基于失效物理的諧波減速器可靠性分析研究.pdf

1、本研究來源于民用航天關(guān)鍵技術(shù)預先研究項目“XXX高可靠長壽命環(huán)境試驗研究”。隨著我國航天技術(shù)的快速發(fā)展，航天器的在軌工作壽命要求越來越長，可靠性要求也越來越高。空間驅(qū)動機構(gòu)作為航天器不可或缺的重要組成部分，其可靠性和工作性能對航天器的在軌工作壽命有著重要的影響。諧波減速器是空間驅(qū)動機構(gòu)典型的活動零部件，其工作性能受溫度、載荷和轉(zhuǎn)速等因素的影響。這些因素相互耦合，共同影響諧波減速器的可靠性。本項目以諧波減速器為研究對象，運用失效物理分析方

2、法對諧波減速器的失效機理進行了分析，并采用混合潤滑相關(guān)理論分析了轉(zhuǎn)速、溫度和載荷對潤滑性能的影響，進而建立了多參量耦合的動態(tài)精度退化模型，并以機械滯后總量為傳動精度表征量，利用蒙特卡洛法和改進的一次二階矩法分析了轉(zhuǎn)速、溫度和載荷對可靠度的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了空間潤滑諧波減速器的失效機理。從諧波減速器的工作原理、傳動特點、失效形式和工作環(huán)境入手，對空間環(huán)境下諧波減速器的失效機理進行了理論分析。并觀察可靠性壽命試驗

3、后的諧波減速器各個接觸面的磨損形貌，對理論分析進行驗證。⑵以膜厚比、接觸載荷比、接觸面積比作為混合潤滑表征量，建立了柔輪內(nèi)壁—波發(fā)生器柔性軸承外壁的混合潤滑分析模型，分析了轉(zhuǎn)速、溫度、載荷對諧波減速器潤滑性能的影響。并根據(jù)分析結(jié)果，得到了轉(zhuǎn)速、溫度、載荷這三個因素和膜厚比的關(guān)系，以及膜厚比和接觸載荷比的關(guān)系。⑶基于Greenwood—Williamson模型和Archard模型，推導了以接觸載荷比為表征量的混合潤滑狀態(tài)下的黏著磨損模型。

4、⑷建立了多參量耦合的精度退化模型。通過對諧波減速器的輪齒嚙合分析，利用MATLAB仿真得到了磨損量和嚙合齒數(shù)、嚙合深度、嚙合剛度的關(guān)系，進而得到空程回差和彈性回差隨磨損量的變化規(guī)律，最終建立了以機械滯后總量為表征量的多參量耦合的動態(tài)精度退化模型。⑸建立了諧波減速器傳動精度可靠性分析模型。根據(jù)可靠性分析模型，分析了額定工況下諧波減速器的可靠度隨工作時間的變化規(guī)律，以及工作時間為5000h時，不同的轉(zhuǎn)速、溫度和載荷對諧波減速器的可靠度的影響