曹倩 李明 徐彭梅

（北京空間機(jī)電研究所，北京 100190）

空間高精度長(zhǎng)壽命諧波減速應(yīng)用技術(shù)研究

曹倩 李明 徐彭梅

（北京空間機(jī)電研究所，北京 100190）

面對(duì)日益增長(zhǎng)的空間高精度長(zhǎng)壽命機(jī)構(gòu)的應(yīng)用需求，文章以空間諧波傳動(dòng)為研究對(duì)象，首先介紹了諧波減速器在國內(nèi)外的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了諧波齒輪的失效模式和影響壽命的因素，分析了不同載荷、不同工作模式對(duì)諧波齒輪精度和壽命的影響，并設(shè)計(jì)了不同工況的壽命試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證?；谘芯亢万?yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，給出了空間高精度長(zhǎng)壽命諧波減速器應(yīng)用時(shí)的關(guān)鍵控制指標(biāo)。最后，通過一高精度諧波指向機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了往復(fù)間歇運(yùn)動(dòng)壽命試驗(yàn)，驗(yàn)證了諧波減速器可滿足 3.6×106次往復(fù)間歇運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)壽命使用要求，同時(shí)可保證機(jī)構(gòu)指向精度達(dá)30″。文章對(duì)諧波減速器在空間其它領(lǐng)域應(yīng)用提供了借鑒。

指向機(jī)構(gòu) 諧波減速 高精度 長(zhǎng)壽命 航天遙感

0 引言

隨著航天遙感技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用需求的不斷提高，對(duì)遙感器性能指標(biāo)要求也越來越高，同時(shí)航天產(chǎn)品的輕質(zhì)量、緊湊、低耗、精密的設(shè)計(jì)要求也越來越嚴(yán)苛?？臻g指向機(jī)構(gòu)[1-3]是使空間遙感器獲得大范圍觀測(cè)或跟蹤能力的有效途徑，因此成為很多現(xiàn)代航天器系統(tǒng)的重要組成部分。本文針對(duì)航天器中的跟蹤、指向機(jī)構(gòu)，研究空間高精度長(zhǎng)壽命諧波減速應(yīng)用技術(shù)。

在國外諧波減速器早已廣泛應(yīng)用于航天產(chǎn)品，技術(shù)相對(duì)成熟。目前，美國、日本、德國等航天工業(yè)強(qiáng)國均有專門從事空間諧波生產(chǎn)和研究的研究所及公司。最為著名的是日本的Harmonic Drive（HD）公司，設(shè)有專門研制空間諧波減速器的部門，開發(fā)出了系列化的航天用諧波減速器。

美國、英國、法國、德國、日本等國家在20世紀(jì)90年代就開展了空間諧波傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究。文獻(xiàn)[4-6]介紹了美國“先驅(qū)者10/11號(hào)”及歐空局發(fā)射的空間飛行器中，諧波減速器在空間太陽翼展開機(jī)構(gòu)、天線指向機(jī)構(gòu)和空間機(jī)器人操作臂等空間機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)上充當(dāng)了關(guān)鍵的活動(dòng)部件；文獻(xiàn)[6-7]介紹了在日本“試驗(yàn)”衛(wèi)星系列、地球觀測(cè)衛(wèi)星及數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星等，諧波減速器在天線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、定位指向機(jī)構(gòu)、掃描機(jī)構(gòu)等空間機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用情況。因此，歐美及日本在諧波減速器的設(shè)計(jì)、制造、使用及空間潤(rùn)滑等方面已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。

中國中技克美公司自 1994年開始為“神舟號(hào)”系列飛船太陽能帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研制先進(jìn)的自潤(rùn)滑諧波傳動(dòng)減速器。之后的“天鏈一號(hào)”衛(wèi)星、“風(fēng)云三號(hào)”衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星等也應(yīng)用了諧波減速技術(shù)?！版隙鹑?hào)”上的“玉兔號(hào)”月球車關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)部件也采用了諧波減速組件產(chǎn)品，在后續(xù)的中國探月任務(wù)“嫦娥四號(hào)”和“嫦娥五號(hào)”中計(jì)劃繼續(xù)延用諧波減速技術(shù)。由于中國對(duì)諧波減速的研究起步較晚，諧波齒輪研制基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)積累和在軌應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)均有限，其研制技術(shù)水平落后于HD公司[7-9]。

相對(duì)于地面環(huán)境，通常情況下應(yīng)用于空間的諧波減速器的負(fù)載較低、轉(zhuǎn)速較慢，因此一般不易發(fā)生疲勞損壞。然而，空間環(huán)境的高真空、微重力、強(qiáng)輻射、溫度交變、不可維修等特殊性，均對(duì)諧波減速器的潤(rùn)滑技術(shù)提出了更高的要求。由于真空環(huán)境下潤(rùn)滑油的揮發(fā)、爬移、污染等問題，空間活動(dòng)部件難以簡(jiǎn)單的按照地面產(chǎn)品的形式進(jìn)行油潤(rùn)滑；一般空間活動(dòng)部件采用固體潤(rùn)滑或脂潤(rùn)滑方式[10]。而對(duì)于諧波減速器，由于其傳動(dòng)形式的特殊性和應(yīng)用工況的多樣性，潤(rùn)滑方式合適與否是空間諧波產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵，諧波潤(rùn)滑技術(shù)也因此成為近年來國內(nèi)外研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于我國空間諧波減速器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)累積不足，無足夠的應(yīng)用案例支撐論證，因此無論選擇哪種潤(rùn)滑方式，均需進(jìn)行全面的、嚴(yán)格的試驗(yàn)以驗(yàn)證其壽命和性能的可靠性。

1 諧波減速器失效模式

諧波減速器由柔輪、剛輪和波發(fā)生器組成，其中波發(fā)生器由柔性軸承和凸輪組成；工作時(shí)，波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生彈性變形，諧波剛輪、柔輪間的嚙合齒輪利用此變形實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)；諧波傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、體積小、單級(jí)傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、嚙合齒對(duì)數(shù)多、承載能力大和回差小等優(yōu)點(diǎn)。然而，諧波傳動(dòng)過程中，柔輪在載荷作用下產(chǎn)生周期性變形，載荷沿圓周呈非均勻分布，與柔輪中性線不相切，柔輪發(fā)生周向扭轉(zhuǎn)變形的同時(shí)，還產(chǎn)生一定的徑向變形。在上述復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下，柔輪易發(fā)生疲勞和磨損，最終導(dǎo)致諧波傳動(dòng)失效[11]。

在空間應(yīng)用中，通常情況下諧波減速器轉(zhuǎn)速慢、負(fù)載小，即一般諧波承載裕度較大，因此諧波不易發(fā)生疲勞，其主要的失效形式為柔輪磨損，表現(xiàn)形式為剛度系數(shù)下降、傳動(dòng)精度下降或傳動(dòng)效率下降。諧波的潤(rùn)滑狀態(tài)直接影響其磨損程度。柔輪內(nèi)壁與柔性軸承外圈、柔輪外齒與剛輪內(nèi)齒兩處接觸區(qū)域，當(dāng)潤(rùn)滑狀態(tài)良好時(shí)，接觸面之間的潤(rùn)滑狀態(tài)為流體動(dòng)潤(rùn)滑，此時(shí)固體界面不發(fā)生直接接觸，摩擦阻力較小，接觸面之間也不易發(fā)生磨損。當(dāng)工作條件惡化時(shí)，零件表面的微凸體發(fā)生接觸，即接觸面間的潤(rùn)滑狀態(tài)為混合潤(rùn)滑或邊界潤(rùn)滑，此時(shí)柔輪內(nèi)壁與柔性軸承外圈間的摩擦阻力增加并產(chǎn)生磨損。磨損先期，接觸部位的磨損會(huì)擴(kuò)大齒側(cè)的間隙，進(jìn)而影響諧波減速器的傳動(dòng)精度以及其剛度特性；進(jìn)一步磨損將使接觸副間的摩擦阻力增加，影響諧波減速器的傳動(dòng)效率[12]。

