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一种谐波减速器步降加速寿命试验方法

阅读：999发布：2020-10-12

专利汇可以提供一种谐波减速器步降加速寿命试验方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，先搭建谐波减速器步降加速寿命试验台，确定试验中的应力水平由加载端伺服电机对被测谐波减速器输出端施加的负载扭矩和输入端伺服电机对被测谐波减速器输入端施加的输入转速共同组成，设置谐波减速器步降加速寿命试验应力水平的参数，负载扭矩、输入转速设置为三级步降，按转速次序，将谐波减速器步降加速寿命试验分为三组，每一组分别进行步降加速寿命试验，步降加速寿命试验通过被测谐波减速器的输入力矩和传动效率共同判断寿命失效，建立寿命分布参数与应力水平之间的关系，进行正常工况下谐波减速器寿命评估，本发明提高谐波减速器寿命试验效率。，下面是一种谐波减速器步降加速寿命试验方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)搭建谐波减速器步降加速寿命试验台，谐波减速器步降加速寿命试验台包括被测谐波减速器(3)，被测谐波减速器(3)的输入轴通过输入扭矩传感器(2)和输入端伺服电机(1)的输出轴连接，被测谐波减速器(3)的输出轴通过输出扭矩传感器(4)和陪试谐波减速器(5)的输出轴连接，陪试谐波减速器(5)的输入轴和加载端伺服电机(6)的输出轴连接；
输入扭矩传感器(2)、输出扭矩传感器(4)的信号输出端通过数据采集卡(9)和工控机(10)连接，工控机(10)依次通过运动控制卡(8)、伺服驱动器(7)和输入端伺服电机(1)、加载端伺服电机(6)的控制端连接；
2)确定试验中的应力水平由加载端伺服电机(6)对被测谐波减速器(3)输出端施加的负载扭矩和输入端伺服电机(1)对被测谐波减速器(3)输入端施加的输入转速共同组成，其中负载扭矩的最高应力水平Tmax由被测谐波减速器(3)零件材料强度极限确定，输入转速的最高应力水平为被测谐波减速器(3)最高转速Vmax；
3)设置谐波减速器步降加速寿命试验应力水平的参数，负载扭矩设置为三级步降，分别取T3、T2、T1，其中T3T1，T1为谐波减速器额定扭矩；输入转速设置为三级步降，分别取V1、V2、V3，其中V1为谐波减速器额定转速，V14)按转速取V1、V2、V3的次序，将谐波减速器步降加速寿命试验分为三组，每一组分别进行步降加速寿命试验，步降应力加载顺序为T3、T2、T1，步降加速寿命试验通过被测谐波减速器(3)的输入力矩和传动效率共同判断寿命失效，在被测谐波减速器(3)的输入力矩增加了
50％且传动效率减少到50％同时满足时，判定为一个被测谐波减速器(3)的样本寿命失效，并进行试验台停机；
5)对处理后寿命失效样本分别进行单应力水平和组合应力水平加速寿命试验数据分析，根据样本数据折算和逆矩估计得到具体应力水平下的分布参数，并将其用于建立寿命分布参数与应力水平之间的关系，即加速模型η＝f(V,T)，进行正常工况下谐波减速器寿命评估。
2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤1)中输入端伺服电机(1)的输出轴和输入扭矩传感器(2)的输入轴、加载端伺服电机(6)的输出轴与陪试谐波减速器(5)的输入轴均通过弹性联轴器连接；输入扭矩传感器(2)的输出轴与被测谐波减速器(3)的输入轴、被测谐波减速器(3)的输出轴与输出扭矩传感器(4)的输入轴、输出扭矩传感器(4)的输出轴与陪试谐波减速器(5)的输出轴均通过刚性联轴器联接；输入端伺服电机(1)和加载端伺服电机(6)通过伺服驱动器(7)、运动控制卡(8)与工控机(10)进行信号双向通讯实现输入端伺服电机(1)和加载端伺服电机(6)的运动控制，并且记录输入端伺服电机(1)和加载端伺服电机(6)的自带编码器的角度信息；输入扭矩传感器(2)和输出扭矩传感器(4)的扭矩信号通过数据采集卡(9)输入工控机(10)中。
