CN117825074A - 基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及产品质量管理及控制技术领域，尤其是基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，包括转向器传动零件参数获取模块、目标循环球式转向器运行参数获取分析模块、目标循环球式转向器传动质量评估模块、目标循环球式转向器调控校验参数模块、控制模块、数据库；转向器传动零件参数获取模块、目标循环球式转向器运行参数获取分析模块、目标循环球式转向器传动质量评估模块、目标循环球式转向器调控校验参数模块、控制模块均与数据库相连。本发明能够完成对运行状态下的目标转向器的运行安全性的分析，综合多项运行参数实现量化分析，完成对目标循环球式转向器的运行状态全面监管控制，保证对目标循环球式转向器的试验结果分析的准确性。

Description

基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统

技术领域

本发明涉及产品结构部件测试及评估控制技术领域，尤其是基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统。

背景技术

机器结构部件的产品性能的测试评估对于提升产品质量有着重要意义，目前在车辆行业中利用计算机实现数据处理来管控机器结构部件质量的方法已经逐步得到应用。而转向器作为控制汽车行驶方向的转向系中最重要的部件其流水线生产的过程中产品质量评测也逐渐形成了较为严格的管理控制机制。

例如，在专利公开号为CN117168849A、IPC分类号为G01M17/06的专利文献中就公开了一种关于汽车转向器装配质量的噪声测试相关的方法，通过其申请文件可以看出，该项现有技术主要是通过有效识别噪声异常装配产品，防止发生对产品噪声问题的误判与漏判。

但是，这种评测测试的方法应用在评判管控循环球式转向器的质量分析时，存在如下问题：一方面，对循环球式转向器的产品质量进行评判时并非只有噪声单一因素，这种测试方法存在较大的局限性、准确性较低，同时也忽略了如转向器运行振动度、内部关键部件的发热情况等其余因素的影响，因此该项现有技术并不能较为准确地应用在转向器的产品质量管控分析中使用；另一方面，由于循环球式转向器内部存在螺杆、转向螺母、齿条齿扇、钢球等精密低噪传动件，整个结构件内部传动过程中存在复杂的载荷变化，即使当噪音不存在异常的情况下，内部结构也可能会出现产品质量问题，因此现有的这种分析方法存在不确定性。

因此，为了保证循环球式转向器出厂产品质量的控制环节的可靠性，本发明提出了一种控制多因子并基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，用以更好地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，包括：

转向器传动零件参数获取模块，用于获取组成目标循环球式转向器的未装配前的传动零件的相关参数，其中，传动零件包括转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇；

目标循环球式转向器运行参数获取分析模块，用于获取装配后的目标循环球式转向器运行状态下的相关运行参数信息；

目标循环球式转向器传动质量评估模块，用于获取传动零件参数获取模块、目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的处理结果并对目标循环球式转向器的传动安全性、稳定性完成综合评估；

目标循环球式转向器调控校验参数模块，用于根据目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块的评估结果反向对目标循环球式转向器的异常部位实现管控以达到提高其运行质量的目的；

控制模块，用于接收各模块的反馈信息及处理结果并作出相关指令；

数据库，用于系统中产生的存储全部的参数信息及全部预设信息。

在上述任一方案中优选的是，所述转向器传动零件参数获取模块的工作过程包括：

将未装配前的组成目标循环球式转向器的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇单独置于工业CT仪器内部并逐次获取转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇各自的三维成像信息；

根据获得的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇的三维成像信息分别导入可视化建模软件，依次建模得到转向螺杆模型图、转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图；

可视化建模软件内获取转向螺杆模型图的外部轮廓尺寸参数及表面粗糙度信息并与设计参数比较，若转向螺杆模型图的外部轮廓尺寸参数及表面粗糙度信息与设计参数相比在误差范围内，则当前的转向螺杆模型图尺寸符合设计要求，即转向螺杆尺寸及加工面精度合格，否则不合格；

当转向螺杆尺寸及加工面精度不合格时，对当前转向螺杆零件进行修复处理，并重复上述步骤，若无法修复则直接废弃并选择新的转向螺杆零件继续完成尺寸及加工面精度的分析，至其达到合格要求；

在可视化建模软件内重复上述步骤继续完成转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图的参数获取及分析，直至转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图的尺寸及加工面精度合格为止；

当组成转向器传动件的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇均合格后，完成转向器装配并将其接入运行车间内的转向器试验平台。

在上述任一方案中优选的是，获取装配后的目标循环球式转向器运行状态下的相关运行参数信息的具体步骤包括：

获取目标循环球式转向器内部的转向螺杆的参数信息、转向螺母的参数信息、齿扇的参数信息；

获取转向器壳体内部的润滑油液的参数信息及目标转向器壳体在运行状态下的振动信息。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤包括：

转向器完成装配并接入运行车间内的试验平台且动力输入端施加最大扭矩载荷；

在试验平台上间歇式完成转向器国标规定的使用次数要求下的模拟运行；

保持转向器动力输入端施加最大扭矩载荷状态；

通过传感器视觉分析获取最大扭矩载荷运转状态下的目标转向器内部的转向螺杆的各螺纹槽传动面的处的槽内裂纹长度信息；

当槽内裂纹长度＞槽内裂纹长度阈值时，则当前槽内裂纹记为过长槽内裂纹，分值记为10分；当槽内裂纹长度≤槽内裂纹长度阈值时，则当前槽内裂纹记为标准槽内裂纹/>，分值记为3分；

