一种基于XML的变速箱数据交换方法

技术领域

本发明涉及变速箱数据交换领域，特别涉及一种基于XML的变速箱数据交换方法。

背景技术

目前，我国的工业互联网软件相关的标准研究和软件开发技术与国外存在较大的差距，特别是在一些比较专业的门类里存在较大差距。其次新能源汽车规模也在逐渐扩大，相关行业的技术需求也在不断的增长，在一些新能源汽车的关键零部件的生产制造和测试上面临新的挑战。其中我国在电动汽车变速箱的设计开发中，交换数据和建立模型有相当大的技术需求。其次变速箱中的每个零件的属性具有独特性，参数类型多，零件关系繁杂，需要合理的文档规范技术。此外，不同零部件OEM厂商在数据交流和协同开发也存在较多问题，比如各厂商的使用的研发标准有所不同，很难在短时间获取不同生厂商的准确数据和宏观数据架构，由此而导致开发时间长，协同开发难度较大。

因此，本发明针对变速箱的数据存储技术及厂商之间协同开发方式提出一种解决方案，以此满足在变速箱相关领域的工业互联网软件开发和零部件制造厂商之间的协同开发制造的需求。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种基于XML的变速箱数据交换方法，用于提高变速箱软件APP开发的效率和可靠性，以及生产厂商之间的数据共享和协同开发。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于XML的变速箱数据交换方法，对变速箱数据进行描述，数据类型总共分为三个大的类，零件关系描述规范、零件单元描述规范和工况信息描述规范，具体通过以下步骤进行描述：

步骤S1：使用XML作为数据承载的主要形式；

步骤S2：使用XML来实现变速箱中各零部件数据的描述；

步骤S3：使用XML来实现变速箱中各零部件之间关系的描述；

步骤S4：使用XML来实现不同工况数据的描述；

步骤S5：使用XML来实现具体工况下的零部件数据描述形式；

步骤S6：使用XML来实现不同工况条件、计算方法、安全系数、行业标准、经验公式所得结果的数据交流和存储方式；

步骤S7：使用XML来实现数据扁平化的开发模式。

进一步的，步骤S1中，使用XML作为数据承载语言，并使用Schema和DTD来对文档的权限和数据有效性进行约束。

进一步的，步骤S2中，使用XML实现变速箱中各零部件数据的描述，对零部件的描述分为父节点和子节点，并且父节点都具有唯一的id，用于与其他变速箱数据信息进行绑定；子节点中包含零部件属性信息。

进一步的，步骤S3中，使用XML来实现变速箱中各零部件之间关系的描述，其中变速箱中关系型数据包括零部件与零部件、零部件与非零部件、零部件与结果、工况与结果四种关系类型，同样零部件关系型数据具有父节点和子节点，且父节点和子节点必须包含id的属性形式，并且id具有唯一性。

进一步的，步骤S4中，使用XML来实现不同工况数据的描述，描述工况信息和结果信息同属于loadcases工况类型数据，其中工况信息的每个独立的父节点都包含唯一的id，方便通过关系型数据进行检索；其子节点包含相应的具体数据，子节点属性包含名称、单位、值的信息。

进一步的，步骤S5中，使用XML来实现具体工况下的零件数据描述形式，具体工况下的零部件数据为结果信息，结果信息描述一个零件在某种工况下的数据信息，包括转速、扭矩、力、温度、时间，其中子节点也包含对应的零件的id；result节点具有唯一的id，并且在关系型数据中，把工况id和结果id绑定。

进一步的，步骤S6中，使用XML来实现拓展数据交流和存储，在工况信息描述规范下可以新增节点类型，包括描述计算方法、安全系数、行业标准、经验公式的数据，并新增相应的零部件关系描述规范节点下的关系型数据和工况信息描述规范下的结果信息，实现拓展功能。

进一步的，步骤S7中，使用XML来实现数据扁平化的开发模式，主要通过零部件的id在已绑定的关系型数据中检索相关联信息的id，再通过这个id在独立单元的components、loadcases、results中进行检索，从而获取想要的变速箱数据信息，实现了扁平化存储数据与检索。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明所述的一种基于XML的变速箱数据交换方法，提出一种科学的变速箱数字化建模方法，其扁平化的数据结构，可以方便数据的增删改查以及对数据的管理，方便利用程序语言实现数据的批量化处理；

2、本发明所述的一种基于XML的变速箱数据交换方法，其特有的数据描述和存储形式，有利于不同CAE及OEM厂商进行数据的交流，并具按照上述描述形式，对不同种类的数据具有兼容性，方便每个CAE及OEM厂商对数据内容及形式进行拓展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明中使用XML描述一条装配关系图；

图2是本发明中一个零部件的描述方式图；

图3是本发明中结果与工况载荷的关系的结构图；

图4是本发明中变速箱数据的整体结构图；

图5是本发明中结果、工况、零部件的三者关系图；

图6是本发明中一条loadcase信息描述方式图；

图7是本发明中一条result信息描述形式图；

图8是本发明中不同CAE软件的数据应用方式图；

图9是本发明中变速箱数据文档EER图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本实施例公开了一种基于XML的变速箱数据交换方法，对变速箱数据进行描述，数据类型总共分为三个大的类，零件关系描述规范(relations)、零件单元描述规范(components)和工况信息描述规范(loadcases)，该技术文档命名为GDBD(gearbox database)，并实现下列所示功能：

