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(yù)先研究項(xiàng)目“XXX高可靠長(zhǎng)壽命環(huán)境試驗(yàn)研究”。隨著我國(guó)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(zhǎng)，可靠性要求也越來越高。空間驅(qū)動(dòng)機(jī)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(duì)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(dòng)機(jī)構(gòu)典型的活動(dòng)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(xiàng)目以諧波減速器為研究對(duì)象，運(yùn)用失效物理分析方

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

3、后的諧波減速器各個(gè)接觸面的磨損形貌，對(duì)理論分析進(jìn)行驗(yàn)證。⑵以膜厚比、接觸載荷比、接觸面積比作為混合潤(rùn)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(rùn)滑分析模型，分析了轉(zhuǎn)速、溫度、載荷對(duì)諧波減速器潤(rùn)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(gè)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(dǎo)了以接觸載荷比為表征量的混合潤(rùn)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(duì)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(jìn)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(jī)械滯后總量為表征量的多參量耦合的動(dòng)態(tài)精度退化模型。⑸建立了諧波減速器傳動(dòng)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(shí)間的變化規(guī)律，以及工作時(shí)間為5000h時(shí)，不同的轉(zhuǎn)速、溫度和載荷對(duì)諧波減速器的可靠度的影響