获取转向螺杆的两端传动轴处的轴壁裂纹长度信息；当轴壁裂纹长度＞轴壁裂纹长度阈值时，则当前轴壁裂纹长度记为过长轴壁裂纹，分值记为6分；当轴壁裂纹长度≤轴壁裂纹长度阈值时，则当前轴壁裂纹长度记为标准轴壁裂纹/>，分值记为1分；

通过分析公式得到当前转向螺杆的传动隐患系数/>；

其中，为自然常数，/>为过长槽内裂纹的数量，/>为过长轴壁裂纹的数量；表示槽内裂纹长度、轴壁裂纹长度对应的权重系数；

将转向螺杆传动隐患系数与传动隐患系数阈值比较，当传动隐患系数/>传动隐患系数阈值时，则当前转向螺杆的传动安全性合格，否则不合格。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

获取目标转向器内部的转向螺母运转状态的径向跳动幅度，记为；

当时，记为螺母过幅跳动，当在一个转向周期内出现螺母过幅跳动的次数超过10次，则发出螺母跳动异常预警信号；

通过分析公式得到一个转向周期内的转向螺母平均径向跳动幅度值；

其中，为一个转向周期内转向螺母出现径向跳动次数；

获取一体成型在螺母底部的齿条上的各传动轮齿的齿根部位的裂缝信息；

当传动轮齿仅在一侧存在裂缝时，记为初级裂缝传动轮齿，其数量记为；

当传动轮齿两侧均存在裂缝时，记为重级裂缝传动轮齿，其数量记为；

当传动轮齿两侧均无裂缝时，记为标准裂缝传动轮齿，其数量记为；

其中，表示第/>个初级裂缝传动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个重级裂缝传动轮齿的编号，/>；/>表示第/>个重级裂缝传动轮齿的编号，；

通过分析公式到当前转向螺母的齿根缺陷度/>；

其中，分别表示初级裂缝传动轮齿因子、重级裂缝传动轮齿因子、标准裂缝传动轮齿因子的权重占比；

当传动齿轮齿根缺陷度＜传动齿轮缺陷度阈值时，则判断当前的转向螺母的初步传动安全性合格，否则不合格；

当转向螺母的初步传动安全性不合格时，发出传动预警信号，同时将信息上传至数据库及控制模块。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

获取目标转向器内部的运转状态的与齿扇一体成型的转向臂位置处的端部轴承偏心度，记为；

获取10个转向周期内的端部轴承的平均偏心度；其中，/>为10个转向周期内端部轴承出现偏心运转的次数；

获取齿扇的各被动轮齿的齿面部位的齿痕数量，记为,其中，/>表示齿扇中被动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个被动轮齿中齿痕数量的编号，/>；

计算齿扇传动磨损系数,其中，/>表示齿扇设定的齿痕数量阈值,/>分别为端部轴承的平均偏心度评估、齿痕数量评估的权重占比；

从齿扇的传动部位获取各被动轮齿的齿根部位裂纹信息；

当被动轮齿仅在一侧存在裂缝时，记为初级裂缝被动轮齿，其数量记为；当被动轮齿两侧均存在裂缝时，记为重级裂缝被动轮齿，其数量记为/>；当被动轮齿两侧均无裂缝时，记为标准裂缝被动轮齿，其数量记为/>；

其中，表示第/>个初级裂缝被动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个重级裂缝被动轮齿的编号，/>；/>表示第/>个重级裂缝被动轮齿的编号，；

计算当前齿扇的传动缺陷度，其中，分别表示初级裂缝被动轮齿因子、重级裂缝被动轮齿因子、标准裂缝被动轮齿因子的权重占比；

当被动轮齿齿根缺陷度≥对应的被动轮齿齿根缺陷度阈值时，则判断当前的齿扇的初步传动安全性不合格。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

从目标循环球式转向器内部获取润滑油的粘稠度指数、透明度指数/>；

将获取的润滑油的粘稠度指数与润滑油的标准粘度指数值/>进行比对，计算润滑油粘稠偏差度/>；

将获取的润滑油的透明度指数信息与润滑油的标准透明指数值/>进行比对，计算润滑油透明度偏差度/>；

通过分析公式得到润滑油性能符合系数；其中，/>表示粘稠度指数因子，透明度指数因子的权重占比；

将得到的与/>比较，当/>时，则当前的润滑油性能符合要求，能够继续使用；否则，预警提示需要更换新的润滑油。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

获取运转状态下的目标循环球式转向器的转向器壳体的各取样点的横向振动幅度,其中，/>表示转向器壳体的横向振动取样点的编号；

获取运转状态下的目标循环球式转向器的转向器壳体的各取样点的纵向振动幅度,其中，/>表示转向器壳体的纵向振动取样点的编号；

分析计算转向器壳体振动符合率,其中，表示转向器壳体振动阈值,/>分别表示纵向振动幅度因子，横向振动幅度因子的权重系数；

当转向器壳体振动符合率小于等于转向器壳体振动符合率设定值时，则当前的转向器壳体振动状态符合要求，否则，转向器壳体存在过度振动状态，发出预警信号。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器传动质量评估模块的具体工作过程包括：

在转向螺杆的传动安全性合格前提下，获取转向螺杆传动隐患系数；

在转向螺母的初步传动安全性合格前提下，获取传动齿轮齿根缺陷度；

获取符合要求的齿扇传动磨损系数、被动轮齿齿根缺陷度/>、润滑油性能符合系数/>；

通过分析公式得到目标转向器运行质量安全隐患系数/>；

当目标转向器运行质量安全隐患系数＞/>时，其中，/>表示目标转向器运行质量安全隐患系数阈值，则当前的目标循环球式转向器处于安全运行状态，否则，处于危险运行状态并发出预警信号，提示及时管理并检修维护。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器调控校验参数模块的工作过程如下：

获取目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块中的预警信息；

根据预警信息的具体内容及预警信息的对应位置向控制模块发送指定，控制模块根据指令向维修人员发送维修信息；

维修人员根据维修信息对目标循环球式转向器的对应部位进行检修维护，维护完成后重复运行目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块，当目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块的各项参数均为合格时，当前目标循环球式转向器处于正常运行状态；

否则，继续重复上述步骤，直至目标循环球式转向器处于正常运行状态为止。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明中的产品质量管控系统能够对转向器进行装配前的各核心传动零件的尺寸参数的获取及合格性的判断；当零件符合要求后完成转向器的装配，在试验平台上完成对运行状态下的目标循环球式转向器内部的各参数的分析及评估，有效地保证对试验运行状态下的目标循环球式转向器的运行安全性的分析，综合多项核心运行参数实现量化分析，有效地完成对目标循环球式转向器的运行状态的全面监管控制，保证对目标循环球式转向器的试验结果分析的相对准确性。

2、本产品质量管控系统中基于多向参数数据的处理，实现对目标转向器的传动状态，传动零件的安全隐患及裂缝信息进行有效地监测获取，同时对目标循环球式转向器内部的润滑油液的状态以及整体振动状态完成分析，有效地保证目标循环球式转向器运行状态的实时监控，在监控的过程中能够及时对异常部件进行发送预警信息，有效地提高安全监管的效果。

3、本系统中能够针对各个模块分析处理后的异常结果锁定对应的异常区域，同时依靠控制模块完成有效维护信息的发送，有效地根据当前的维护信息实现对应异常位置的检修与维护，维护后循环进行各模块的分析评估继续计算各异常参数，直至各模块均为异常参数时，则当前的整个目标循环球式转向器处于状态运转状态，有效地达到控制目标循环球式转向器产品质量的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的各模块连接示意图。

图2为本发明的控制模块向维修人员发送指令信号的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明具体结构如图1-图2中所示。

实施例：基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，包括转向器传动零件参数获取模块、目标循环球式转向器运行参数获取分析模块、目标循环球式转向器传动质量评估模块、目标循环球式转向器调控校验参数模块、控制模块、数据库。

所述转向器传动零件参数获取模块、所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块、所述目标循环球式转向器传动质量评估模块、所述目标循环球式转向器调控校验参数模块、所述控制模块均与所述数据库信号相连。

转向器传动零件参数获取模块，用于获取组成目标循环球式转向器的未装配前的传动零件的相关参数，其中，传动零件包括转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇。

需要说明的是，在此获取的相关参数包括转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇，预先根据设计信息对相关的各零件的尺寸参数进行采集，便于后续快速调用。

目标循环球式转向器运行参数获取分析模块，用于获取装配后的目标循环球式转向器运行状态下的相关运行参数信息。

目标循环球式转向器传动质量评估模块，用于获取传动零件参数获取模块、目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的处理结果并对目标循环球式转向器的传动安全性、稳定性完成综合评估。

目标循环球式转向器调控校验参数模块，用于根据目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块的评估结果反向对目标循环球式转向器的异常部位实现管控以达到提高其运行质量的目的。

控制模块，用于接收各模块的反馈信息及处理结果并作出相关指令。

数据库，用于系统中产生的存储全部的参数信息及全部预设信息。

在上述任一方案中优选的是，所述转向器传动零件参数获取模块的工作过程包括：将未装配前的组成目标循环球式转向器的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇单独置于工业CT仪器内部并逐次获取转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇各自的三维成像信息。

根据获得的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇的三维成像信息分别导入可视化建模软件，依次建模得到转向螺杆模型图、转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图。

需要解释的是，未装配前的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇作为转向器中的核心传动零件，在对其进行尺寸获取时采用工业CT仪器进行三维扫描成像，能够更加精准的获取当前经过加工且等待装配的工件的尺寸信息，能够更加精确的得到尺寸信息，相较于手工测量的方式而言，这种获取工件尺寸参数的方式更加地高效、精确。

由工业CT仪器获取的参数信息直接与现有的可视化建模软件建立通讯连接，可以直接利用可视化建模软件内置的有限元分析模块及实体建模模块完成对各个模型图的建模。

可视化建模软件内获取转向螺杆模型图的外部轮廓尺寸参数及表面粗糙度信息并与设计参数比较，若转向螺杆模型图的外部轮廓尺寸参数及表面粗糙度信息与设计参数相比在误差范围内，则当前的转向螺杆模型图尺寸符合设计要求，即转向螺杆尺寸及加工面精度合格，否则不合格。

当转向螺杆尺寸及加工面精度不合格时，对当前转向螺杆零件进行修复处理，并重复上述步骤，若无法修复则直接废弃并选择新的转向螺杆零件继续完成尺寸及加工面精度的分析，至其达到合格要求。

需要解释的是，通过将建模后的模型图的参数尺寸与预设的参数尺寸进行比较就可以得到整个模型的尺寸信息及加工面精度信息，整个对比过程更加地精准、高效；其中，表面粗糙度测量时直接采用现有技术中的扫描光切的方式快速完成。

在可视化建模软件内重复上述步骤继续完成转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图的参数获取及分析，直至转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图的尺寸及加工面精度合格为止。

当组成转向器传动件的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇均合格后，完成转向器装配并将其接入运行车间内的转向器试验平台。转向器试验平台采用生产车间内置的用于检测出厂产品运转的试验平台即可满足需求。

在上述任一方案中优选的是，获取装配后的目标循环球式转向器运行状态下的相关运行参数信息的具体步骤包括：获取目标循环球式转向器内部的转向螺杆的参数信息、转向螺母的参数信息、齿扇的参数信息。

获取转向器壳体内部的润滑油液的参数信息及目标转向器壳体在运行状态下的振动信息。

需要说明的是，在获取参数时获取转向螺杆的参数信息、转向螺母的参数信息、齿扇的参数信息、润滑油液的参数信息及目标转向器壳体在运行状态下的振动信息，采用多参数获取的方式能够更加全面的获取核心关键影响因子的相关信息，能够保证后续评估结果的相对客观准确性。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤包括：转向器完成装配并接入运行车间内的试验平台且动力输入端施加最大扭矩载荷。

在试验平台上间歇式完成转向器国标规定的使用次数要求下的模拟运行。

需要说明的是，车间内部的试验平台能够匹配当前生产批次的转向器装配产品，当转向器装配产品安装到位后，按照国标检测需要对其运转参数及允许的扭矩载荷要求进行设定并启动运行，能够更好地模拟真实工作环境中，提高分析结果的相对客观性与准确性。

保持转向器动力输入端施加最大扭矩载荷状态；通过传感器视觉分析获取最大扭矩载荷运转状态下的目标转向器内部的转向螺杆的各螺纹槽传动面的处的槽内裂纹长度信息。

当槽内裂纹长度＞槽内裂纹长度阈值时，则当前槽内裂纹记为过长槽内裂纹，分值记为10分；当槽内裂纹长度≤槽内裂纹长度阈值时，则当前槽内裂纹记为标准槽内裂纹/>，分值记为3分。

获取转向螺杆的两端传动轴处的轴壁裂纹长度信息；当轴壁裂纹长度＞轴壁裂纹长度阈值时，则当前轴壁裂纹长度记为过长轴壁裂纹，分值记为6分；当轴壁裂纹长度≤轴壁裂纹长度阈值时，则当前轴壁裂纹长度记为标准轴壁裂纹/>，分值记为1分。

需要说明的是，内置传感器获取对应的裂纹信息，然后采用分值赋分的方式对不同状态下的裂纹进行分类并以分值大小来代表其严重程度，能够更好地利用累计分值综合评判多个裂纹带来的综合影响。另外，在进行裂纹长度阈值设定时，由行业内技术专家根据当前转向器的对应零件的尺寸、材质及使用工况并结合国标中裂纹对与载荷强度受损程度影响的相关规定进行综合设定，以提高评估的相对准确性，该部分属于本领域技术人员的公知常识。

通过分析公式得到当前转向螺杆的传动隐患系数/>；

其中，为自然常数，/>为过长槽内裂纹的数量，/>为过长轴壁裂纹的数量；表示槽内裂纹长度、轴壁裂纹长度对应的权重系数。

将转向螺杆传动隐患系数与传动隐患系数阈值比较，当传动隐患系数/>≤传动隐患系数阈值时，则当前转向螺杆的传动安全性合格，否则不合格。

需要说明的是，采用过长槽内裂纹、过长轴壁裂纹两个不同影响因子来综合分析整个转向螺杆的传动安全隐患，根据当前转向螺杆的材质及传动要求并结合国标中不同部位的裂纹对轴类传动件失效程度的影响来制定合适的权重系数即可，此处不再赘述；以指数模型更好地反应出随着裂纹的不断增加对整个转向螺杆的指数性的破损程度的增加，有效地匹配实际传动过程中对传动隐患的评估界定；根据转向螺杆的使用工况载荷的不同以及转向螺杆本身的材质及轴径尺寸的不同能够利用力学计算得到合理的传动隐患系数阈值，具体计算属于本领域的技术人员的公知常识。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：获取目标转向器内部的转向螺母运转状态的径向跳动幅度，记为。当/>时，记为螺母过幅跳动，当在一个转向周期内出现螺母过幅跳动的次数超过10次，则发出螺母跳动异常预警信号。

考虑到，转向螺母在径向上的跳动会导致整个转向器内部传动的振动幅度的增加，故在此将其作为影响产品振动的关键因子之一，通过获取转向螺母运转状态的径向跳动幅度能够更好地反映转向螺母的异常情况。

