CN116990014B - 一种齿轮箱性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿轮箱性能测试系统。该齿轮箱性能测试系统，包括数据采集分析模块、耦合测试模块和性能评估模块，且所述数据采集分析模块和耦合测试模块连接，耦合测试模块与性能评估模块连接。本发明通过数据采集分析模块统计齿轮箱的特性数据并通过耦合测试模块测试齿轮箱得到对应的测试指数数据，接着在性能评估模块根据测试指数数据评估出齿轮箱综合测试性能，对齿轮箱综合测试性能评定等级，标记等级不达标的齿轮箱综合测试性能，并发出警报，进而基于齿轮箱多组件耦合效应综合性能的评估，解决了现有技术中存在难以将齿轮箱中不同部件之间的耦合效应计入齿轮箱综合性能测试中的问题。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮箱性能测试技术领域，尤其涉及一种齿轮箱性能测试系统。
背景技术
齿轮箱是一种机械传动装置，用于传递动力和扭矩，常见于各类机械设备和工业生产中。齿轮箱的性能测试是为了确保其设计和制造的质量，验证其传动效率、扭矩传递能力、耐久性、稳定性等性能是否符合要求。
现代齿轮箱性能测试系统通常配备了高精度的测试设备，包括扭矩传感器、转速传感器、噪音传感器、振动传感器等，以及用于数据采集和分析的计算机控制系统；可以对齿轮箱在不同负载、转速和工况下的性能进行全面测试评估，这些测试涵盖了传动效率、扭矩传递能力、噪音、振动、温度变化等多个方面。还可以模拟实际应用场景，通过长期持续运行或重复循环测试，评估齿轮箱的寿命和耐久性。
例如公开号为：CN115577602A公开的一种风电齿轮箱均载测试分析方法及系统，包括：在风电齿轮箱的额定载荷稳定区间内 随机抽样，得到载荷数据集；建立风电齿轮箱的有限元数值仿真模型；将载荷数据集输入至有限元数值仿真模型中，计算风电齿轮箱中待测齿轮的均载系数数据集，得到均载系数浮动区间；对风电齿轮箱进行实际均载测试，得到待测齿轮的实测均载系数；判断实测均载系数落入均载系数浮动区间内时，输出实际均载测试信息可信。
例如公开号为：CN115795965A公开的一种舰船齿轮箱的抗冲击性能分析方法，包括：将舰船齿轮箱转化为数字化实体模型，对结构和连接构件进行简化；建立有限元模型；采用频域冲击载荷对有限元模型进行冲击仿真，获得频域抗冲击性能分析结果；采用时域冲击载荷对有限元模型进行响应测试，获得时域抗冲击性能测试结果，同时将频域冲击载荷转换为等效时域冲击载荷，计算获得时域抗冲击性能等效仿真结果，将测试结果与等效仿真结果进行对比验证，获取时域抗冲击性能分析结果；对舰船齿轮箱进行抗冲击性能分析。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有技术中，由于常见齿轮箱为多轴联动和复杂系统，在齿轮箱性能测试需要更多的考虑齿轮箱中不同部件之间的耦合效应，存在难以将齿轮箱中不同部件之间的耦合效应计入齿轮箱综合性能测试中的问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种齿轮箱性能测试系统，解决了现有技术中存在难以将齿轮箱中不同部件之间的耦合效应计入齿轮箱综合性能测试中的问题，实现了基于齿轮箱多组件耦合效应综合性能的评估。
本申请实施例提供了一种齿轮箱性能测试系统，包括数据采集分析模块、耦合测试模块和性能评估模块，且所述数据采集分析模块和耦合测试模块连接，耦合测试模块与性能评估模块连接：其中，所述数据采集分析模块用于统计待采集的齿轮箱总数，采集各个齿轮箱的特性数据；所述耦合测试模块用于设置测试周期，根据多个齿轮箱在N个测试周期内的特性数据分别计算出齿轮箱的测试指数数据；所述性能评估模块用于根据测试指数数据评估出齿轮箱综合测试性能，对齿轮箱综合测试性能评定等级，标记等级不达标的齿轮箱综合测试性能，并发出警报。