3.根据权利要求1所述的一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤2)中负载扭矩的最高应力水平Tmax由被测谐波减速器3零件材料强度极限确定，具体通过式(1)中的公式组计算得出，
其中Yz为轮齿影响系数，σt为柔轮齿圈中截面弯曲应力，σk为拉伸应力，σ3yδ为齿槽附加弯曲应力，为弯曲力矩，dg为分度圆直径，bω为齿圈工作宽度，S1为齿圈厚度，k为修正系数，为无量纲系数，为啮合区包角的一半，r为柔轮中线圆半径，σ为圆周方向的弯曲应力，τ为扭转应力，[σ]为当量应力临界值，σs为材料屈服强度，n为安全系数。
4.根据权利要求1所述的一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤4)中如果不止历经一个应力水平，即单次步降加速寿命试验中，被测谐波减速器(3)的样本经历了两个或两个以上的应力水平，其输入力矩判据需要进行等效处理，将相应应力水平的数值折算到初始应力水平进行判断，当试验中负载扭矩为T3时，被测谐波减速器(3)的初始输入力矩为Ti0，当负载扭矩步降至T2时，被测谐波减速器(3)的输入力矩为Ti，为了判断被测谐波减速器(3)的输入力矩在负载扭矩为T2时是否增加了50％，则需要将Ti折算到T3应力水平下，用折算后的被测谐波减速器(3)的输入力矩Tie与Ti0进行比较，如公式(2)所示，
Tie＝TiT3/T2 (2)。
5.根据权利要求1所述的一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤4)中步降加速寿命试验具体为：
4.1)进行第一组转速取V1谐波减速器步降加速寿命试验：
首先，在T3应力水平下进行寿命试验，连续运行直至被测谐波减速器(3)寿命失效；总共在T3应力水平进行三次寿命试验，产生三个寿命失效样本，失效时间分别为t11、t12、t13；
其次，基于前三次在T3应力水平下的寿命失效时间，进行第四次寿命试验，第四次试验先在T3应力水平下运行时间t1＝(t11+t12+t13)×60％，保证T3下寿命未失效；随后应力水平由T3步降至T2，并在T2应力水平下连续运行直至其寿命失效，产生一个寿命失效样本，得到第四次寿命试验在T3和T2应力水平下的总计运行时间为t14；
最后，基于前四次寿命试验，进行第五次寿命试验，第五次寿命试验先在T3应力水平下运行时间t1，保证T3下寿命未失效，随后应力水平由T3步降至T2，并在T2下连续运行时间t10＝(t14-t1)×60％，保证T2应力水平下也未发生寿命失效，之后将应力水平由T2步降至T1，并在T1下连续运行直至寿命失效，产生一个寿命失效样本，得到第五次寿命试验在T3、T2、T1应力水平下的总计运行时间t15；
4.2)同理，开展第二组和第三组谐波减速器步降加速寿命试验，在第二组步降加速寿命试验时，输入转速为V2，共进行五次步降加速寿命试验，得到五个失效样本，对应的寿命失效时间分别为t21、t22、t23、t24、t25；在第三组步降加速寿命试验时，输入转速为V3，共进行五次步降加速寿命试验，得到五个失效样本，对应的寿命失效时间分别为t31、t32、t33、t34、t35；
4.3)根据上述三组试验产生的15个定数截尾失效样本，假设被测谐波减速器(3)服从某寿命分布，应力水平i下失效数据分布的特征寿命参数为ηi，失效样本数据为ti；应力水平j下失效数据分布的特征寿命参数为ηj，失效样本数据为tj，则加速因子kij＝ηj/ηi；失效数据由tj＝tikij进行折算，进而确定在各个应力水平下产生的寿命失效样本数。
6.根据权利要求5所述的一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤4.3)被测谐波减速器(3)服从Weibull寿命分布，步骤5)中折算后产生的样本数通过Weibull分布进行处理，用于分布参数估计和加速模型建立。