通过分析公式得到一个转向周期内的转向螺母平均径向跳动幅度值/>；其中，/>为一个转向周期内转向螺母出现径向跳动次数。

利用一个转向周期内的转向螺母平均径向跳动幅度值能够反映出在长期运转状态下的运转螺母的跳动情况，采用平均径向跳动幅度值能够更加客观的反映真实的跳动情况。

获取一体成型在螺母底部的齿条上的各传动轮齿的齿根部位的裂缝信息；当传动轮齿仅在一侧存在裂缝时，记为初级裂缝传动轮齿，其数量记为；当传动轮齿两侧均存在裂缝时，记为重级裂缝传动轮齿，其数量记为/>；当传动轮齿两侧均无裂缝时，记为标准裂缝传动轮齿，其数量记为/>；其中，/>表示第/>个初级裂缝传动轮齿的编号，，/>表示第/>个重级裂缝传动轮齿的编号，/>；/>表示第/>个重级裂缝传动轮齿的编号，/>。通过分析公式得到当前转向螺母的齿根缺陷度/>；

其中，分别表示初级裂缝传动轮齿因子、重级裂缝传动轮齿因子、标准裂缝传动轮齿因子的权重占比。

当传动齿轮齿根缺陷度＜传动齿轮缺陷度阈值时，则判断当前的转向螺母的初步传动安全性合格，否则不合格。

需要说明的是，齿条传动过程中各个轮齿作为核心受力部件，其齿根部位的载荷较大，考虑到当齿根部位出现裂缝时会对轮齿的传动能力造成损害。在此利用内置传感器获取裂缝信息，轮齿作为齿条上的标准部件，其传动部位的载荷利用力学分析能够快速得到，同时考虑到当前齿条的材质及传动过程中的扭矩载荷情况，由本领域的技术人员计算可以得到对应部位的轮齿的承载载荷大小，另外，也可以结合齿条的材质及传动模数、转速等信息进行分析后得到。齿根裂缝影响对于铸造件或者机加工件利用材料材质与裂缝对疲劳断裂强度的影响分析可以得到，在设定传动齿轮缺陷度阈值时综合考虑载荷情况及疲劳强度分析计算即可得到，属于常规的行业常识。

当转向螺母的初步传动安全性不合格时，发出传动预警信号，同时将信息上传至数据库及控制模块。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：获取目标转向器内部的运转状态的与齿扇一体成型的转向臂位置处的端部轴承偏心度，记为。获取10个转向周期内的端部轴承的平均偏心度；其中，/>为10个转向周期内端部轴承出现偏心运转的次数。

需要说明的是，考虑到当轴承出现偏心时会带来整个转动过程中的过度磨损及振动性的增加，在此将端部轴承偏心度作为关键影响因子，能够更好地判断整个转向器运转过程中稳定性的变化的影响因素。

获取齿扇的各被动轮齿的齿面部位的齿痕数量，记为,其中，/>表示齿扇中被动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个被动轮齿中齿痕数量的编号，。

计算齿扇传动磨损系数,其中，/>表示齿扇设定的齿痕数量阈值,/>分别为端部轴承的平均偏心度评估、齿痕数量评估的权重占比。

从齿扇的传动部位获取各被动轮齿的齿根部位裂纹信息。

当被动轮齿仅在一侧存在裂缝时，记为初级裂缝被动轮齿，其数量记为；当被动轮齿两侧均存在裂缝时，记为重级裂缝被动轮齿，其数量记为/>；当被动轮齿两侧均无裂缝时，记为标准裂缝被动轮齿，其数量记为/>。

其中，表示第/>个初级裂缝被动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个重级裂缝被动轮齿的编号，/>；/>表示第/>个重级裂缝被动轮齿的编号，。

计算当前齿扇的传动缺陷度其中，/>分别表示初级裂缝被动轮齿因子、重级裂缝被动轮齿因子、标准裂缝被动轮齿因子的权重占比。

当被动轮齿齿根缺陷度≥对应的被动轮齿齿根缺陷度阈值时，则判断当前的齿扇的初步传动安全性不合格。

需要说明的是，利用内置传感器获取裂缝信息，齿扇作为与齿条传动相配合的齿轮件，其在传动的过程中被动轮齿的受力也是核心受力区域，其齿根部位的载荷较大，考虑到当齿根部位出现裂缝时会对轮齿的传动能力造成损害的情况。

轮齿作为齿扇上的标准部件，其传动部位的载荷利用力学分析能够快速得到，同时考虑到当前齿扇的材质及传动过程中的扭矩载荷情况，由本领域的技术人员计算可以得到对应部位的轮齿的承载载荷大小，另外，也可以结合齿扇的材质及传动模数、转速等信息进行分析后得到。

齿扇的各个被动轮齿齿根裂缝影响对于铸造件或者机加工件利用材料材质与裂缝对疲劳断裂强度的影响分析可以得到，在设定被动轮齿齿根缺陷度阈值时综合考虑载荷情况及疲劳强度分析计算即可得到，属于常规的行业常识。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：从目标循环球式转向器内部获取润滑油的粘稠度指数、透明度指数/>。