进一步的，所述齿轮箱的特性数据包括齿轮箱内各个部件的运行波动值、齿轮箱内各个部件间的间隙值、齿轮接触面面积、齿轮接触面斑点、齿轮精度、轴承精度、轴承接触面面积、轴承接触面斑点、齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性；所述测试指数数据包括齿轮和齿轮之间的配合紧密程度、齿轮和轴承之间的配合紧密程度、齿轮和齿轮之间的啮合程度、齿轮和轴承之间的啮合程度以及齿轮箱壳体和部件之间的结构强度。
进一步的，所述耦合测试模块包括参数设置单元、配合紧密程度测试单元、啮合程度测试单元以及箱内结构强度测试单元；所述参数设置单元：用于设置测试周期，在每个测试周期中实时获取齿轮箱特性数据测试结果；所述配合紧密程度测试单元：用于根据测试结果中的齿轮箱内各个部件的运行波动值和各个部件间的间隙值，分析出齿轮和齿轮之间的配合紧密程度、齿轮和轴承之间的配合紧密程度；所述啮合程度测试单元：用于根据测试结果中齿轮与齿轮之间接触面、轴承与齿轮之间的接触面、齿轮接触面斑点、轴承接触面斑点、齿轮精度和轴承精度，分析出齿轮和齿轮之间的啮合程度、齿轮和轴承之间的啮合程度；所述箱内结构强度测试单元：用于根据测试结果中齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性，分析出齿轮箱壳体和部件之间的结构强度。
进一步的，所述参数设置单元中的测试周期设置为，/>，t为测试周期总数，将齿轮箱中的齿轮/>进行编号，/>，将齿轮箱中的轴承/>进行编号，/>；在每个测试周期/>中，实时获取齿轮箱特性数据的测试结果，其中，通过震动传感器检测齿轮箱内各个部件的运行波动值，即齿轮运行波动值/>和轴承运行波动值/>；通过超声波检测齿轮箱内各个部件间的间隙值，即齿轮与齿轮间的间隙值/>和齿轮与轴承间的间隙值/>，其中/>表示除第/>个齿轮之外的其他齿轮的编号；通过热成像检测齿轮接触面面积/>，齿轮接触面斑点/>，轴承接触面面积/>和轴承接触面斑点/>；从齿轮箱制作信息中提取齿轮精度Q和轴承精度D。
进一步的，所述齿轮和齿轮之间的配合紧密程度的具体分析过程为：在每个测试周期内，统计齿轮箱内各个齿轮的运行波动值和齿轮与齿轮间的间隙值，即齿轮运行波动值/>和齿轮与齿轮间的间隙值/>；从齿轮箱制作信息中提取不同齿轮之间的相邻关系j，将存在相邻关系记为1，即j=1，不存在相邻关系记为0，即j=0，通过齿轮与齿轮间配合紧密程度计算公式得出齿轮和齿轮之间的配合紧密程度/>，具体的齿轮与齿轮间配合紧密程度计算公式为：，
其中，e为自然常数，为第/>个齿轮的标准运行波动值，/>为第/>个齿轮的标准运行波动差值，/>为第/>个齿轮与其他编号为第/>个的齿轮之间的标准安装间隙值，/>为齿轮和齿轮之间的配合紧密程度的修正因子。
进一步的，所述齿轮和轴承之间的配合紧密程度的具体分析过程为：在每个测试周期内，统计齿轮箱内各个轴承的运行波动值和齿轮与轴承间的间隙值，即轴承运行波动值/>和齿轮与轴承间的间隙值/>；从齿轮箱制作信息中提取齿轮与轴承之间的相邻关系i，将存在相邻关系记为1，即i=1，不存在相邻关系记为0，即i=0，通过齿轮与轴承间配合紧密程度计算公式得出齿轮和轴承之间的配合紧密程度/>，具体的齿轮与轴承间配合紧密程度计算公式为：，
其中，e为自然常数，为第/>个轴承的标准运行波动值，/>为第/>个轴承的标准运行波动差值，/>为第/>个齿轮与第/>个轴承之间的标准安装间隙值，/>为齿轮和轴承之间的配合紧密程度的修正因子。
进一步的，所述齿轮和齿轮之间的啮合程度的具体分析过程为：在每个测试周期内，统计齿轮接触面面积/>，齿轮接触面斑点/>；根据齿轮箱制作信息中的齿轮精度Q，通过齿轮和齿轮间啮合程度计算公式计算出齿轮和齿轮之间的啮合程度/>，具体的齿轮和齿轮之间的啮合程度计算公式为：
