(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210493728.7 (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七0三研 究所 地址 150078 黑龙江省哈尔滨市道里区洪 湖路35号 (72)发明人 崔朝凯　叶盛鉴　王梦琪　刘义虎　 (51)Int.Cl. G01M 13/021(2019.01) G01M 13/028(2019.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种用于测试加工误差对性能影响的试验 星型齿轮箱及其试验方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种用 于测试加工 误差对性能影响的试验星型齿轮箱及其试验方 法， 包括箱 体振动测试模块、 齿 根应力测试模块、 齿面印痕测试模块组成； 在 星型齿轮箱的箱体各 关键节点布置加速度传感器， 箱 体内在各个人字 齿轮的齿宽方向和周向的齿根位置均匀地粘贴 应变片， 将太阳轮和行星轮的轮齿刷涂红丹粉及 兰油， 分别测试并采集安装有不同加工误差的齿 轮时各个模块的试验数据， 综合分析不同加工误 差对传动系统的影 响机制。 本发 明可实现对多种 类加工误差的测试， 系统地反应出各加工误差对 星型齿轮箱性能的不同影 响， 进而有助于对星型 齿轮箱性能的评估和提高。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114813109 A 2022.07.29 CN 114813109 A 1.一种用于测试加工误差对性 能影响的试验星型齿轮箱， 其特征是： 包括齿轮箱本体、 箱体振动测试模块、 齿根应力测试模块、 齿面接触测试模块， 所述箱体振动测试模块包括加 速度传感器， 齿轮箱本体的输入端、 输出端的轴承位置安装加速度传感器， 齿轮箱本体里的 行星架与齿轮箱本体连接的凸缘位置安装加速度传感器， 齿轮箱本体的基座位置安装加速 度传感器； 所述齿根应力测试模块包括应变片、 遥测， 齿轮箱本体里的齿轮的齿根位置安装 应变片， 应变片通过导线连接遥测； 所述齿面接触测试模块包括齿轮箱本体里 的太阳轮和 行星轮， 太阳轮和行星轮的齿面上刷涂红丹 粉及兰油。 2.根据权利要求1所述的一种用于测试加工误差对性能影响的试验星型齿轮箱， 其特 征是： 所述应 变片均匀的沿齿宽和齿轮一周分布， 且人字齿轮两侧的应 变片对称。 3.一种用于测试加工误差对性能影响的试验星型齿轮箱试验方法， 其特 征是： (1)将齿轮箱本体的输入轴、 输出轴、 与行星架固连的凸缘及基座打磨平整， 粘贴加速 度传感器， 并连接动态信号采集仪； (2)在各行星轮沿齿宽及周向的齿根部位粘贴应变片， 且人字齿轮两侧的应变片对称 粘贴， 通过轴心引出导线与遥测连接， 并将遥测固定在轴端与轴一起旋转； 在各个齿轮的齿 面上刷涂红丹 粉及兰油； (3)单独启动三相异步电机并设定转速， 直至输入转速达到设定转速； 启动磁粉制动 器， 通过斜坡加载 逐渐提升直至末端负载达 到预期扭矩； 降低粉制动器的负载后关闭电机； (4)先后换装相应误差的齿轮， 开机测试并记录试验数据， 针对这两种误差， 在对箱体 振动做频谱分析后， 频谱图中在啮合频率的两侧会存在距离为转频的边频带， 进而观测各 齿面接触印痕面积， 对于齿轮质量不平衡， 会使轮齿印痕面积表现为平缓的变化； 而对于齿 距误差， 则会 存在轮齿印痕面积过 大或过小的变化； (5)先后换装相应误差的齿轮， 开机测试并记录试验数据， 含有这两种齿面误差会使得 箱体振动的频谱图中啮合频率对应的幅值大于误差相对较小时的幅值， 