2 諧波潤(rùn)滑及壽命驗(yàn)證

本文以某型號(hào)為支撐，研究諧波減速器的壽命及可靠性，以諧波減速器CPL-14-50為研究對(duì)象，其額定輸入轉(zhuǎn)速為2 000r/min，額定輸出力矩為5.4N·m。根據(jù)使用需求設(shè)計(jì)了不同的負(fù)載、不同的運(yùn)動(dòng)工況，通過壽命試驗(yàn)，研究和驗(yàn)證諧波減速器的壽命和可靠性。并分析諧波減速器的潤(rùn)滑狀態(tài)，拆解長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后的諧波減速器觀察表面性狀，得到影響諧波減速器壽命和可靠性的敏感因素。

2.1 諧波減速器潤(rùn)滑方案

目前，空間諧波減速器種主要有MoS2固體潤(rùn)滑、油脂潤(rùn)滑和固脂混合潤(rùn)滑三種[13]。

用純 MoS2固體潤(rùn)滑時(shí)，諧波減速器壽命主要取決于輸出力矩。在輸出力矩較小的情況下（如實(shí)際負(fù)載力矩小于諧波減速器額定負(fù)載的30%），傳動(dòng)齒面接觸應(yīng)力較小，諧波齒輪能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較好的性能；然而在較大輸出力矩的情況下（如實(shí)際工況力矩接近或超過其額定負(fù)載值的40%～50%），傳動(dòng)齒面接觸應(yīng)力較大，齒面的MoS2鍍層長(zhǎng)期處于間隙性的擠壓應(yīng)力下，此應(yīng)力將使MoS2鍍層較快的磨損甚至脫落。MoS2鍍層的磨損或脫落都將導(dǎo)致諧波減速器因潤(rùn)滑失效而產(chǎn)生致命的損傷，無法滿足長(zhǎng)壽命使用要求。

在歐洲的宇航項(xiàng)目，諧波減速器一般采用油脂潤(rùn)滑。當(dāng)諧波減速器負(fù)載力矩超過額定負(fù)載的50%甚至更高時(shí)，有效的油脂潤(rùn)滑仍能夠滿足較長(zhǎng)的諧波壽命使用要求。然而油脂潤(rùn)滑方式需解決油脂爬移問題，同時(shí)由于油脂的揮發(fā)性，一方面可能污染光學(xué)元件，另一方面油脂長(zhǎng)期持續(xù)揮發(fā)，如不能及時(shí)補(bǔ)給將導(dǎo)致油脂缺失造成潤(rùn)滑失效。

從可靠性角度出發(fā)，本文采用固脂混合潤(rùn)滑。具體的潤(rùn)滑方案為：傳動(dòng)副表面和柔性軸承濺射MoS2固體潤(rùn)滑層，膜厚約1μm；同時(shí)涂PFPE基潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑面包括剛輪齒面、柔輪齒面、柔輪內(nèi)壁和柔性軸承配合面、柔性軸承內(nèi)外溝道。參考以往的空間應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和壽命計(jì)算，諧波實(shí)際工況力矩接近額定值的40%～50%時(shí)，有效的油脂潤(rùn)滑能夠滿足諧波壽命要求；同時(shí)固體潤(rùn)滑可作為補(bǔ)充潤(rùn)滑，MoS2固體潤(rùn)滑與PFPE基潤(rùn)滑脂有良好的相容性。

2.2 諧波減速器疲勞壽命計(jì)算

當(dāng)諧波減速器平均輸出力矩、平均輸入轉(zhuǎn)速、最大輸入轉(zhuǎn)速、輸出端最大瞬時(shí)峰值力矩、最大重復(fù)峰值力矩均小于諧波減速器額定值時(shí)，諧波減速器的疲勞壽命為

式中 L為疲勞壽命；Ln為額定疲勞壽命；nin_rated為額定輸入轉(zhuǎn)速；nin_av為實(shí)際平均輸入轉(zhuǎn)速；TN為額定輸出力矩；Tout_av為實(shí)際平均輸出力矩。