，
其中，为标准齿轮精度，/>为齿轮精度允许差值，/>、/>和/>分别为齿轮精度、齿轮接触面面积和齿轮接触面斑点对于齿轮和齿轮之间的啮合程度对应的权重因子，/>为齿轮接触面面积标准值，/>为齿轮接触面面积允许差值，/>为齿轮接触面斑点标准值，/>为齿轮接触面斑点允许差值，/>为齿轮和齿轮之间的啮合程度的修正因子。
进一步的，所述齿轮和轴承之间的啮合程度的具体分析流程为：在每个测试周期内，统计轴承接触面面积/>和轴承接触面斑点/>；根据齿轮箱制作信息中的轴承精度D，通过齿轮和轴承间啮合程度计算公式计算出齿轮和轴承之间的啮合程度/>，具体的齿轮和轴承之间的啮合程度计算公式为：
，
其中，为标准轴承精度，/>为轴承精度允许差值，/>、/>、/>和/>分别为轴承精度、齿轮精度、轴承接触面面积和轴承接触面斑点对于齿轮和轴承之间的啮合程度对应的权重因子，/>为轴承接触面面积标准值，/>为轴承接触面面积允许差值，/>为轴承接触面斑点标准值，/>为轴承接触面斑点允许差值，/>为齿轮和轴承之间的啮合程度的修正因子。
进一步的，所述齿轮箱壳体和部件之间的结构强度的具体分析流程包括：为齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构进行编号，/>；根据特性数据测试结果中提取的齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性/>和淬透性/>；通过齿轮箱壳体和部件间结构强度计算公式计算出齿轮箱壳体和部件之间的结构强度/>，具体的齿轮箱壳体和部件间结构强度计算公式为：，
其中，和/>分别为刚性和淬透性的权重因子，/>为齿轮箱壳体和部件之间的结构强度的修正因子。
进一步的，所述齿轮箱综合测试性能的具体分析流程为：根据测试指数数据中的齿轮和齿轮之间的配合紧密程度、齿轮和轴承之间的配合紧密程度/>、齿轮和齿轮之间的啮合程度/>、齿轮和轴承之间的啮合程度/>、齿轮箱壳体和部件之间的结构强度，通过综合性能计算公式得出齿轮箱综合测试性能/>，具体的综合性能计算公式为：
，
其中，、/>和/>分别为配合紧密程度、啮合程度和结构强度对于综合性能的权重因子。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过统计齿轮箱的特性数据并测试齿轮箱得到对应的测试指数数据，接着根据测试指数数据评估出齿轮箱综合测试性能，从而能够分别获取齿轮箱齿轮与齿轮、齿轮与轴承、齿轮箱壳体和部件这些耦合组件的性能测试结果，进而实现了基于齿轮箱多组件耦合效应综合性能的评估，有效解决了现有技术中存在难以将齿轮箱中不同部件之间的耦合效应计入齿轮箱综合性能测试中的问题。
2、通过热成像检测获取齿轮与齿轮之间接触面、轴承与齿轮之间的接触面、齿轮接触面斑点、轴承接触面斑点，同时从齿轮箱制作信息中获取齿轮精度和轴承精度，判断齿轮和齿轮之间的啮合程度和齿轮和轴承之间的啮合程度，从而得知齿轮与齿轮之间的接触面和齿轮与轴承之间的接触面与对应标注值的差值，同时能根据齿轮接触面斑点和轴承接触面斑点得知齿轮与齿轮之间的磨损点和齿轮与轴承之间的磨损点，进而实现了将磨损点记入啮合程度中，为综合性能评估提供更全面的数据支持。
3、通过为齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构进行编号，同时从特性数据测试结果中提取齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性，计算出各个齿轮箱壳体和部件之间的结构强度，从而将齿轮箱的材质可能对齿轮箱造成的影响量化计入结构强度中，将材质特性与结构强度关联起来，进而实现了更准确地评估连接结构的可靠性和承载能力。
附图说明
图1为本申请实施例提供的齿轮箱性能测试系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的齿轮箱性能测试系统中耦合测试模块的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种齿轮箱性能测试系统，解决了现有技术中存在难以将齿轮箱中不同部件之间的耦合效应计入齿轮箱综合性能测试中的问题，通过统计齿轮箱的特性数据并测试齿轮箱得到对应的测试指数数据，接着根据测试指数数据评估出齿轮箱综合测试性能，从而能够分别获取齿轮箱齿轮与齿轮、齿轮与轴承、齿轮箱壳体和部件这些耦合组件的性能测试结果，实现了基于齿轮箱多组件耦合效应综合性能的评估。
本申请实施例中的技术方案为解决上述难以将齿轮箱中不同部件之间的耦合效应计入齿轮箱综合性能测试中的问题，总体思路如下：
通过数据采集分析模块统计齿轮箱的特性数据并通过耦合测试模块测试齿轮箱得到对应的测试指数数据，接着在性能评估模块根据测试指数数据评估出齿轮箱综合测试性能，对齿轮箱综合测试性能评定等级，标记等级不达标的齿轮箱综合测试性能，并发出警报，进而基于齿轮箱多组件耦合效应综合性能的评估，达到了基于齿轮箱多组件耦合效应综合性能的评估。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，为本申请实施例提供的齿轮箱性能测试系统的结构示意图，本申请实施例提供的齿轮箱性能测试系统包括数据采集分析模块、耦合测试模块和性能评估模块，且数据采集分析模块和耦合测试模块连接，耦合测试模块与性能评估模块连接：其中，数据采集分析模块用于统计待采集的齿轮箱总数，采集各个齿轮箱的特性数据；耦合测试模块用于设置测试周期，根据多个齿轮箱在N个测试周期内的特性数据分别计算出齿轮箱的测试指数数据；性能评估模块用于根据测试指数数据评估出齿轮箱综合测试性能，对齿轮箱综合测试性能评定等级，标记等级不达标的齿轮箱综合测试性能，并发出警报。
进一步的，齿轮箱的特性数据包括齿轮箱内各个部件的运行波动值、齿轮箱内各个部件间的间隙值、齿轮接触面面积、齿轮接触面斑点、齿轮精度、轴承精度、轴承接触面面积、轴承接触面斑点、齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性；测试指数数据包括齿轮和齿轮之间的配合紧密程度、齿轮和轴承之间的配合紧密程度、齿轮和齿轮之间的啮合程度、齿轮和轴承之间的啮合程度以及齿轮箱壳体和部件之间的结构强度。
在本实施例中，齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性具体获得步骤包括：第一步，确定齿轮箱材料的材质，通过金属学测试来确定材料的成分、硬度、弹性模量等，以此确定齿轮箱以及齿轮箱与壳体相接结构的材质，此处默认齿轮箱的材质与齿轮箱内部相接结构材质为同一种；第二步，确定该材质对应的刚性，使用压缩试验、拉伸试验或弯曲试验等方法来测量材料的刚性；第三步，确定该材质对应的淬透性，结合金相分析和硬度测试获取。
进一步的，如图2所示，为本申请实施例提供的齿轮箱性能测试系统中耦合测试模块的结构示意图，耦合测试模块包括参数设置单元、配合紧密程度测试单元、啮合程度测试单元以及箱内结构强度测试单元；参数设置单元：用于设置测试周期，在每个测试周期中实时获取齿轮箱特性数据测试结果；配合紧密程度测试单元：用于根据测试结果中的齿轮箱内各个部件的运行波动值和各个部件间的间隙值，分析出齿轮和齿轮之间的配合紧密程度、齿轮和轴承之间的配合紧密程度；啮合程度测试单元：用于根据测试结果中齿轮与齿轮之间接触面、轴承与齿轮之间的接触面、齿轮接触面斑点、轴承接触面斑点、齿轮精度和轴承精度，分析出齿轮和齿轮之间的啮合程度、齿轮和轴承之间的啮合程度；箱内结构强度测试单元：用于根据测试结果中齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性，分析出齿轮箱壳体和部件之间的结构强度。