步骤S1：使用XML(Extensible Markup Language)作为数据承载的主要形式；

步骤S2：使用XML来实现变速箱中各零部件数据的描述；

步骤S3：使用XML来实现变速箱中各零部件之间关系的描述；

步骤S4：使用XML来实现不同工况数据的描述；

步骤S5：使用XML来实现具体工况下的零部件数据描述形式；

步骤S6：使用XML来实现不同工况条件、计算方法、安全系数、行业标准、经验公式等所得结果的数据交流和存储方式；

步骤S7：使用XML来实现数据扁平化的开发模式。

进一步的，步骤S1中，使用XML作为数据承载语言，并使用Schema和DTD来对文档的权限和数据有效性进行约束。DTD是XML的一种语法规则，用于验证XML文件，不同使用者通过定义DTD元素，就能实现数据共享。其中DTD具有许多元素限制符，如“()”、“|”、“`”、“*”、“？”、“+”，每种符号具有不同的含义。例如规定每一个XML节点的id属性具有唯一性，就可以使用<！ELEMENTidid#REQUIRED>的语法进行限制。Schema对XML文档进行属性和元素的定义，使保证不同使用者都能得到相同的内容，并扩充了XML的自定义数据类型。例如时间的定义使所有使用文章的人都能得到统一的时间。

进一步的，步骤S2中，使用XML实现变速箱中各零部件数据的描述，对零部件的描述分为父节点和子节点，并且父节点都具有唯一的id，用于与其他变速箱数据信息进行绑定；子节点中包含零部件属性等信息。

进一步的，步骤S3中，使用XML来实现变速箱中各零部件之间关系的描述，其中变速箱中关系型数据包括零部件与零部件、零部件与非零部件、零部件与结果、工况与结果四种关系类型，同样零部件关系型数据具有父节点和子节点，且父节点和子节点必须包含id的属性形式，并且id具有唯一性。其余父子节点的属性信息可以根据需要增删。

进一步的，步骤S4中，使用XML来实现不同工况数据的描述，描述工况信息和结果信息同属于loadcases工况类型数据，其中工况信息的每个独立的父节点都包含唯一的id，方便通过关系型数据进行检索；其子节点包含相应的具体数据，子节点属性包含名称、单位、值的等信息，但不限以上信息。

进一步的，步骤S5中，使用XML来实现具体工况下的零件数据描述形式，具体工况下的零部件数据为结果信息，即result节点，结果信息描述一个零件在某种工况下的数据信息，包括转速、扭矩、力、温度、时间等，其中子节点也包含对应的零件的id；result节点具有唯一的id，并且在关系型数据中，把工况id和结果id绑定。

进一步的，步骤S6中，使用XML来实现拓展数据交流和存储，在工况信息描述规范下可以新增节点类型，包括描述计算方法、安全系数、行业标准、经验公式等的数据，并新增相应的零部件关系描述规范节点下的关系型数据和工况信息描述规范下的结果信息，实现拓展功能。

进一步的，步骤S7中，使用XML来实现数据扁平化的开发模式，主要通过零部件的id在已绑定的关系型数据中检索相关联信息的id，再通过这个id在独立单元的components、loadcases、results中进行检索，从而获取想要的变速箱数据信息，这种方式实现了扁平化存储数据与检索，特别方便变速箱类工业互联网APP的开发中。

进一步的，配合使用EER图和GBDB，就可以方便在零部件生产厂商中进行数据流转，加快了开发制造效率，提高协同开发能力。其中EER图主要包含变速箱数据库的整体结构，方便直接获取层级关系，了解变速箱数据结构，方便提取信息。

具体实例：

本发明提供一种基于XML的变速箱数据交换方法，包括所述XML的格式、所述变速箱零部件的信息描述方式、所述变速箱零部件之间的关系信息描述方式、所述不同工况信息的描述方式、所述不同CAE软件协同开发应用方式、所述零部件厂商数据共享方式，其中：

所述XML的格式是变速箱数据交换标准的文档承载格式，使用XML建立的数据接口文档具有结构性和易操作性，同时在描述变速箱的数据时可以使用XML具有的Schema和DTD(文档类型定义)技术对文件进行约束，使得在各种情况下交流信息变得规范统一，如图1的形式，通过父节点来描述需要展示的信息类型，一般不包含具体数值，在子节点中展开父节点的具体信息，也不包含具体数值。在每个节点都可以添加不同的属性信息，不限于图1所示的id，数据类型，零部件名称等信息，父节点与子节点共同组成一条变速箱数据。其中整个文档包含三个部分，relations(关系类)、components(零部件属性类)、loadcases(工况信息类)。如图4所示的三种规范结构，在这三类规范中还包含如图4所示的多种子类规范。所述的子类中会存在一些关联性，其中使用id作为具体关联的参数，来达到数据的扁平化使用。方便使用程序代码进行数据的提取、存入、分类等操作。

