či jazykových nedostatků. Grafické přílohy, obrázky a prezentované výsledky mají dobrou technickou úroveň.
Student splnil zadání diplomové práce v plném rozsahu a prokázal schopnost samostatně řešit technicky náročné inženýrské úlohy. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá vibroakustickou analýzou přídavného převodu nákladního vozidla. V rešeršní části (30 stran) je v dostatečné míře zpracována koncepce převodových ústrojí nákladních automobilů s následným zaostřením na konstrukční specifika převodovek Tatra. Dále se student věnuje problematice buzení, mechanismům vzniku vibrací a hluku převodových ústrojí a metodám numerických i experimentálních analýz pro stanovení a vyhodnocení vibroakustické odezvy. Způsob zpracování rešerše považuji za přiměřený a obsahově vyvážený.

Praktická část práce je primárně zaměřena na experimentální vibroakustickou analýzu přídavného převodu, jež je tvořena řadou dílčích analýz, založených na výpočtovém i experimentálním přístupu. Na počátku je vytvořen detailní konstrukční a frekvenční rozbor buzení. Následuje výkon experimentálních modálních analýz, jak na samotné skříni převodovky, tak na sestaveném funkčním celku. Zvláštní pozornost je zde věnována okrajovým podmínkám, jež je snahou mít totožné, jako při zástavbě do zkušebního stavu. Pozitivně zde hodnotím snahu studenta detailně analyzovat výsledky z technických experimentů a následně zapracovat konstrukční úpravy s cílem připodobnění výstupů z numerických simulací, kdy jsou dodatečně upravovány tloušťky stěn dle vyhotovených náměrů.

Samotná experimentální vibroakustická analýza na zkušebním stavu je zpracována na velmi vysoké úrovni, a to jak z pohledu dokumentace postupů technického experimentu, tak i rozsahu technických experimentů, jež jsou detailně zanalyzovány. Nechybí stanovení závislostí mezi buzením a odezvou na konkrétních místech na převodovém ústrojí, jež je napárována na konkrétní tvary kmitů. Na základě těchto výstupů jsou následně stanovena místa, kde je třeba zapracovat konstrukční úpravy s cílem minimalizace vibroakustického projevu.

Technická úroveň práce je celkově velmi dobrá a obsahuje značné množství odborných informací. Pozitivně hodnotím aktuálnost tématu, neboť NVH problematika převodových systémů je v současnosti velmi významná z hlediska vývoje moderních nákladních vozidel.

Práce je psána čtivou formou bez gramatických chyb. Pozitivně rovněž hodnotím kvalitu obrázků. Cíle byly splněny, práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Prosím interpretujte výsledky na obr. 77 a 78.
  2. Jaký vliv by měla změna tlumení skříně převodovky na dominantní rezonanční frekvence?
  3. Jaké konstrukční úpravy byste doporučil pro snížení hlučnosti analyzovaného systému?

Grade proposed by reviewer: A

Reasons for publication postponement

Publication of the final thesis has been postponed in compliance with the provisions of Section 47b (4) of Act No. 111/1998 Coll., on the Higher Education Institutions and on amendments and supplements to other acts, as amended. The reason for postponing the publication is the fact that the  master’s thesis / its part - chapters 5, 6, 7, 8 contain a business secret of the company Tatra Trucks a.s. in the sense of the relevant provisions of Act no. 89/2012 Coll., of the Civil Code.

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová