基于交互正交试验的空间用谐波减速器传动性能影响因素研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb．252012V01．33No．2375．380ISSN1000-6893ON11·1929／Vhttp：#hkxbbuaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000—6893(2012)02—0375—06基于交互正交试验的空间用谐波减速器传动性能影响因素研究李波*上海宇航系统工程研究所上海市空间飞行器机构重点实验室，上海201108摘要：针对空间用谐波减速器的传动性能受多种因素影响且这些因素又相互作用的实

2、际情况，选用XBl—60—150型谐波减速器，采用交互正交试验方法，进行了谐波减速器传动性能热真空试验，考察了转速、环境温度、负载扭矩和润滑方式等因素及其耦合作用对谐波减速器传动效率的影响。通过极差分析和方差分析研究了各因素及其耦合作用对传动效率的影响敏感性，两种分析方法得到的试验结果一致。结果表明，在置信度声一99％时，转速和环境温度对谐波减速器传动性能有显著影响，且负载扭矩与润滑方式之间的交互作用高度显著；交互作用分析获得了谐波减速器最佳的空间使用条件，在该条件下谐波减速器的传动性能最优。关键词：谐波减速器；

3、交互正交试验；极差分析；方差分析；传动性能中图分类号：V519；THll7．3文献标识码：A随着空间技术的发展，20世纪50年代出现了谐波传动这一新型机械传动技术，与常规齿轮传动相比，谐波传动具有传动比大、体积小、质量轻和传动精度高等优点，在空间机械领域获得了较多的应用[1。3]。近年来，国内外针对空间应用谐波减速器的润滑技术和传动性能开展了相关的研究工作。国外关于谐波减速器空间润滑侧重于油脂润滑技术的应用研究[4‘7]，而国内则侧重于固体润滑技术的应用研究口‘1⋯。研究结果表明，在固体润滑条件下，固体润滑材料的

4、配用对谐泼减速器的运行寿命及传动性能有明显影响，空间润滑油脂的类型、实施工艺等也会影响油脂润滑谐波减速器的传动效率和寿命等参数，且使用的工况条件(如转速、环境温度、负载扭矩)同样对谐波减速器的使用寿命、润滑状态和传动性能有重要影响。因此，面对多种影响因素，且不同因素对传动性能的影响又存在交互作用的现状，研究多因素及其耦合作用对空间润滑谐波减速器传动性能的影响敏感性，不仅能使其在设计和使用时更有针对性，而且对于有效提高空间用谐波减速器的传动效率，充分发挥其使用性能具有重要意义。目前对于谐波减速器传动性能的研究常采用

5、单因素分析法，即先固定其他影响因素，只变化一个影响因素，然后逐个因素优化。该方法耗时、费力，且由于没有考虑多种因素的交叉和综合作用，存在着明显的局限性。而交互正交设计[14

6、(Inter—activeOrthogonalDesign)不仅可以考虑到每个因素的单独作用，而且还兼顾因素间的交互作用对谐波减速器传动性能的影响。鉴于此，本文选用XBl—60—150型谐波减速器，采用交互正交试验设计方法对其进行了热真空验证试验，考察了转速、收稿日期：2011—05—11；退修日期：2011-07-17；录用日期：2011．

7、08．30；网络出版时间：2011．09．1616：05网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20110916．1605002．htmlDOI：ONKI：11．1929／V．20110916．1605．002基金项目：上海市科学技术委员会资助项目(06dz22105)*通讯作者．Tel．：021-34074508—5064E-mail：libo一2005yjs@163．com引用格式tLiB．Researchoffactorsaffectingtransmission

8、performanceofharmonicdriveinspacecraftbasedoninteractiveorthogonalex．periment．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica。2012，33(2)：375-380．李渡．基于交互正交试验的空间埽谐波减速器传动性能影响因素研究．航空学报．2012．33(2)：375-380．航空学报环境温度、负载扭矩及润滑方式等因素及其耦合作用对谐波减速器传动效率的影响。通过极差分析和方差分析对各因素及其耦合作用进行了显著性检验，

9、掌握了影响谐波减速器传动性能的主要因素；通过交互作用分析得出传动效率优化目标对应的各参数优化匹配组合，为谐波减速器在空间飞行器中的工程设计和应用提供了试验和理论依据。1试验1．1试验件选用XBl—60—150型谐波减速器，减速比为150，对其工作表面分别进行固体润滑和油脂润滑处理，样品表面处理如下：在1#谐波减速器齿轮副的表面溅射MoS2基复合润滑薄膜和软金属多层薄膜；在