空间润滑谐波减速器传动性能正交试验分析

选用XB1-60-150型谐波减速器,采用多因素正交设计法开展了谐波减速器热真空循环试验,选择传动效率作为传动性能的评价指标,考察环境温度、负载、润滑方式和工作时间等因素对谐波减速器传动性能的影响敏感性;研究额定载荷条件下固体润滑和脂润滑谐波减速器在宽温度范围内的传动性能,探讨传动效率与环境温度、工作时间的关系;在波发生器运行总次数1.5×105r后,利用光学显微镜观察了试验后谐波减速器柔轮工作面状态。结果表明,温度是影响空间润滑谐波减速器传动性能的重要因素,润滑和负载影响次之,时间最小;在–40～60℃温度范围内,脂润滑谐波减速器表现出较高的传动效率,固体润滑谐波减速器则表现出较稳定的传动性能;试验后两种润滑状态谐波减速器在柔轮齿面和内壁处均呈现明显的滑动磨痕现象。     

空间高精度谐波减速器的应用及其发展趋势

谐波减速器作为一种结构紧凑、质量轻、体积小而减速比大、传动效率高、传动精度高传动刚度高的高性能减速器,在工业机器人和航天领域得到了广泛的应用。通过对谐波减速器在太阳翼展开机构、天线指向机构、扫描机构、行星着陆器行进轮驱动机构、空间机器人驱动关节以及导弹舵机等空间机构的应用的研究,提出了空间高精度谐波减速器的关键技术和发展趋势,并对未来谐波减速器在空间机器人、精确定位指向机构以及太阳翼帆板展开机构中的应用进行了展望。此外,也从材料、加工工艺、热处理以及优化设计技术等多角度对谐波减速器的研制技术进行了分析和研究,并从空间环境出发,对空间谐波减速器的润滑方式、使用寿命,以及在真空、强辐射和大温差环境下的传动特性进行了分析,为空间谐波减速器的研发提供了借鉴。     

谐波减速器失效加速方程的建立与验证

根据空间谐波减速器的失效机理和润滑环境建立了失效物理方程,并以此推导出对应的失效加速方程。通过加速寿命试验采集了谐波减速器失效数据,采用最小二乘法和图分析法对失效加速方程进行检验。结果表明该失效加速方程符合空间环境下谐波减速器的加速寿命特征,为谐波减速器的寿命外推准确性提供了依据。     

直升机减速器润滑系统应急方案优化设计

直升机减速器润滑系统出现故障,齿轮轴承将处于无润滑油工作状态,使减速器在短时间内破坏,造成灾难性的后果。对直升机减速器润滑系统提出多种应急方案：如选用耐高温材料;增加齿轮齿侧间隙;改进减速器内部结构;采用含抗磨剂的润滑剂进行油气润滑和油雾润滑和;增加液压应急润滑系统;采用固体润滑代替液体润滑;采用冷风冷却代替液体冷却。     

直升机减速器润滑系统应急技术研究

直升机减速器润滑系统出现故障,齿轮轴承将处于无润滑油工作状态,使减速器在短时间内破坏,造成灾难性的后果.对直升机减速器润滑系统多种应急技术方案进行分析,指出这些方案的优点与缺陷,提出了更为全面更为先进的解决思路,如选用热强度高的材料;对传动元件进行表面改性;采用应急润滑系统;用油气润滑代替油雾润滑;使用硫系与磷系复合添加剂或其他在高速冲击和低速高扭矩条件下均具有良好抗磨性能的复合添加剂.     

谐波减速器加速寿命试验方法研究

目前,工程中亟需一种谐波减速器加速寿命试验方法来替代全寿命试验,以减少试验周期和成本。基于加速寿命试验原理,提出了一种基于谐波减速器失效特性的恒定应力加速寿命试验方案,以谐波减速器最易发生失效的柔轮为对象,给出了确定失效判定、加速应力、加速系数、加速模型的方法。在小样本试验数据处理中,通过采用极大似然法和马尔科夫蒙特卡洛法得到了更为准确的威布尔分布参数估计。样机的实验结果表明该方案能有效描述谐波减速器的寿命,其基本额定寿命的可靠度评价标准比中位寿命的评价标准高出62%,有效地评估了谐波减速器的寿命指标,研究结果具有一定的工程应用价值。     