进一步的，参数设置单元中的测试周期设置为，/>，t为测试周期总数，将齿轮箱中的齿轮/>进行编号，/>，将齿轮箱中的轴承/>进行编号，；在每个测试周期/>中，实时获取齿轮箱特性数据的测试结果，其中，通过震动传感器检测齿轮箱内各个部件的运行波动值，即齿轮运行波动值/>和轴承运行波动值/>；通过超声波检测齿轮箱内各个部件间的间隙值，即齿轮与齿轮间的间隙值和齿轮与轴承间的间隙值/>，其中/>表示除第/>个齿轮之外的其他齿轮的编号；通过热成像检测齿轮接触面面积/>，齿轮接触面斑点/>，轴承接触面面积/>和轴承接触面斑点/>；从齿轮箱制作信息中提取齿轮精度Q和轴承精度D。
在本实施例中，若，则/>中的一个，二者共用齿轮编号，且每个齿轮只有唯一一个编号，以保证齿轮与齿轮之间的关系清晰，此外每个轴承也只有唯一一个编号。
进一步的，齿轮和齿轮之间的配合紧密程度的具体分析过程为：在每个测试周期内，统计齿轮箱内各个齿轮的运行波动值和齿轮与齿轮间的间隙值，即齿轮运行波动值和齿轮与齿轮间的间隙值/>；从齿轮箱制作信息中提取不同齿轮之间的相邻关系j，将存在相邻关系记为1，即j=1，不存在相邻关系记为0，即j=0，通过齿轮与齿轮间配合紧密程度计算公式得出齿轮和齿轮之间的配合紧密程度/>，具体的齿轮与齿轮间配合紧密程度计算公式为：，
其中，e为自然常数，为第/>个齿轮的标准运行波动值，/>为第/>个齿轮的标准运行波动差值，/>为第/>个齿轮与其他编号为第/>个的齿轮之间的标准安装间隙值，/>为齿轮和齿轮之间的配合紧密程度的修正因子。
在本实施例中，齿轮箱制作信息中应当包含齿轮箱的构成图纸以及各个零件之间的关联信息。
进一步的，齿轮和轴承之间的配合紧密程度的具体分析过程为：在每个测试周期内，统计齿轮箱内各个轴承的运行波动值和齿轮与轴承间的间隙值，即轴承运行波动值和齿轮与轴承间的间隙值/>；从齿轮箱制作信息中提取齿轮与轴承之间的相邻关系i，将存在相邻关系记为1，即i=1，不存在相邻关系记为0，即i=0，通过齿轮与轴承间配合紧密程度计算公式得出齿轮和轴承之间的配合紧密程度/>，具体的齿轮与轴承间配合紧密程度计算公式为：，
其中，e为自然常数，为第/>个轴承的标准运行波动值，/>为第/>个轴承的标准运行波动差值，/>为第/>个齿轮与第/>个轴承之间的标准安装间隙值，/>为齿轮和轴承之间的配合紧密程度的修正因子。
进一步的，齿轮和齿轮之间的啮合程度的具体分析过程为：在每个测试周期内，统计齿轮接触面面积/>，齿轮接触面斑点/>；根据齿轮箱制作信息中的齿轮精度Q，通过齿轮和齿轮间啮合程度计算公式计算出齿轮和齿轮之间的啮合程度/>，具体的齿轮和齿轮之间的啮合程度计算公式为：
，
其中，为标准齿轮精度，/>为齿轮精度允许差值，/>、/>和/>分别为齿轮精度、齿轮接触面面积和齿轮接触面斑点对于齿轮和齿轮之间的啮合程度对应的权重因子，/>为齿轮接触面面积标准值，/>为齿轮接触面面积允许差值，/>为齿轮接触面斑点标准值，/>为齿轮接触面斑点允许差值，/>为齿轮和齿轮之间的啮合程度的修正因子。
进一步的，齿轮和轴承之间的啮合程度的具体分析流程为：在每个测试周期内，统计轴承接触面面积/>和轴承接触面斑点/>；根据齿轮箱制作信息中的轴承精度D，通过齿轮和轴承间啮合程度计算公式计算出齿轮和轴承之间的啮合程度/>，具体的齿轮和轴承之间的啮合程度计算公式为：
，