说明书全文

一种谐波减速器步降加速寿命试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及谐波减速器技术领域，尤其涉及一种谐波减速器步降加速寿命试验方法。

背景技术

[0002] 谐波减速器是一种精密传动装置，具有传动比大、精度高、空回小、体积小、重量轻、侧隙小甚至无侧隙等优点，可应用于航空航天、医疗、工业自动化等多种场合，更是机器人行业的关键基础零部件。一般情况下，工业机器人的寿命预期为10万小时，而额定工况下谐波减速器寿命为1万小时到5千小时之间，运行过程中会产生柔轮疲劳断裂、柔性轴承损坏或齿面磨损等失效特征，难以保证机器人的长期可靠运行。因此，谐波减速器的工作寿命是影响工业机器人无故障工作时间的重要因素，对于保证机器人关节传动系统长时间、高性能运行具有重要的意义。

[0003] 然而，目前对于谐波减速器寿命没有形成完整的评价体系，谐波减速器寿命试验通常在正常加载工况下进行，试验效率低下。即使开展了加速寿命试验，也往往需要上千小时，更没有通过加速试验下的失效样本数据对正常工况下谐波减速器寿命提供理论指导。

发明内容

[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出了一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，以提高谐波减速器寿命试验效率，并形成相应评价方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，包括以下步骤：

[0007] 1)搭建谐波减速器步降加速寿命试验台，谐波减速器步降加速寿命试验台包括被测谐波减速器3，被测谐波减速器3的输入轴通过输入扭矩传感器2和输入端伺服电机1的输出轴连接，被测谐波减速器3的输出轴通过输出扭矩传感器4和陪试谐波减速器5的输出轴连接，陪试谐波减速器5的输入轴和加载端伺服电机6的输出轴连接；

[0008] 输入扭矩传感器2、输出扭矩传感器4的信号输出端通过数据采集卡9和工控机10连接，工控机10依次通过运动控制卡8、伺服驱动器7 和输入端伺服电机1、加载端伺服电机6的控制端连接；

[0009] 2)确定试验中的应力水平由加载端伺服电机6对被测谐波减速器3 输出端施加的负载扭矩和输入端伺服电机1对被测谐波减速器3输入端施加的输入转速共同组成，其中负载扭矩的最高应力水平Tmax由被测谐波减速器3零件材料强度极限确定，输入转速的最高应力水平为被测谐波减速器3最高转速Vmax；

[0010] 3)设置谐波减速器步降加速寿命试验应力水平的参数，负载扭矩设置为三级步降，分别取T3、T2、T1，其中T3T1， T1为谐波减速器额定扭矩；输入转速设置为三级步降，分别取V1、V2、 V3，其中V1为谐波减速器额定转速，V1

[0011] 4)按转速取V1、V2、V3的次序，将谐波减速器步降加速寿命试验分为三组，每一组分别进行步降加速寿命试验，步降应力加载顺序为T3、T2、T1，步降加速寿命试验通过被测谐波减速器3的输入力矩和传动效率共同判断寿命失效，在被测谐波减速器3的输入力矩增加了50％且传动效率减少到50％同时满足时，判定为一个被测谐波减速器3的样本寿命失效，并进行试验台停机；

[0012] 5)对处理后寿命失效样本分别进行单应力水平和组合应力水平加速寿命试验数据分析，根据样本数据折算和逆矩估计得到具体应力水平下的分布参数，并将其用于建立寿命分布参数与应力水平之间的关系，即加速模型η＝f(V,T)，进行正常工况下谐波减速器寿命评估。

[0013] 所述的步骤1)中输入端伺服电机1的输出轴和输入扭矩传感器2 的输入轴、加载端伺服电机6的输出轴与陪试谐波减速器5的输入轴均通过弹性联轴器连接；输入扭矩传感器2的输出轴与被测谐波减速器3 的输入轴、被测谐波减速器3的输出轴与输出扭矩传感器4的输入轴、输出扭矩传感器4的输出轴与陪试谐波减速器5的输出轴均通过刚性联轴器联接；输入端伺服电机1和加载端伺服电机6通过伺服驱动器7、运动控制卡8与工控机10进行信号双向通讯实现输入端伺服电机1和加载端伺服电机6的运动控制，并且记录输入端伺服电机1和加载端伺服电机6的自带编码器的角度信息；输入扭矩传感器2和输出扭矩传感器
4的扭矩信号通过数据采集卡9输入工控机10中。

[0014] 所述的步骤2)中负载扭矩的最高应力水平Tmax由被测谐波减速器3 零件材料强度极限确定，具体通过式(1)中的公式组计算得出，

[0015] σ＝Yzσt+Yzσk+σ3yδ

[0016]

[0017]

[0018]

[0019]

[0020] [σ]＝σs/n (1)