谐波齿轮传动柔性滚动轴承润滑的实验分析

柔性滚动轴承润滑状态对谐波齿轮传动的工作性能、寿命和能量损耗有重大影响。文中对XB-120型谐波齿轮减速器柔性滚动轴承的润滑状态进行了试验分析,测量了不同跑合时间的轴承金属接触 时间比率;随着跑合时间的增加,金属接触时间比率下降。保持架结构形式对轴承润滑状态有一定影响。附图5幅,表1个,参考文献2篇。     

谐波减速器柔轮摩擦磨损及失效机理研究进展

谐波减速器柔轮磨损是其传动性能退化的主要原因,柔轮磨损失效机理的研究可为谐波减速器的设计制造提供借鉴。通过国内外谐波减速器在空间润滑和失效机理两方面研究进展的介绍,对比不同润滑方式的研究成果,提出谐波减速器柔轮磨损失效机理研究方面存在的问题,及今后其摩擦磨损机理的研究方向。     

钼基复合材料摩擦表面润滑膜的研制

本文扼要介绍了难熔金属钼基复合材料摩擦表面上,用硫化来制备二硫化钼薄膜的原理,探测了硫化工艺参数对润滑薄膜质量的影响,用金相法和X射线谱线分析了润滑薄膜的组织和结构,并在真空条件下进行了对摩试验,测定其摩擦系数,最后,将此润滑薄膜用于滚动轴承中,在高温、高真空等特殊工况下进行了寿命试验。     

RV减速器试验装置研制及测试分析

研制一台RV减速器试验装置,可以对RV减速器进行机械传动性能的测试,亦可对RV减速器进行故障诊断与监测和疲劳寿命试验。试验装置由机械系统、测控系统和软件系统组成,自动化测量机械传动性能参数和获取故障信号。利用本试验装置对国产SHPR-20E型RV减速器进行了传动效率、传动误差和回差试验,测量效率高、结果准确。验证了本试验台可以快速准确地测量RV减速器的相关性能,以期分析优化和提升RV减速器的整机性能。     

基于ANSYS的谐波齿轮减速器疲劳寿命仿真分析

谐波齿轮减速器是一种新型机械传动机构,其寿命评估越来越受到人们的重视。谐波齿轮减速器的最主要的故障模式是柔轮的疲劳断裂,故该文采用三维实体建模和有限元分析的方法,首先对柔轮进行实体建模,分析其受力情况,并根据相关的理论对实体模型进行简化,在ANSYS软件中利用有限元方法进行静力结构分析,并在此基础上引入疲劳分析模块进行疲劳寿命估计。计算结果表明该方法能够对谐波齿轮减速器进行较为有效的寿命估计。     

考虑谐波传动滞后的柔性空间机械臂运动精度

空间机械臂是完成释放、回收卫星以及空间站在轨装配、维修等多种任务的航天器重要维护工具,其末端执行器运动轨迹的精度优劣直接关系到航天工作任务的成败。现有空间机械臂多采用谐波传动作为减速机构,该减速机构会产生运动滞后效应。结合谐波减速器传动滞后模型,基于Rayleigh-Ritz 法给出考虑臂杆柔性与谐波传动运动滞后的动力学方程。提出描述输出误差的精度指标,研究臂杆刚度与滞后相位角对输出精度特性的影响,得到了对空间机械臂工程设计有一定参考意义的结果。     

谐波减速器柔轮的动态特性研究

谐波减速器的传动机理是建立在弹性变形协调理论基础上的,易导致谐波减速器的关键部件-柔轮产生疲劳破坏。为解决这一难题,以XB1-50-80型谐波减速器为研究对象,对其进行了动态特性研究,分析结果表明,在工作频率内,不会引起柔轮的共振。得到了柔轮的振型主要表现为:柔轮杯口的径向拉伸,杯底的轴向拉伸和弯曲。研究结果有助于进行柔轮的优化设计,减小运行工况下柔轮的应力,提高使用寿命。     

空间相机扫描机构固体润滑轴承组件的寿命试验

开展了固体润滑轴承组件的真空加速寿命试验,以验证固体润滑轴承组件的设计是否满足在轨寿命要求。研究了MoS2基薄膜固体润滑轴承组件在小角度摆动情况下的寿命。试验采用4对轴承模拟在轨±6°连续往复摆动,通过检测轴承组件工作时的摩擦力矩、电机电流和轴承温升判断轴承运行状态。结果显示,寿命试验运行正常,累计摩擦次数为6.2×10~7次。寿命试验后对轴承进行了尺寸精度和旋转精度复测,然后对轴承组件进行了解剖分析。复测结果显示,轴承尺寸精度和旋转精度与试验前一致,轴承润滑状态良好。试验结果验证了固体润滑轴承组件寿命满足在轨任务要求,为其它空间相机小角度摆动的扫描机构固体润滑轴承组件的长寿命设计提供了依据。     