所述变速箱零部件的信息描述方式，如图2所示，表示的是一条轴承零部件的数据形式，该零部件类型数据包含父节点的id、名称和类型。其中id在整个XML数据文档规范中必须是唯一的，用以区别不同的数据条信息。其次属性信息可以适当增加、删减、修改，达到该技术文档的灵活性和扩展性。如果子节点还涵盖其他信息，可以在子节点下面继续扩展子节点，直到能够涵盖完整数据信息。其子节点主要包含该零部件的名称、数据、单位等但不限上述内容的具体类型的数据。其中变速箱的零部件的种类繁多，包含齿轮、轴、轴承、抽象外载荷零部件、挡位、箱体、润滑油等。该种信息可以涵盖变速箱内所有涉及的独立零部件单元和一些抽象的零部件单元。

所述变速箱零部件之间的关系信息描述方式，如图3所示，主要表现出该种数据类型的父节点和子节点的结构，具体如图1所示，类似的XML文档形式。其中relations的特征包含所述的零部件与零部件的关系、零部件与非零部件的关系、零部件与结果之间的关系、工况与结果之间的关系。其中零部件与零部件的关系有多种，比如装配关系、侧边关联关系、啮合关系等，可以根据不同零部件进行拓展定制，比如轴承就可以分为内圈、外圈、滚动体的信息组合，齿轮轴可以分成不同轴段的信息组合。零部件的与非零部件的信息也有多种，比如某个零部件和材料的匹配关系，零部件与润滑的匹配关系，零部件与温度等非零部件之间的关系。在使用的时候可以通过零部件的id在关系类数据库中检索具有相同id的关系数据的子节点id，就可以查找该关联零部件或非零部件的id，可以对其进行赋值或者提取值的操作。所述的工况信息与结果关系信息，零部件信息与结果的关系信息，采用扁平化的数据存储形式，如图3所示结构，在relation的父节点下包含两个子节点，这两个子节点可以是结果与零部件，结果与工况的组合。这里只是绑定两个子节点的关系，同样子节点具有唯一id，父节点具有唯一id。并表明节点数据类型，不体现具体的数据值。其中具体的数据值在如图4所示的工况载荷描述规范中进行描述。其中工况(loadcase)、零部件(component)、结果(result)三者之间的关系如图5所示。最重要的特点是具有唯一id，用于联系各种类型的数据，这种扁平化的数据格式可以方便变速箱类软件开发，以及不同生产厂商的数据共享和协同开发。

所述不同工况信息的描述方式，如图6-7所示，表示如图4中的工况载荷信息。这里的工况载荷只是一部分的内容展示，如果需要实现更多的功能，如计算方法、安全系数、行业标准、经验公式等，只需要按要求增加就可实现。如图6所示，表示一种工况信息，表示该变速箱系统运行在何种工况下，一般工况信息包含初始扭矩、初始转矩、初始温度、初始挡位、运行时间、外载荷等信息。这些信息包含在一个loadcase的节点下，并记录着真实的数据值，多个loadcase就形成了多种工况。零部件通过关系类数据的子节点信息中找到相关联的对应的工况id，就可以知道该零部件的运行工况信息了。如图7所示，该XML结构可以表示一个具体的零部件的运行数据或者其他数据。如图7所示，是一个齿轮在某一工况下的受力信息和速度转矩信息。如果有需要也可以的增删信息，这样就可以实现数据的扩展性。

所述不同CAE软件协同开发应用方式，如图8所示，应用上述的描述规范，形成GBDB文档数据库，然后可以在不同的CAE分析软件中，提取信息和存储信息。如图8所示，表示一个CAE软件A进行数据的初步处理，形成基础GBDB文档数据，然后在把这个文档数据送到CAE软件B进行专项开发，得到的结果数据按照上述的文档规范再存入GBDB的文档中。然后再将新的GBDB文档发送给CAE软件C，如此循环，就可以实现数据的交换。由于GBDB在XML中的分类和描述形式与结构，可以方便的在集中数据库中进行数据流转，可以进行接力式的开发，也可以是进行独立的专项开发。只需要通过某一个零部件的id，就可以在关系型数据中找到关联的零部件，工况，结果等等的id。再通过这个id在对应的components、results、loadcases中查找信息即可。

所述零部件厂商数据共享方式，如图9所示，表示MySQL的EER图，这个数据库的形式就刻画整个变速箱描述文档的结构与子类。如果不同的企业需要了解和掌握数据的整体信息结构，通过这种方式就可以方便快捷的获取主要信息。再基于GBDB的数据库进行数据的增删改查，同时相应的改变EER图的部分内容，在下一个生产商得到该GBDB数据库和EER图，就可以在极短的时间内掌握整个数据库的结构，并进行自己相应部分数据的开发生产工作。

如上所述，本发明通过建立变速箱各零部件的描述方式，以及关系型数据，工况型数据的描述方式，实现变数箱的数字建模，方便的实现数据共享，并且操作难度低，逻辑思维简单，方便编程实现。便于工业互联网软件的开发和生产厂商的数据共享和协同开发。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。