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2.传递误差/综合质量试验台
（3）主减综合质量试验台
接触斑点，识别分析 振动、噪声，频谱分析 传递误差、综合分析 加载试验
进口：加载，自动检测 综合分析
国产：空载，看斑点、听噪声
3.变速器换挡性能试验台
AMT自动变速器换挡性能试验台
反向驱动 整车惯量 TCU模拟 快速上下料 自动测试
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4. 倾斜润滑试验台
变速器倾斜润滑试验台
两轴倾斜 正/反驱动 各轴承润滑 空载功率
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七、总 结
齿轮及齿轮传动系统测试关键：
测试技术 测试装备 测试人才
机械科学研究总院
中机生产力促进中心 制造工程研究所
贴近de技术服务 高端de试验装备 深入de合作研究
地址：北京市 海淀区 首体南路2号，100044 电话：010-88301762/1718/1732 传真：010-68321835
试验要求：载荷大小精确、加载点准确、齿长载 荷分布均匀，装卡方便可靠。
加载工装：技巧，特别是斜齿轮试验。
试验机为通用高频试验机
三、齿轮试验装备
国产高频试验机
德国高频试验机
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三、齿轮疲劳寿命测试装备
工装夹具是关 键，需要在专 业公司定制 工装要求
1.齿轮装夹方便可靠 2.齿宽方向载荷均布 3.齿顶加载点准确
四、齿轮传动性能测试技术
齿轮传动性能测试包括： 1. 齿轮接触斑点测试 2. 齿轮传递误差测试
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四、齿轮传动性能测试技术
1. 接触斑点、传递误差、振动噪音的关系
四、齿轮传动性能测试技术
2、传递误差是齿轮啸叫的激励源
扭转振动：φ(t)= φ{ [i (t)-i 0] φ 1(t)}（动态） (1)稳态情况下， φ(t)反映传递误差TE =φ(t) ； (2) 动态情况下，齿轮受迫振动， φ(t)反映
齿轮疲劳寿命测试方法
1. 模拟齿轮啮合过程
用途：主要用于测试接触疲劳和胶合失效测试 特点：接近实际运行情况，效率低
2. 单齿高频加载
用途：用于弯曲疲劳测试 特点：效率高，与实际啮合情况有区别，需标定
二、齿轮疲劳寿命测试技术
影响齿轮疲劳寿命的因素
宏观几何参数 微观几何参数
齿轮材料 热处理及制造工艺
润滑油及温度 表面处理工程等
ω1
ω2
(1) 齿距累积总偏差：Fp
(2) 齿距偏差：fpt
(3) 齿形偏差：Fα，ffα ，fHα (4) 安装偏心：e (5) 轮齿受载变形：δ (6) 轮齿修形：f，等……
偏差特征：
1. 随机性 2. 规律性-不同周期正弦曲线
变形特征：随载荷变化，形状确定
齿距累积总偏差Fp：呈正弦规律+随机性 齿距偏差fpt：呈随机性
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二、齿轮疲劳寿命测试技术
测试齿轮疲劳寿命的关键
1. 测试目的
S-N曲线？对比测量？其它目的？
2. 试验齿轮设计、制造与检测 3. 试验方案确定
三、齿轮疲劳寿命测试装备
1. 齿轮弯曲疲劳强度试验机及加载夹具 2.齿轮接触疲劳强度试验机
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三、齿轮疲劳寿命测试装备
1. 弯曲疲劳强度试验机及加载夹具
试验机：高频电磁谐振式试验机，加载频率高： 80～250 Hz，106—1.5h，效率很高。一般不用电 液伺服型试验机频率低，<50Hz。
性能测试：振动、效率、接触斑点 S-N曲线测试：测试齿轮材料S-N曲线，为齿轮正向设
计计算提供可靠的基础依据
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中机中心引进DU齿轮接触疲劳试验台
三、齿轮疲劳寿命测试装备
160mm、91.5中心距背靠背齿轮疲劳试验机技术参数
序
项目
1 试验齿轮中心距
2 齿轮最大齿宽
3 试验齿轮模数 4 最大试验功率 5 工作转速 6 最大测试扭矩 7 电机功率 8 油温 9 试验齿轮螺旋角 1 主机尺寸 0 控制柜尺寸
单位 mm mm mm
kW rpm Nm kW ℃
mm mm
参数 160
60 2～10
2000 0～4500 6000，±1.5%FS 75
~100 0～30 2800×1230 2000×600
参数 91.5
35 2-5
880 0-6000 2100 30
~130 0～30 1850×800 2000×600
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三、齿轮疲劳寿命测试装备
背靠背齿轮疲劳试验台原理
试验 齿轮
液压加载器
试验 齿轮
传感器
变频电机
三、齿轮疲劳寿命测试装备
背靠背齿轮疲劳试验机功能：
对比测试：验证齿轮设计、齿轮材料、加工工艺、热 处理参数改进等对齿轮寿命的影响 ，寻找规律
强度测试：用于测试齿轮接触疲劳、弯曲疲劳寿命及 胶合特性 ，质量验证