根據(jù)CPL-14-50諧波減速器技術(shù)參數(shù)表，nin_rated=2 000r/min，TN=5.4N·m，Ln=35 000h。

則當(dāng)Tout_av=6.0N·m、nin_av=450 r/min時(shí)，由式（1）計(jì)算得諧波減速器的疲勞壽命理論值為1.13×105h，即3.06×109轉(zhuǎn)。

當(dāng)Tout_av=3.5N·m、nin_av=450r/min時(shí)，由式（1）計(jì)算得諧波減速器的疲勞壽命理論值為5.71×105h，即1.54×1010轉(zhuǎn)。

由上述理論計(jì)算可知，諧波減速器在理想潤(rùn)滑狀態(tài)下，輕載的工況運(yùn)行時(shí)，其疲勞壽命可達(dá)1010量級(jí)，即使略超出產(chǎn)品的額定負(fù)載時(shí)，其疲勞壽命仍可達(dá)109量級(jí)。

2.3 壽命試驗(yàn)情況

2.3.1 壽命試驗(yàn)1

圖1給出了諧波減速器壽命試驗(yàn)1的裝置及其測(cè)試模塊的組成。諧波減速器壽命試驗(yàn)件安裝在中間的L形支架上，負(fù)載由輸出端電磁制動(dòng)器施加；同時(shí)諧波減速器的輸入、輸出端均配有力矩傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)諧波減速器的受力狀態(tài)；壽命試驗(yàn)的累計(jì)次數(shù)可通過安裝于試驗(yàn)軸系的圈數(shù)計(jì)數(shù)器讀取。

壽命試驗(yàn)1的工況設(shè)計(jì)如表1所示。本次壽命試驗(yàn)工況將諧波減速器的輸出扭矩設(shè)置為3.5N·m，約為該諧波減速器額定負(fù)載（5.4N·m）的60%，試驗(yàn)的目的是為驗(yàn)證當(dāng)諧波減速器工作于較低負(fù)荷狀態(tài)下的壽命情況，分析諧波負(fù)載對(duì)諧波減速器的壽命影響。

表1 壽命試驗(yàn)1工況Tab.1 Working conditions of life test 1

此次壽命試驗(yàn)共完成轉(zhuǎn)數(shù)1.56×106正轉(zhuǎn)及1.56×106反轉(zhuǎn)，累計(jì)壽命次數(shù)超過3.0×106。

諧波減速器的傳動(dòng)效率可直接反映其健康狀況。試驗(yàn)過程中監(jiān)測(cè)傳動(dòng)效率，當(dāng)其發(fā)生較大變化時(shí)，一般可以認(rèn)為諧波齒輪已磨損，傳動(dòng)時(shí)嚙合齒間距已與出廠時(shí)發(fā)生偏離。圖2給出了壽命試驗(yàn)1過程中諧波組件傳動(dòng)效率的測(cè)試情況。效率曲線顯示，整個(gè)使用過程中，諧波組件傳動(dòng)效率在 60%～70%間浮動(dòng)，未發(fā)生明顯變化。

試驗(yàn)后拆解諧波組件并清洗，然后用顯微鏡觀察其接觸表明狀態(tài)，圖3給出了壽命試驗(yàn)1結(jié)束后諧波齒輪齒面的外觀狀況。圖3（a）為柔輪內(nèi)徑外觀狀況，圖3（b）為柔性軸承外徑外觀狀況，圖3（c）為柔性軸承滾珠外觀狀況，圖3（d）為剛輪齒面的外觀狀態(tài)，圖3（e）為柔輪齒面的外觀狀態(tài)。由圖3可以看出諧波組件各部件狀態(tài)良好，柔輪內(nèi)徑、柔性軸承外徑、剛輪齒面和柔輪齒面等接觸部位均有且只有一些正常運(yùn)行的痕跡，無磨損跡象。

