课题来源于民用航天关键技术预先研究项目“XXX高可靠长寿命环境试验研究”。随着我国航天技术的快速发展,航天器的在轨工作寿命要求越来越长,可靠性要求也越来越高。空间驱动机构作为航天器不可或缺的重要组成部分,其可靠性和工作性能对航天器的在轨工作寿命有着重要的影响。谐波减速器是空间驱动机构典型的活动零部件,其工作性能受温度、载荷和转速等因素的影响。这些因素相互耦合,共同影响谐波减速器的可靠性。本项目以谐波减速器为研究对象,运用失效物理分析方法对谐波减速器的失效机理进行了分析,并采用混合润滑相关理论分析了转速、温度和载荷对润滑性能的影响,进而建立了多参量耦合的动态精度退化模型,并以机械滞后总量为传动精度表征量,利用蒙特卡洛法和改进的一次二阶矩法分析了转速、温度和载荷对可靠度的影响。主要研究内容如下:(1)分析了空间润滑谐波减速器的失效机理。从谐波减速器的工作原理、传动特点、失效形式和工作环境入手,对空间环境下谐波减速器的失效机理进行了理论分析。并观察可靠性寿命试验后的谐波减速器各个接触面的磨损形貌,对理论分析进行验证。(2)以膜厚比、接触载荷比、接触面积比作为混合润滑表征量,建立了柔轮内壁—波发生器柔性轴承外壁的混合润滑分析模型,分析了转速、温度、载荷对谐波减速器润滑性能的影响。并根据分析结果,得到了转速、温度、载荷这三个因素和膜厚比的关系,以及膜厚比和接触载荷比的关系。(3)基于Greenwood—Williamson模型和Archard模型,推导了以接触载荷比为表征量的混合润滑状态下的黏着磨损模型。(4)建立了多参量耦合的精度退化模型。通过对谐波减速器的轮齿啮合分析,利用MATLAB仿真得到了磨损量和啮合齿数、啮合深度、啮合刚度的关系,进而得到空程回差和弹性回差随磨损量的变化规律,最终建立了以机械滞后总量为表征量的多参量耦合的动态精度退化模型。(5)建立了谐波减速器传动精度可靠性分析模型。根据可靠性分析模型,分析了额定工况下谐波减速器的可靠度随工作时间的变化规律,以及工作时间为5000h时,不同的转速、温度和载荷对谐波减速器的可靠度的影响规律。