其中，为标准轴承精度，/>为轴承精度允许差值，/>、/>、/>和/>分别为轴承精度、齿轮精度、轴承接触面面积和轴承接触面斑点对于齿轮和轴承之间的啮合程度对应的权重因子，/>为轴承接触面面积标准值，/>为轴承接触面面积允许差值，/>为轴承接触面斑点标准值，/>为轴承接触面斑点允许差值，/>为齿轮和轴承之间的啮合程度的修正因子。
在本实施例中，齿轮箱制作信息包括齿轮箱内各项零件的规格参数，即使同一批次生产的零件也会存在精度的一定误差，而零件的精度严重影响齿轮箱的性能，故将零件纳入综合测试性能的考量范围内。
进一步的，齿轮箱壳体和部件之间的结构强度的具体分析流程包括：为齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构进行编号，/>；根据特性数据测试结果中提取的齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性/>和淬透性/>；通过齿轮箱壳体和部件间结构强度计算公式计算出齿轮箱壳体和部件之间的结构强度/>，具体的齿轮箱壳体和部件间结构强度计算公式为：，
其中，和/>分别为刚性和淬透性的权重因子，/>为齿轮箱壳体和部件之间的结构强度的修正因子。
在本实施例中，由于齿轮箱内有多个与齿轮箱壳体相接的结构，每个结构的结构强度都会对综合测试性能造成影响，故将齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构编号，分别进行计算。
进一步的，齿轮箱综合测试性能的具体分析流程为：根据测试指数数据中的齿轮和齿轮之间的配合紧密程度、齿轮和轴承之间的配合紧密程度/>、齿轮和齿轮之间的啮合程度/>、齿轮和轴承之间的啮合程度/>、齿轮箱壳体和部件之间的结构强度，通过综合性能计算公式得出齿轮箱综合测试性能/>，具体的综合性能计算公式为：
，
其中，、/>和/>分别为配合紧密程度、啮合程度和结构强度对于综合性能的权重因子。
在本实施例中，评估出齿轮箱综合测试性能之后需要标记不达标的综合测试性能等级，综合性能测试等级的评判标准根据具体的应用需求、行业标准以及产品性能要求来制定。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：相对于公开号为：CN115577602A公开的一种风电齿轮箱均载测试分析方法及系统，本申请实施例通过热成像检测获取齿轮与齿轮之间接触面、轴承与齿轮之间的接触面、齿轮接触面斑点、轴承接触面斑点，同时从齿轮箱制作信息中获取齿轮精度和轴承精度，判断齿轮和齿轮之间的啮合程度和齿轮和轴承之间的啮合程度，从而得知齿轮与齿轮之间的接触面和齿轮与轴承之间的接触面与对应标注值的差值，同时能根据齿轮接触面斑点和轴承接触面斑点得知齿轮与齿轮之间的磨损点和齿轮与轴承之间的磨损点，进而实现了将磨损点记入啮合程度中，为综合性能评估提供更全面的数据支持；相对于公开号为：CN115795965A公开的一种舰船齿轮箱的抗冲击性能分析方法，本申请实施例通过为齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构进行编号，同时从特性数据测试结果中提取齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性，计算出各个齿轮箱壳体和部件之间的结构强度，从而将齿轮箱的材质可能对齿轮箱造成的影响量化计入结构强度中，将材质特性与结构强度关联起来，进而实现了更准确地评估连接结构的可靠性和承载能力。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的系统、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种齿轮箱性能测试系统，其特征在于，包括数据采集分析模块、耦合测试模块和性能评估模块，且所述数据采集分析模块和耦合测试模块连接，耦合测试模块与性能评估模块连接：