将获取的润滑油的粘稠度指数与润滑油的标准粘度指数值/>进行比对，计算润滑油粘稠偏差度/>。

将获取的润滑油的透明度指数信息与润滑油的标准透明指数值/>进行比对，计算润滑油透明度偏差度/>。

通过分析公式得到润滑油性能符合系数；其中，/>表示粘稠度指数因子，透明度指数因子的权重占比。

将得到的与/>比较，当/>时，则当前的润滑油性能符合要求，能够继续使用；否则，预警提示需要更换新的润滑油。

需要说明的是，润滑油的粘稠度与内部杂质的量有着重要的关系，考虑到在转向器内部零件运转的过程中会造成内部的润滑油的粘稠度的不断增加，当润滑油的粘稠度过大时就会影响各个传动件的正常传动，在此以润滑油的粘稠度作为参照因子能够更加便捷简单的判断内部油质的变化，并达到在润滑油的粘稠度不达标时及时更换的目的；具体对于润滑油的粘稠度的要求直接按照对应行业车辆的内置油液要求进行设定即可，属于行业内的常规标准要求，不再赘述。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：获取运转状态下的目标循环球式转向器的转向器壳体的各取样点的横向振动幅度,其中，/>表示转向器壳体的横向振动取样点的编号。

获取运转状态下的目标循环球式转向器的转向器壳体的各取样点的纵向振动幅度,其中，/>表示转向器壳体的纵向振动取样点的编号。

分析计算转向器壳体振动符合率,其中，表示转向器壳体振动阈值,/>分别表示纵向振动幅度因子，横向振动幅度因子的权重系数。

当转向器壳体振动符合率小于等于转向器壳体振动符合率设定值时，则当前的转向器壳体振动状态符合要求，否则，转向器壳体存在过度振动状态，发出预警信号。

需要说明的是，转向器壳体作为转向器外部的整机结构，其过大的振动会造成对与其连接的车架的不稳定振动，在此将转向器壳体的振动作为影响转向器安全运行的因子之一，依靠纵向振动幅度与横向振动幅度相结合得到其整体的振动幅度的分析计算，根据对应设备的行业振动标准可以指定得到转向器的转向器壳体振动符合率设定值，具体按照使用工况及行业固定设定即可。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器传动质量评估模块的具体工作过程包括：在转向螺杆的传动安全性合格前提下，获取转向螺杆传动隐患系数；在转向螺母的初步传动安全性合格前提下，获取传动齿轮齿根缺陷度/>。

获取符合要求的齿扇传动磨损系数、被动轮齿齿根缺陷度/>、润滑油性能符合系数/>。

通过分析公式得到目标转向器运行质量安全隐患系数/>。

当目标转向器运行质量安全隐患系数＞/>时，其中，/>表示目标转向器运行质量安全隐患系数阈值，则当前的目标循环球式转向器处于安全运行状态，否则，处于危险运行状态并发出预警信号，提示及时管理并检修维护。

需要说明的是，在目标循环球式转向器传动质量评估模块中结合齿扇传动磨损系数、被动轮齿齿根缺陷度/>、润滑油性能符合系数/>能够采用多因子权重分配的方式来较为全面客观地得到当前的目标转向器运行质量安全隐患系数，在制定目标转向器运行质量安全隐患系数阈值时，根据本领域技术人员对当前的转向器的使用工况及行业规定等要求进行人为设定，具体参数设定时预留一定的安全系数，本领域技术人员结合行业常识及行业经验数据评估得到目标转向器运行质量安全隐患系数阈值，具体数值的选定属于本领域技术人员的公知常识。

在上述任一方案中优选的是，所述目标循环球式转向器调控校验参数模块的工作过程如下：

获取目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块中的预警信息。

根据预警信息的具体内容及预警信息的对应位置向控制模块发送指定，控制模块根据指令向维修人员发送维修信息。

维修人员根据维修信息对目标循环球式转向器的对应部位进行检修维护，维护完成后重复运行目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块，当目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块的各项参数均为合格时，当前目标循环球式转向器处于正常运行状态。

否则，继续重复上述步骤，直至目标循环球式转向器处于正常运行状态为止。

需要说明的是，采用综合评估并在出现异常后反馈调控的方式能够更好地、有针对性的进行维修、管控，有效地保证对生产过程中及试验过程中的转向器产品的有效地维护与管控，提高整个管控系统的可靠性，同时提高转向器产品管理控制的可靠性。

综上可以看出，本产品质量管控系统能够对转向器进行装配前的各核心传动零件的尺寸参数的获取及合格性的判断；当零件符合要求后完成转向器的装配，在试验平台上完成对运行状态下的目标循环球式转向器内部的各参数的分析及评估，有效地保证对试验运行状态下的目标循环球式转向器的运行安全性的分析，综合多向核心运行参数实现量化分析，有效地完成对目标循环球式转向器的运行状态的全面监管控制，保证对目标循环球式转向器的试验结果分析的相对准确性；基于多向参数数据的处理，实现对目标转向器的传动状态，传动零件的安全隐患及裂缝信息进行有效地监测获取，同时对目标循环球式转向器内部的润滑油液的状态以及整体振动状态完成分析，有效地保证目标循环球式转向器运行状态的实时监控，在监控的过程中能够及时对异常部件进行发送预警信息，有效地提高安全监管的效果；本系统能够针对各个模块分析处理后的异常结果锁定对应的异常区域，同时依靠控制模块完成有效维护信息的发送，有效地根据当前的维护信息实现对应异常位置的检修与维护，维护后循环进行各模块的分析评估继续计算各异常参数，直至各模块均为异常参数时，则当前的整个目标循环球式转向器处于状态运转状态，有效地达到控制目标循环球式转向器产品质量的目的。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：包括：