2.3.2 壽命試驗(yàn)2

航天遙感器在軌飛行工作過程中，通常需要指向鏡在一定的角度范圍內(nèi)有規(guī)律的往復(fù)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)天底目標(biāo)進(jìn)行穿軌方向的指向功能，以保證儀器監(jiān)測(cè)時(shí)獲得大范圍的監(jiān)測(cè)目標(biāo)[14-15]。本文針對(duì)此需要，設(shè)計(jì)了一種基于諧波減速器的指向機(jī)構(gòu)，如圖4所示，該機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)通過諧波減速后輸出扭矩實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行了壽命試驗(yàn) 2，通過試驗(yàn)考察諧波減速器在間歇往復(fù)工作模式下的壽命可靠性。壽命試驗(yàn) 2的工況設(shè)計(jì)如表2所示。

此次壽命試驗(yàn)共完成轉(zhuǎn)數(shù)1.8×106正轉(zhuǎn)及1.8×106反轉(zhuǎn)，累計(jì)壽命次數(shù)超過3.6×106。試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)為機(jī)構(gòu)在±35°角度范圍內(nèi)往復(fù)間歇運(yùn)動(dòng)，程控諧波輸出端（低速軸）在-35°～ +35°的過程中啟停7次，并在兩端極限位置處反向，平均轉(zhuǎn)速約450r/min。軸系工作過程中的每一次啟停均為加速→勻速→減速→停止的過程。對(duì)于諧波減速器輸出端（低速端），加速時(shí)負(fù)載扭矩最大值為+3.5N·m，然后逐漸減?。粍蛩贂r(shí)輸出端負(fù)載扭矩約為0；減速時(shí)輸出端負(fù)載扭矩約為-1.4N·m。即諧波減速器工作模式為間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)期間諧波嚙合齒間處于持續(xù)交變應(yīng)力下，且其最大受力（3.5N·m）約為額定負(fù)載（5.4N·m）的60%。

環(huán)境溫度/℃相對(duì)濕度/ %輸出轉(zhuǎn)矩/（N · m）輸入轉(zhuǎn)速/（r / m i n）輸出端（低速端）轉(zhuǎn)數(shù)常溫常壓2 0 ± 3≤6 0交變應(yīng)力間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)順時(shí)針1 . 8 × 1 06最大值3 . 5均值4 5 0逆時(shí)針1 . 8 × 1 06

該壽命試驗(yàn)共歷時(shí)9個(gè)月，壽命試驗(yàn)前后，分別測(cè)試了諧波指向機(jī)構(gòu)的功能和指向精度。諧波指向機(jī)構(gòu)產(chǎn)品性能穩(wěn)定的基本標(biāo)志是在整個(gè)壽命試驗(yàn)過程中機(jī)構(gòu)的功能正常，且指向精度穩(wěn)定，沒有持續(xù)惡化趨勢(shì)。測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)如表3所示。由表中數(shù)據(jù)可知，諧波指向機(jī)構(gòu)在經(jīng)歷3.6×106次壽命試驗(yàn)后，機(jī)構(gòu)功能正常，指向精度無明顯變化。（表3中顯示的指向精度的小幅變化包含測(cè)量誤差因素）

表3 壽命試驗(yàn)2前后指向精度測(cè)試記錄表Tab.3 The test for pointing accuracy before and after life testing 2表2 壽命試驗(yàn)2工況Tab.2 Working conditions of life test 2

諧波啟動(dòng)力矩的變化可直接反映諧波減速器的健康狀態(tài)，壽命試驗(yàn)每進(jìn)行 8.0×105次測(cè)試一次諧波啟動(dòng)力矩，表4給出各階段的測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)。由表4數(shù)據(jù)可知，諧波指向機(jī)構(gòu)在壽命試驗(yàn)前期，諧波啟動(dòng)力矩略有變化，當(dāng)壽命試驗(yàn)進(jìn)行至中后期，諧波啟動(dòng)力矩基本穩(wěn)定。

表4 壽命試驗(yàn)2測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表Tab.4 The test data record for life testing 2

