本文關鍵詞：基于失效物理的諧波減速器可靠性分析研究

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【摘要】：課題來源于民用航天關鍵技術預先研究項目“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�？臻g驅動機構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動機構典型的活動零部件,其工作性能受溫度、載荷和轉速等因素的影響。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理論分析了轉速、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速、溫度和載荷對可靠度的影響。主要研究內容如下:(1)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。(2)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,分析了轉速、溫度、載荷對諧波減速器潤滑性能的影響。并根據分析結果,得到了轉速、溫度、載荷這三個因素和膜厚比的關系,以及膜厚比和接觸載荷比的關系。(3)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)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、嚙合深度、嚙合剛度的關系,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。(5)建立了諧波減速器傳動精度可靠性分析模型。根據可靠性分析模型,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,不同的轉速、溫度和載荷對諧波減速器的可靠度的影響規(guī)律。
【關鍵詞】：諧波減速器 失效物理 可靠性 混合潤滑 精度退化模型
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V441
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 諧波減速器國內外研究現狀10-13
• 1.2.1 諧波齒輪傳動技術發(fā)展概況10-11
• 1.2.2 諧波減速器潤滑特性研究11-12
• 1.2.3 諧波減速器主要失效研究12-13
• 1.3 失效物理分析技術13-15
• 1.3.1 失效物理概述13-14
• 1.3.2 應力—強度干涉模型14-15
• 1.4 可靠性分析方法15-17
• 1.5 主要研究內容17-19
• 2 諧波減速器失效機理分析19-29
• 2.1 諧波齒輪傳動的基本原理及特點19-21
• 2.1.1 諧波減速器的工作原理19-20
• 2.1.2 諧波減速器的傳動特點20-21
• 2.2 諧波減速器的傳動性能指標21-23
• 2.2.1 傳動效率21-22
• 2.2.2 傳動誤差22
• 2.2.3 回差22-23
• 2.2.4 扭轉剛度23
• 2.3 諧波減速器傳動精度退化過程23-28
• 2.3.1 諧波減速器的失效形式23-26
• 2.3.2 諧波減速器的失效機理26
• 2.3.3 磨損對傳動精度的影響26-28
• 2.4 本章小結28-29
• 3 諧波減速器混合潤滑仿真分析29-45
• 3.1 諧波減速器基本參數29-30
• 3.2 混合潤滑狀態(tài)表征量30-31
• 3.3 混合潤滑控制方程31-32
• 3.4 數值求解方法32-33
• 3.5 等效潤滑模型的建立33-35
• 3.5.1 當量曲率半徑的計算33-35
• 3.5.2 等效載荷的計算35
• 3.5.3 相對運動速度的計算35
• 3.6 仿真結果分析35-41
• 3.6.1 轉速—溫度對潤滑性能的影響35-37
• 3.6.2 轉速—載荷對潤滑性能的影響37-39
• 3.6.3 轉速對潤滑性能的影響39-41
• 3.7 膜厚比—溫度-轉速-載荷數學模型41-42
• 3.8 膜厚比—接觸載荷比數學模型42-44
• 3.9 本章小結44-45
• 4 多參量耦合的動態(tài)精度退化模型45-67
• 4.1 混合潤滑粗糙表面接觸模型45-47
• 4.2 混合潤滑黏著磨損模型47-49
• 4.3 磨損對嚙合齒數和嚙合深度的影響49-59
• 4.3.1 漸開線諧波齒輪嚙合分析49-54
• 4.3.2 磨損對嚙合齒數的影響54-57
• 4.3.3 磨損對嚙合深度的影響57-59
• 4.4 磨損對嚙合剛度的影響59-62
• 4.5 磨損對機械滯后總量的影響62-64
• 4.5.1 空程回差62-63
• 4.5.2 彈性回差63-64
• 4.6 傳動精度退化模型64-65
• 4.7 本章小結65-67
• 5 諧波減速器的傳動精度可靠性分析67-81
• 5.1 可靠性分析建模67-69
• 5.1.1 傳動精度可靠性模型67
• 5.1.2 基本變量隨機分布討論67-69
• 5.2 基于Monte Carlo法和AFOSM法的可靠性分析69-76
• 5.2.1 蒙特卡洛方法模擬的基本原理69
• 5.2.2 蒙特卡洛法可靠性分析69-72
• 5.2.3 改進的一次二階矩法可靠性分析72-76
• 5.3 可靠性影響因素分析76-79
• 5.3.1 溫度對可靠度的影響76-77
• 5.3.2 轉速對可靠度的影響77-78
• 5.3.3 載荷對可靠度的影響78-79
• 5.4 本章小結79-81
• 6 結論與展望81-83
• 6.1 本文主要結論81-82
• 6.2 后續(xù)工作展望82-83
• 致謝83-85
• 參考文獻85-89
• 附錄89
• A 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文89
• B 作者在攻讀碩士學位期間獲獎89

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7 張振祥,張t，

本文編號：792534