转向器传动零件参数获取模块，用于获取组成目标循环球式转向器的未装配前的传动零件的相关参数，其中，传动零件包括转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇；

目标循环球式转向器运行参数获取分析模块，用于获取装配后的目标循环球式转向器运行状态下的相关运行参数信息；

目标循环球式转向器传动质量评估模块，用于获取传动零件参数获取模块、目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的处理结果并对目标循环球式转向器的传动安全性、稳定性完成综合评估；

目标循环球式转向器调控校验参数模块，用于根据目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块的评估结果反向对目标循环球式转向器的异常部位实现管控以达到提高其运行质量的目的；

控制模块，用于接收各模块的反馈信息及处理结果并作出相关指令；

数据库，用于系统中产生的存储全部的参数信息及全部预设信息。

2.根据权利要求1所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：所述转向器传动零件参数获取模块的工作过程包括：

将未装配前的组成目标循环球式转向器的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇单独置于工业CT仪器内部并逐次获取转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇各自的三维成像信息；

根据获得的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇的三维成像信息分别导入可视化建模软件，依次建模得到转向螺杆模型图、转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图；

可视化建模软件内获取转向螺杆模型图的外部轮廓尺寸参数及表面粗糙度信息并与设计参数比较，若转向螺杆模型图的外部轮廓尺寸参数及表面粗糙度信息与设计参数相比在误差范围内，则当前的转向螺杆模型图尺寸符合设计要求，即转向螺杆尺寸及加工面精度合格，否则不合格；

当转向螺杆尺寸及加工面精度不合格时，对当前转向螺杆零件进行修复处理，并重复上述步骤，若无法修复则直接废弃并选择新的转向螺杆零件继续完成尺寸及加工面精度的分析，至其达到合格要求；

在可视化建模软件内重复上述步骤继续完成转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图的参数获取及分析，直至转向螺母模型图、齿条模型图、齿扇模型图的尺寸及加工面精度合格为止；

当组成转向器传动件的转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇均合格后，完成转向器装配并将其接入运行车间内的转向器试验平台。

3.根据权利要求2所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：获取装配后的目标循环球式转向器运行状态下的相关运行参数信息的具体步骤包括：

获取目标循环球式转向器内部的转向螺杆的参数信息、转向螺母的参数信息、齿扇的参数信息；

获取转向器壳体内部的润滑油液的参数信息及目标转向器壳体在运行状态下的振动信息。

4.根据权利要求3所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤包括：

转向器完成装配并接入运行车间内的试验平台且动力输入端施加最大扭矩载荷；

在试验平台上间歇式完成转向器国标规定的使用次数要求下的模拟运行；

保持转向器动力输入端施加最大扭矩载荷状态；

通过传感器视觉分析获取最大扭矩载荷运转状态下的目标转向器内部的转向螺杆的各螺纹槽传动面的处的槽内裂纹长度信息；

当槽内裂纹长度＞槽内裂纹长度阈值时，则当前槽内裂纹记为过长槽内裂纹，分值记为10分；当槽内裂纹长度≤槽内裂纹长度阈值时，则当前槽内裂纹记为标准槽内裂纹/>，分值记为3分；

获取转向螺杆的两端传动轴处的轴壁裂纹长度信息；当轴壁裂纹长度＞轴壁裂纹长度阈值时，则当前轴壁裂纹长度记为过长轴壁裂纹，分值记为6分；当轴壁裂纹长度≤轴壁裂纹长度阈值时，则当前轴壁裂纹长度记为标准轴壁裂纹/>，分值记为1分；

通过分析公式得到当前转向螺杆的传动隐患系数/>；

其中，为自然常数，/>为过长槽内裂纹的数量，/>为过长轴壁裂纹的数量；/>表示槽内裂纹长度、轴壁裂纹长度对应的权重系数；

将转向螺杆传动隐患系数与传动隐患系数阈值比较，当传动隐患系数/>传动隐患系数阈值时，则当前转向螺杆的传动安全性合格，否则不合格。

5.根据权利要求4所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

获取目标转向器内部的转向螺母运转状态的径向跳动幅度，记为；

当时，记为螺母过幅跳动，当在一个转向周期内出现螺母过幅跳动的次数超过10次，则发出螺母跳动异常预警信号；

通过分析公式得到一个转向周期内的转向螺母平均径向跳动幅度值/>；

其中，为一个转向周期内转向螺母出现径向跳动次数；

获取一体成型在螺母底部的齿条上的各传动轮齿的齿根部位的裂缝信息；

当传动轮齿仅在一侧存在裂缝时，记为初级裂缝传动轮齿，其数量记为；

当传动轮齿两侧均存在裂缝时，记为重级裂缝传动轮齿，其数量记为；

当传动轮齿两侧均无裂缝时，记为标准裂缝传动轮齿，其数量记为；

其中，表示第/>个初级裂缝传动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个重级裂缝传动轮齿的编号，/>；/>表示第/>个重级裂缝传动轮齿的编号，/>；