[0021] n≥1.4

[0022] 其中Yz为轮齿影响系数，σt为柔轮齿圈中截面弯曲应力，σk为拉伸应力，σ3yδ为齿槽附加弯曲应力，为弯曲力矩，dg为分度圆直径， bω为齿圈工作宽度，S1为齿圈厚度，k为修正系数，为无量纲系数，为啮合区包角的一半，r为柔轮中线圆半径，σ为圆周方向的弯曲应力，τ为扭转应力，[σ]为当量应力临界值，σs为材料屈服强度，n 为安全系数。

[0023] 所述的步骤4)中如果不止历经一个应力水平，即单次步降加速寿命试验中，被测谐波减速器3的样本经历了两个或两个以上的应力水平，其输入力矩判据需要进行等效处理，将相应应力水平的数值折算到初始应力水平进行判断，当试验中负载扭矩为T3时，被测谐波减速器3的初始输入力矩为Ti0，当负载扭矩步降至T2时，被测谐波减速器3的输入力矩为Ti，为了判断被测谐波减速器3的输入力矩在负载扭矩为T2时是否增加了50％，则需要将Ti折算到T3应力水平下，用折算后的被测谐波减速器3的输入力矩Tie与Ti0进行比较，如公式(2)所示，

[0024] Tie＝TiT3/T2 (2)。

[0025] 所述的步骤4)中步降加速寿命试验具体为：

[0026] 4.1)进行第一组转速取V1谐波减速器步降加速寿命试验：

[0027] 首先，在T3应力水平下进行寿命试验，连续运行直至被测谐波减速器3寿命失效；总共在T3应力水平进行三次寿命试验，产生三个寿命失效样本，失效时间分别为t11、t12、t13；

[0028] 其次，基于前三次在T3应力水平下的寿命失效时间，进行第四次寿命试验，第四次试验先在T3应力水平下运行时间t1＝(t11+t12+t13) ×60％，保证T3下寿命未失效；随后应力水平由T3步降至T2，并在 T2应力水平下连续运行直至其寿命失效，产生一个寿命失效样本，得到第四次寿命试验在T3和T2应力水平下的总计运行时间为t14；

[0029] 最后，基于前四次寿命试验，进行第五次寿命试验，第五次寿命试验先在T3应力水平下运行时间t1，保证T3下寿命未失效，随后应力水平由T3步降至T2，并在T2下连续运行时间t10＝(t14-t1)×60％，保证T2应力水平下也未发生寿命失效，之后将应力水平由T2步降至 T1，并在T1下连续运行直至寿命失效，产生一个寿命失效样本，得到第五次寿命试验在T3、T2、T1应力水平下的总计运行时间t15；

[0030] 4.2)同理，开展第二组和第三组谐波减速器步降加速寿命试验，在第二组步降加速寿命试验时，输入转速为V2，共进行五次步降加速寿命试验，得到五个失效样本，对应的寿命失效时间分别为t21、t22、 t23、t24、t25；在第三组步降加速寿命试验时，输入转速为V3，共进行五次步降加速寿命试验，得到五个失效样本，对应的寿命失效时间分别为t31、t32、t33、t34、t35；

[0031] 4.3)根据上述三组试验产生的15个定数截尾失效样本，假设被测谐波减速器3服从某寿命分布，应力水平i下失效数据分布的特征寿命参数为ηi，失效样本数据为ti；应力水平j下失效数据分布的特征寿命参数为ηj，失效样本数据为tj，则加速因子kij＝ηj/ηi；失效数据由tj＝tikij进行折算，进而确定在各个应力水平下产生的寿命失效样本数。

[0032] 所述的步骤4.3)被测谐波减速器3服从Weibull寿命分布，步骤 5)中折算后产生的样本数通过Weibull分布进行处理，用于分布参数估计和加速模型建立。

[0033] 本发明的有益效果是：本发明通过负载扭矩和输入转速共同构成的加速应力为基础，设置由高至低、逐次递减，直至正常应力水平的步降应力，极大地提高了以往谐波减速器正常工况寿命试验的效率，缩短了谐波减速器试验验证周期。通过步降加速寿命试验结果为正常工况下谐波减速器寿命评估提供了试验依据，有助于谐波减速器寿命失效的预测，对于保证机器人关节谐波传动的长期可靠运行具有重要的意义。附图说明

[0034] 图1是本发明中谐波减速器步降加速寿命试验台的示意图。

[0035] 图2是本发明中的步降加速试验分组及应力水平与截尾样本的对应关系。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述。