处
-20 -30
2 2
理
-40 -50
-60
-70
Time, s
Raw Data Timer Filtered Measurement
1
1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Frequency, Hz
六、齿轮传动系统其它测试装备
常见试验台的类别： 1. 综合性能/疲劳寿命试验台 2. 振动与噪声试验台 3. 传递误差试验台 4. 换挡性能试验台 5. 接触斑点/密封性试验台 6. 倾斜(润滑)试验台 7. 环境试验台……
2.传递误差/综合质量试验台
圆柱齿轮及系统传 递误差试验台
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2.传递误差/综合质量试验台
传
递
齿轮1
误 齿轮2
差
数
光栅2
1/Z1
计 数 器
数据 采集 卡
据
1/Z2
采
4
集
30 20
4
10
3
与
0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
3
-10
M icron s M icrons, p-p
加载启动、载荷稳定 转角设定、低速稳定
在疲劳寿命试验 台上无法准确获 得齿轮接触斑点
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1. 齿轮接触斑点试验台
1. 齿轮接触斑点试验台
接触斑点检测与对比
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2.传递误差/综合质量试验台
1. 圆柱齿轮传递误差试验台
齿轮副传递误差测试 齿轮轴系传递误差测试
关键技术： •转角精密测量技术 •传递误差信号处理技术 •测试误差修正、补偿技术
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三、齿轮疲劳寿命测试装备
试验台液压加载器
叶片式：隔振。间隙密封（泄露），加工精度高 扭力杆式：简单，传递扭振，易泄载
齿轮安装结构
锥面轴颈，液压装拆方便，不磨损。 圆柱轴颈，装拆困难，易磨损。
端盖活动支撑
减振弹性支撑 装拆高压油口
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三、齿轮疲劳寿命测试装备
机械科学研究总院中机生产力促进中心与英国纽卡斯 尔大学齿轮技术研究中心全方位技术合作，为中国企业 提供齿轮疲劳寿命试验设备、合作研究和技术咨询服务。 DU在齿轮试验检测技术世界领先。 贴身服务、快速响应—齿轮试验
(2) 减少振动噪声的途径： 减小传递误差 减小齿轮的振动响应 减小系统的振动响应 隔振、隔噪，减少传播
源头减小
TE激励
响应减小
动态 响应
轮齿： 振动、噪声
传播、响应减少
传播 响应
系统： 振动、噪声
四、齿轮传动性能测试技术
5. 优化齿轮啮合，减小和优化传递误差，降低振动噪音
软件建模 加载分析：不同扭矩下错位分析
齿形偏差Fα，ffα ，fHα：呈正弦规律+随机性
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h
h
双齿进入啮合 点，产生冲击
齿形变形曲线
K型修形曲线
δ
f
典型的传递误差
不同载荷下的传递误差 (要考虑加载载荷)
不同速度下的传递误差 (要考虑测量方法)
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四、齿轮传动性能测试技术
4.拟制啸叫的途径：减少传递误差、控制相应传播
(1) 减少传递误差途径： 减少制造误差 进行合理的齿廓修形 减小轮齿刚度变化 减小安装误差
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齿轮修形设计 接触斑点、传递误差模拟分析
样箱制造 接触斑点试验测试
影响系统变形要素调整
不一致
模 拟
传递误差测试
与
测 试
一 致
齿轮
结
修形
果 对
设计 定型
比
综合 分析 确定 解决 方案
分
析
振动噪音测试
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五、齿轮传动性能测试装备
1. 齿轮接触斑点试验台 2. 齿轮传递误差测试台
1. 齿轮接触斑点试验台
1
一、概述
1. 齿轮疲劳寿命和振动噪音性能是评价齿 轮传动系统优劣的重要指标
2. 测试以提高寿命与噪音性能为目的 3. 科学的测试方法是基础 4. 可靠的测试设备是关键
二、齿轮疲劳寿命测试技术
2
二、齿轮疲劳寿命测试技术
齿轮失效方式
2. 弯曲疲劳
二、齿轮疲劳寿命测试技术
2. 胶合
齿轮失效方式
3
二、齿轮疲劳寿命测试技术
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1. 综合性能/疲劳寿命试验台
（1）风电齿轮箱电功率封闭试验台
1.综合性能/疲劳寿命试验台
（2）汽车驱动桥电功率封闭试验台
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1. 综合性能/疲劳寿命试验台
(3)液力封闭试验台
旋挖钻机动力头 动态性能试验台