通过分析公式得到当前转向螺母的齿根缺陷度/>；

其中，分别表示初级裂缝传动轮齿因子、重级裂缝传动轮齿因子、标准裂缝传动轮齿因子的权重占比；

当传动齿轮齿根缺陷度＜传动齿轮缺陷度阈值时，则判断当前的转向螺母的初步传动安全性合格，否则不合格；

当转向螺母的初步传动安全性不合格时，发出传动预警信号，同时将信息上传至数据库及控制模块。

6.根据权利要求5所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

获取目标转向器内部的运转状态的与齿扇一体成型的转向臂位置处的端部轴承偏心度，记为；

获取10个转向周期内的端部轴承的平均偏心度；其中，/>为10个转向周期内端部轴承出现偏心运转的次数；

获取齿扇的各被动轮齿的齿面部位的齿痕数量，记为,其中，/>表示齿扇中被动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个被动轮齿中齿痕数量的编号，/>；

计算齿扇传动磨损系数,其中，/>表示齿扇设定的齿痕数量阈值,/>分别为端部轴承的平均偏心度评估、齿痕数量评估的权重占比；

从齿扇的传动部位获取各被动轮齿的齿根部位裂纹信息；

当被动轮齿仅在一侧存在裂缝时，记为初级裂缝被动轮齿，其数量记为当被动轮齿两侧均存在裂缝时，记为重级裂缝被动轮齿，其数量记为/>；当被动轮齿两侧均无裂缝时，记为标准裂缝被动轮齿，其数量记为/>；

其中，表示第/>个初级裂缝被动轮齿的编号，/>，/>表示第/>个重级裂缝被动轮齿的编号，/>；/>表示第/>个重级裂缝被动轮齿的编号，；

计算当前齿扇的传动缺陷度其中，/>分别表示初级裂缝被动轮齿因子、重级裂缝被动轮齿因子、标准裂缝被动轮齿因子的权重占比；

当被动轮齿齿根缺陷度≥对应的被动轮齿齿根缺陷度阈值时，则判断当前的齿扇的初步传动安全性不合格。

7.根据权利要求6所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：所述目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

从目标循环球式转向器内部获取润滑油的粘稠度指数、透明度指数/>；

将获取的润滑油的粘稠度指数与润滑油的标准粘度指数值/>进行比对，计算润滑油粘稠偏差度/>；

将获取的润滑油的透明度指数信息与润滑油的标准透明指数值/>进行比对，计算润滑油透明度偏差度/>；

通过分析公式得到润滑油性能符合系数；其中，/>表示粘稠度指数因子，透明度指数因子的权重占比；将得到的/>与/>比较，当/>时，则当前的润滑油性能符合要求，能够继续使用；否则，预警提示需要更换新的润滑油。

8.根据权利要求7所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：目标循环球式转向器运行参数获取分析模块的具体工作步骤还包括：

获取运转状态下的目标循环球式转向器的转向器壳体的各取样点的横向振动幅度,其中，/>表示转向器壳体的横向振动取样点的编号；

获取运转状态下的目标循环球式转向器的转向器壳体的各取样点的纵向振动幅度,其中，/>表示转向器壳体的纵向振动取样点的编号；

分析计算转向器壳体振动符合率,其中，/>表示转向器壳体振动阈值,/>分别表示纵向振动幅度因子，横向振动幅度因子的权重系数；

当转向器壳体振动符合率小于等于转向器壳体振动符合率设定值时，则当前的转向器壳体振动状态符合要求，否则，转向器壳体存在过度振动状态，发出预警信号。

9.根据权利要求8所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：所述目标循环球式转向器传动质量评估模块的具体工作过程包括：

在转向螺杆的传动安全性合格前提下，获取转向螺杆传动隐患系数；

在转向螺母的初步传动安全性合格前提下，获取传动齿轮齿根缺陷度；

获取符合要求的齿扇传动磨损系数、被动轮齿齿根缺陷度/>、润滑油性能符合系数；

通过分析公式得到目标转向器运行质量安全隐患系数/>；

当目标转向器运行质量安全隐患系数＞/>时，其中，/>表示目标转向器运行质量安全隐患系数阈值，则当前的目标循环球式转向器处于安全运行状态，否则，处于危险运行状态并发出预警信号，提示及时管理并检修维护。

10.根据权利要求9所述的基于数据处理的转向器结构部件质量测试管理系统，其特征在于：所述目标循环球式转向器调控校验参数模块的工作过程如下：

获取目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块中的预警信息；

根据预警信息的具体内容及预警信息的对应位置向控制模块发送指定，控制模块根据指令向维修人员发送维修信息；

维修人员根据维修信息对目标循环球式转向器的对应部位进行检修维护，维护完成后重复运行目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块，当目标循环球式转向器运行参数获取分析模块以及目标循环球式转向器传动质量评估模块的各项参数均为合格时，当前目标循环球式转向器处于正常运行状态；

否则，继续重复上述步骤，直至目标循环球式转向器处于正常运行状态为止。