其中，所述数据采集分析模块用于统计待采集的齿轮箱总数，采集各个齿轮箱的特性数据；
所述耦合测试模块用于设置测试周期，根据多个齿轮箱在N个测试周期内的特性数据分别计算出齿轮箱的测试指数数据；
所述性能评估模块用于根据测试指数数据评估出齿轮箱综合测试性能，对齿轮箱综合测试性能评定等级，标记等级不达标的齿轮箱综合测试性能，并发出警报；
所述齿轮箱的特性数据包括齿轮箱内各个部件的运行波动值、齿轮箱内各个部件间的间隙值；
所述测试指数数据包括齿轮和齿轮之间的配合紧密程度；
所述齿轮和齿轮之间的配合紧密程度的具体分析过程为：
在每个测试周期t0内，统计齿轮箱内各个齿轮的运行波动值和齿轮与齿轮间的间隙值，即齿轮运行波动值和齿轮与齿轮间的间隙值/>
从齿轮箱制作信息中提取不同齿轮之间的相邻关系j，将存在相邻关系记为1，即j＝1，不存在相邻关系记为0，即j＝0，通过齿轮与齿轮间配合紧密程度计算公式得出齿轮和齿轮之间的配合紧密程度具体的齿轮与齿轮间配合紧密程度计算公式为：
其中，e为自然常数，为第p0个齿轮的标准运行波动值，/>为第p0个齿轮的标准运行波动差值，/>为第p0个齿轮与其他编号为第/>个的齿轮之间的标准安装间隙值，λ1为齿轮和齿轮之间的配合紧密程度的修正因子。
2.如权利要求1所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于：所述齿轮箱的特性数据还包括齿轮接触面面积、齿轮接触面斑点、齿轮精度、轴承精度、轴承接触面面积、轴承接触面斑点、齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性；
所述测试指数数据还包括齿轮和轴承之间的配合紧密程度、齿轮和齿轮之间的啮合程度、齿轮和轴承之间的啮合程度以及齿轮箱壳体和部件之间的结构强度。
3.如权利要求2所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于：所述耦合测试模块包括参数设置单元、配合紧密程度测试单元、啮合程度测试单元以及箱内结构强度测试单元；
所述参数设置单元：用于设置测试周期，在每个测试周期中实时获取齿轮箱特性数据测试结果；
所述配合紧密程度测试单元：用于根据测试结果中的齿轮箱内各个部件的运行波动值和各个部件间的间隙值，分析出齿轮和齿轮之间的配合紧密程度、齿轮和轴承之间的配合紧密程度；
所述啮合程度测试单元：用于根据测试结果中齿轮与齿轮之间接触面、轴承与齿轮之间的接触面、齿轮接触面斑点、轴承接触面斑点、齿轮精度和轴承精度，分析出齿轮和齿轮之间的啮合程度、齿轮和轴承之间的啮合程度；
所述箱内结构强度测试单元：用于根据测试结果中齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性，分析出齿轮箱壳体和部件之间的结构强度。
4.如权利要求3所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于：所述参数设置单元中的测试周期设置为t0，t0＝1,2,...,t，t为测试周期总数，将齿轮箱中的齿轮p0进行编号，p0＝1,2,...,p，将齿轮箱中的轴承p'0进行编号，p'0＝1,2,...,p'；
在每个测试周期t0中，实时获取齿轮箱特性数据的测试结果，其中，通过震动传感器检测齿轮箱内各个部件的运行波动值，即齿轮运行波动值和轴承运行波动值/>
通过超声波检测齿轮箱内各个部件间的间隙值，即齿轮与齿轮间的间隙值和齿轮与轴承间的间隙值/>其中/>表示除第p0个齿轮之外的其他齿轮的编号；
通过热成像检测齿轮接触面面积齿轮接触面斑点/>轴承接触面面积/>和轴承接触面斑点/>
从齿轮箱制作信息中提取齿轮精度Q和轴承精度D。