由上述壽命試驗(yàn)前后對(duì)機(jī)構(gòu)性能的測(cè)試及壽命試驗(yàn)中對(duì)諧波啟動(dòng)力矩的測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)可知，該諧波指向機(jī)構(gòu)壽命試驗(yàn)過程中產(chǎn)品各項(xiàng)功能和性能均未出現(xiàn)惡化趨勢(shì)或異?，F(xiàn)象，諧波啟動(dòng)力矩保持穩(wěn)定、沒有發(fā)生明顯變化。由此認(rèn)為該諧波指向機(jī)構(gòu)通過了3.6×106次壽命試驗(yàn)考核。

2.4 本章小結(jié)

從理論角度分析諧波減速器在輕載的工況運(yùn)行時(shí)，其疲勞壽命可達(dá)1010量級(jí)，即使略超出產(chǎn)品的額定負(fù)載時(shí)，其疲勞壽命仍可達(dá)109量級(jí)。但由于空間環(huán)境及空間載荷的特殊性，導(dǎo)致空間諧波機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)理想潤(rùn)滑狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致諧波機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命指標(biāo)成為設(shè)計(jì)時(shí)的難點(diǎn)。

本章通過2種具有代表性工況的壽命試驗(yàn)，分析和驗(yàn)證了諧波減速器在不同負(fù)載和不同工作模式時(shí)的壽命可靠性。由試驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果可知，采用空間固脂混合潤(rùn)滑方式時(shí)，當(dāng)諧波減速器工作于額定負(fù)載的60%范圍內(nèi)，且工作模式為平穩(wěn)無沖擊、整周旋轉(zhuǎn)無頻繁啟停換向時(shí)，其壽命可達(dá) 3×106；當(dāng)諧波減速器工作模式為間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，諧波嚙合齒間長(zhǎng)期處于交變應(yīng)力下，當(dāng)其瞬時(shí)最大受力小于額定負(fù)載的60%時(shí)，諧波減速器壽命可達(dá)3.6×106。

4 結(jié)束語

本文針對(duì)空間遙感技術(shù)應(yīng)用，分析了諧波減速器的失效模式及其壽命敏感因素，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證得出了諧波減速器壽命與負(fù)載及工作模式的相關(guān)性。本文的分析和驗(yàn)證適用于空間高精度諧波機(jī)構(gòu)。同時(shí)基于上述理論和試驗(yàn)，通過一高精度諧波指向機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了往復(fù)間歇運(yùn)動(dòng)壽命試驗(yàn)，驗(yàn)證了諧波減速器可滿足3.6×106往復(fù)間歇運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)壽命使用要求，且保證機(jī)構(gòu)指向精度達(dá)30″。

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Research on High-precision & Long-life Harmonic Drive Applied in Spacecraft

CAO Qian LI Ming XU Pengmei
（Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100190, China）

Facing the increasing demand of high-precision and long-life mechanisms, the paper takes space harmonic drive as the research object. The study and development of harmonic drive by now in the whole world are introduced firstly, and the failure modes and life critical factors of harmonic drive are analyzed. Then the high precision technology and long life harmonic drive used in spacecraft is researched. The effects of different payload and working models on harmonic drive’s life and precision are studied in this paper, and some life testings based on different load cases and working modes are performed. And also based on all the analysis and tests, some key indicators of the high-precision and long-life harmonic drive are presented during its application in spacecraft. In the end, a high precision mechanism which is driven through harmonic gears as a reducer is designed. The life test of this mechanism can reach to 3.6×106when its working mode is reciprocating and intermittent. At the same time, the pointing accuracy of this mechanism can reach to 30″.

pointing mechanism; harmonic drive; high precision; long life; space remote sensing

V474.2

A

1009-8518(2017)03-0078-08

10.3969/j.issn.1009-8518.2017.03.009

曹倩，女，1984年生，2010年獲北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位，工程師。研究方向?yàn)楹教爝b感器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。E-mail：271673978@qq.com。

（編輯：毛建杰）

2017-03-20