谐波驱动机构作为星载机械可动天线转动单元的关键部件,其精度与健康状况直接影响着卫星转动部件的寿命与精度,谐波驱动机构一旦失效,机械可动天线失去转动功能,对卫星应用造成严重影响。作为谐波驱动机构的核心活动部件,轴承、谐波减速器是实现谐波驱动机构平稳运行的关键。因此,近年来,衡量谐波驱动机构的传动误差特性、微振动特性、速度稳定性、转矩特性关键特征物理参数是评价谐波驱动机构优劣的关键指标。本文针对这一系列谐波驱动机构的关键特征物理参数进行研究与分析,通过对谐波驱动机构的装配误差进行分析,得到谐波减速器装配误差频率特性,结合轴承微振动特性,通过提出优化变分模态分解的健康监测方法,进行了滚动轴承早期缺陷的故障诊断与谐波减速器装配不对中误差分析,从而实现了谐波驱动机构核心活动部件的健康监测;又采用动力学分析的方法,结合机构的摩擦特性与柔性特性,实现了机构的动力学仿真建模与分析,并对得到的转矩特性进行了分析。论文研究内容如下:首先,对谐波驱动机构的主要组成部件——电机、谐波减速器、旋转变压器的装配误差进行分析,并从谐波驱动机构的装配误差产生的机理出发,按误差独立性作用原理研究了谐波减速器各个装配误差,得到每个装配误差分量的作用频率。其次,提出了一种基于鲸鱼算法的优化变分模态分解的健康监测方法,并将该方法应用到滚动轴承滚动体故障的早期缺陷识别与谐波减速器不对中误差分析中。采用该方法可以清楚的分辨出轴承是否有缺陷,并识别出损伤的位置;可以实现对装配过程中产生的不对中误差进行频率提取与测量,并与传统方法进行对比,表明该方法的优越性,为确定机构不对中误差提供了一种动态测量方法。最后,在考虑谐波驱动机构的柔性特性和摩擦学特性的基础上,对系统进行了动力学分析、仿真与建模。采用统计分析的方法分别得到直流电机与谐波传动系统动力学模型,运用Simulink仿真软件对其进行仿真,并采用最小二乘法对系统设计的各参数项进行确定。通过构建的谐波驱动机构动力学仿真模型,可以得到谐波驱动机构的转矩特性,以便于进一步分析。