5.如权利要求4所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于，所述齿轮和轴承之间的配合紧密程度的具体分析过程为：
在每个测试周期t0内，统计齿轮箱内各个轴承的运行波动值和齿轮与轴承间的间隙值，即轴承运行波动值和齿轮与轴承间的间隙值/>
从齿轮箱制作信息中提取齿轮与轴承之间的相邻关系i，将存在相邻关系记为1，即i＝1，不存在相邻关系记为0，即i＝0，通过齿轮与轴承间配合紧密程度计算公式得出齿轮和轴承之间的配合紧密程度具体的齿轮与轴承间配合紧密程度计算公式为： 其中，e为自然常数，/>为第p′0个轴承的标准运行波动值，/>为第p′0个轴承的标准运行波动差值，/>为第p0个齿轮与第p′0个轴承之间的标准安装间隙值，λ2为齿轮和轴承之间的配合紧密程度的修正因子。
6.如权利要求5所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于，所述齿轮和齿轮之间的啮合程度的具体分析过程为：
在每个测试周期t0内，统计齿轮接触面面积齿轮接触面斑点/>
根据齿轮箱制作信息中的齿轮精度Q，通过齿轮和齿轮间啮合程度计算公式计算出齿轮和齿轮之间的啮合程度具体的齿轮和齿轮之间的啮合程度计算公式为：
其中，Q标为标准齿轮精度，ΔQ允为齿轮精度允许差值，α1、α2和α3分别为齿轮精度、齿轮接触面面积和齿轮接触面斑点对于齿轮和齿轮之间的啮合程度对应的权重因子，为齿轮接触面面积标准值，/>为齿轮接触面面积允许差值，/>为齿轮接触面斑点标准值，/>为齿轮接触面斑点允许差值，γ1为齿轮和齿轮之间的啮合程度的修正因子。
7.如权利要求6所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于，所述齿轮和轴承之间的啮合程度的具体分析流程为：
在每个测试周期t0内，统计轴承接触面面积和轴承接触面斑点/>
根据齿轮箱制作信息中的轴承精度D，通过齿轮和轴承间啮合程度计算公式计算出齿轮和轴承之间的啮合程度具体的齿轮和轴承之间的啮合程度计算公式为：
其中，D标为标准轴承精度，ΔD允为轴承精度允许差值，β1、β2、β3和β4分别为轴承精度、齿轮精度、轴承接触面面积和轴承接触面斑点对于齿轮和轴承之间的啮合程度对应的权重因子，为轴承接触面面积标准值，/>为轴承接触面面积允许差值，/>为轴承接触面斑点标准值，/>为轴承接触面斑点允许差值，γ2为齿轮和轴承之间的啮合程度的修正因子。
8.如权利要求7所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于，所述齿轮箱壳体和部件之间的结构强度的具体分析流程包括：
为齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构g0进行编号，g0＝1,2,...,g；
根据特性数据测试结果中提取的齿轮箱内与齿轮箱壳体相接结构材质对应的刚性和淬透性/>
通过齿轮箱壳体和部件间结构强度计算公式计算出齿轮箱壳体和部件之间的结构强度具体的齿轮箱壳体和部件间结构强度计算公式为：其中，δ1和δ2分别为刚性和淬透性的权重因子，/>为齿轮箱壳体和部件之间的结构强度的修正因子。
9.如权利要求8所述齿轮箱性能测试系统，其特征在于，所述齿轮箱综合测试性能的具体分析流程为：
根据测试指数数据中的齿轮和齿轮之间的配合紧密程度齿轮和轴承之间的配合紧密程度/>齿轮和齿轮之间的啮合程度/>齿轮和轴承之间的啮合程度/>齿轮箱壳体和部件之间的结构强度/>通过综合性能计算公式得出齿轮箱综合测试性能Ψ，具体的综合性能计算公式为： 其中，μ1、μ2和μ3分别为配合紧密程度、啮合程度和结构强度对于综合性能的权重因子。
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