进而观测齿面接触 印痕的分布， 对于齿面误差较小， 精度较高的齿轮， 其齿面接触印痕为集中的分布于齿面的 中间， 对于齿面 误差较大的齿轮， 其接触印痕会愈发偏离中心且集中在齿面局部； (6)先后换装相应误差的齿轮， 开机测试并记录试验数据， 这两种误差反映在各分路的 受载情况上， 提取并汇总 各个人字齿轮左右两侧的齿根应力， 比较人字齿轮左右两侧应力 的差距来反映行星架销轴倾斜误差的大小； 销轴位置误差由各级传动环节中载荷的分布特 性来反映， 则采用均载系数进行表征： 式中， N为行星轮的个数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114813109 A 2一种用于测试加工误差对性能影响的试验星型齿轮箱及其试 验方法 技术领域 [0001]本发明涉及的是一种试验 装置， 具体地说是齿轮箱试验 装置及方法。 背景技术 [0002]与传统的平行轴齿轮传动相比， 人字星型齿轮传动系统具有结构紧凑、 传动比大、 效率高、 承载能力强等优点， 被广泛应用于汽车、 船舶、 航空、 冶金等领域。 但齿轮箱零部件 的加工过程中不可避免地会引入了各种误差， 这些误差作用到人字星 型齿轮箱的复杂的结 构上， 会加剧系统的振动噪声， 引起各行星轮载荷的分配不均， 严重的还会导致部 分构件的 过载和破坏， 影响整个机械系统的安全性和可靠性。 因此， 测试不同加工误差下星 型齿轮箱 的响应特 征及工作表现， 对星型齿轮箱性能的评估和提高具有重要意 义。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供可实现对齿距误差、 齿廓误差、 螺旋线误差、 齿轮质量不平 衡及行星架的销轴倾斜误差、 位置误差等误差激励下系统性能的测试， 同时在多个关键部 位装配扭矩、 加速度、 应变片等传感器进 行实时测量， 以实现对星 型齿轮箱内外运行状态的 监测， 通过分别换装不同加工误差的试验件， 测试获得星型齿轮箱在各加工误差下 的性能 特征的一种用于测试加工误差对性能影响的试验星型齿轮箱及其试验方法。 [0004]本发明的目的是这样实现的： [0005]本发明一种用于测试加工误差对性能影响的试验星型齿轮箱， 其特征是： 包括齿 轮箱本体、 箱体振动测试模块、 齿根应力测试模块、 齿面接触测试模块， 所述箱体振动测试 模块包括加速度传感器， 齿轮箱本体的输入端、 输出端的轴承位置安装加速度传感器， 齿轮 箱本体里的行星架与齿轮箱本体连接的凸缘位置安装加速度传感器， 齿轮箱本体的基座位 置安装加速度传感器； 所述齿根应力测试模块包括应变片、 遥测， 齿轮箱本体里的齿轮的齿 根位置安装应变片， 应变片通过导线连接遥测； 所述齿面接触测试模块包括齿轮箱本体里 的太阳轮和行星轮， 太阳轮和行星轮的齿面上刷涂红丹 粉及兰油。 [0006]本发明一种用于测试加工误差对性能影响的试验星型齿轮箱还可以包括： [0007]1、 所述应 变片均匀的沿齿宽和齿轮一周分布， 且人字齿轮两侧的应 变片对称。 [0008]本发明一种用于测试加工误差对性能影响的试验星型齿轮箱试验方法， 其特征 是： [0009](1)将齿轮箱本体的输入轴、 输出轴、 与行星架固连的凸缘及基座打磨平整， 粘贴 加速度传感器， 并连接动态信号采集仪； [0010](2)在各行星轮沿齿宽及周向的齿根部位粘贴应变片， 且人字齿轮两侧的应变片 对称粘贴， 通过轴心引出导线与遥测连接， 并将遥测固定在轴端与轴一起旋转； 在各个齿轮 的齿面上刷涂红丹 粉及兰油； [0011](3)单独启动三相异步电机并设定转速， 直至输入转速达到设定转速； 启动磁粉制说　明　书 1/4 页 3 CN 114813109 A 3