基于电压信号深度特征学习的谐波减速器健康状态识别

目前工业机器人谐波减速器健康状态识别多以振动信号为载体,需要外加测试系统,增加了数据获取难度及成本,且其准确性和有效性受传感器安装位置影响。基于此,提出基于电压信号深度特征学习的谐波减速器健康状态识别方法。利用工业机器人电机电压信号对谐波减速器健康状态进行表征,使用连续小波变换将电压信号转换成时频图以获得谐波减速器不同健康状态下电压信号的时频信息,构建出数据样本集。利用卷积神经网络对电压信号时频信息进行自学习,并有监督调整网络参数,在获得谐波减速器不同健康状态下电压信号深度特征的同时实现对其健康状态的识别。实验结果显示,所提方法识别准确率达到了90%以上,证明了该方法能够有效识别谐波减速器健康状态,并具有较好的泛化能力和稳健性。     

新型高性能空间摩擦副设计

综合考虑谐波减速器、行星减速器等少齿差传动装置的优缺点,结合研发的新型精密高效传动方式,将精密齿轮传动和轴承组合为一种新型摩擦副进行整体结构设计,对轴承齿轮基本额定静载荷、摩擦机理和摩擦力矩进行了研究;通过对轴承齿轮基本额定静载荷和摩擦力矩双目标函数进行优化设计,确定了轴承齿轮的主要结构参数值;对摩擦副各组件材料进行了选择,所开发出的高精度、高可靠、长寿命、高性能空间摩擦副,减少了传动中间环节,从而使传动系统结构紧凑、体积小、传动效率高、摩擦磨损小和振动噪声低。

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Lifetime estimation of harmonic reducer for manufacturing robot using accelerated life test

We present a calibrated accelerated life test to predict the operational lifetime of newly manufactured harmonic reducers for robots. To this end, a framework based on torque as the accelerating stress is proposed, and a step-stress test is performed to determine the highest stress level. Furthermore, the failure mode and corresponding failure mechanisms of the primary components of the harmonic reducer, and the effect of stress due to the applied load are analyzed. Accordingly, the lifetime of the harmonic reducer under its rated condition is estimated by extrapolating the acceleration test data at three stress levels and analyzing the same using statistical methods. The results obtained include such measures of reliability as the shape and scale parameters of the Weibull distribution, acceleration index for torque, and various estimates of the harmonic reducer’s lifetime.

     

基于电机串联变频器主从控制的驱动系统设计

为了适应单、双发输入两种不同构型的直升机传动系统主减速试验器,最大化利用电机和变频器等设备,该文在单发输入主减速试验器建设中,引入电机串联变频器主从控制技术,设计主减速试验器驱动系统。同时介绍了该系统的选型和配置情况,以及解决双电机负荷分配和同步运行的技术难题。该驱动系统满足试验的驱动要求,投资成本低,在实际工作中具有较大的经济效益。     

基于UG二次开发的谐波减速器的参数化设计

传统的谐波减速器的三维零件设计复杂,利用UG的二次开发可以提高UG的设计效率,缩短产品的设计周期.通过VC++编写优化算法程序,得到谐波齿轮减速器主要构件的三维参数数据.综合利用VC++和UG二次开发工具集,编写接口函数,实现谐波齿轮减速器的参数化设计,分别建立零件ACCESS数据库进行综合管理.并以减速器中最重要的构件柔轮的设计为例,说明UG二次开发的流程.     

一起造船门式起重机减速器断轴事故分析

造船门式起重机起升机构减速器出现高速轴断轴的情况较为少见,分析事故原因有利于起重机的安全使用。文中以某造船厂一台造船门式起重机发生的减速器断轴事故为例,依据其设计图纸和实际受力情况,结合轴的力学、断口形貌和材质等方面进行分析,研究断轴发生的原因。该方法可以有效判断该类起重机事故原因,可为其它类型起重机事故分析提供借鉴。