[0037] 一种谐波减速器步降加速寿命试验方法，包括以下步骤：

[0038] 1)搭建谐波减速器步降加速寿命试验台，参照图1，谐波减速器步降加速寿命试验台包括被测谐波减速器3，被测谐波减速器3的输入轴通过输入扭矩传感器2和输入端伺服电机1的输出轴连接，被测谐波减速器3的输出轴通过输出扭矩传感器4和陪试谐波减速器5的输出轴连接，陪试谐波减速器5的输入轴和加载端伺服电机6的输出轴连接；

[0039] 输入扭矩传感器2、输出扭矩传感器4的信号输出端通过数据采集卡9和工控机10连接，工控机10依次通过运动控制卡8、伺服驱动器7 和输入端伺服电机1、加载端伺服电机6的控制端连接；

[0040] 被测谐波减速器3和陪试谐波减速器5型号、厂家相同，便于增加对比样本；

[0041] 输入端扭矩传感器2、被测谐波减速器3、输出端扭矩传感器4、陪试谐波减速器5之间通过刚性联轴器连接；输入端伺服电机1的电机输出轴和输入扭矩传感器2的输入轴、加载端伺服电机6的输出轴与陪试谐波减速器5的输入轴均采用弹性联轴器联接，防止试验台同轴度偏差造成对输入端伺服电机1和加载端伺服电机6的附加力矩，引起输入端伺服电机1和加载端伺服电机6振动；输入端伺服电机1和加载端伺服电机6通过伺服驱动器7、运动控制卡8与工控机10进行信号双向通讯实现输入端伺服电机1和加载端伺服电机6的运动控制，并且记录输入端伺服电机1和加载端伺服电机6的自带编码器的角度信息；输入扭矩传感器2和输出扭矩传感器4的扭矩信号通过数据采集卡9输入工控机 10中，用于被测谐波减速器3传动效率和输入力矩的测量，并将其作为被测谐波减速器3是否寿命失效，进而进行谐波减速器步降加速寿命试验台停机的判据；

[0042] 2)开展谐波减速器步降加速寿命试验时，为了尽量提高寿命试验效率，在不改变寿命失效机理前提下，确定试验中的应力水平由加载端伺服电机6对被测谐波减速器3输出端施加的负载扭矩和输入端伺服电机 1对被测谐波减速器3输入端施加的输入转速共同组成，其中负载扭矩的最高应力水平Tmax由被测谐波减速器3零件材料强度极限确定，可通过式(1)中的公式组计算得出，输入转速的最高应力水平为被测谐波减速器3最高转速Vmax；

[0043] σ＝Yzσt+Yzσk+σ3yδ

[0044]

[0045]

[0046]

[0047]

[0048] [σ]＝σs/n (1)

[0049] n≥1.4

[0050] 其中Yz为轮齿影响系数，σt为柔轮齿圈中截面弯曲应力，σk为拉伸应力，σ3yδ为齿槽附加弯曲应力，为弯曲力矩，dg为分度圆直径， bω为齿圈工作宽度，S1为齿圈厚度，k为修正系数，为无量纲系数，为啮合区包角的一半，r为柔轮中线圆半径，σ为圆周方向的弯曲应力，τ为扭转应力，[σ]为当量应力临界值，σs为材料屈服强度，n 为安全系数；

[0051] 3)设置谐波减速器步降加速寿命试验应力水平的参数，负载扭矩设置为三级步降，分别取T3、T2、T1，其中T3T1， T1为谐波减速器额定扭矩；输入转速设置为三级步降，分别取V1、V2、 V3，其中V1为谐波减速器额定转速，V1

[0052] 在最高应力水平和正常应力水平之间设置所施加步降应力的具体应力水平数目和量级，本实施例以国产60机型谐波减速器为研究对象(额定扭矩40Nm，额定转速2000r/min)，设置为三级步降加速应力，输入转速V3为3000r/min、V2为2500r/min、V1为2000r/min，负载扭矩为T3为100Nm、T2为60Nm、T1为40Nm；

[0053] 4)按转速取V1、V2、V3的次序，将谐波减速器步降加速寿命试验分为三组，每一组分别进行步降加速寿命试验，步降加速寿命试验采用定数截尾方式，每次寿命试验会产生一个失效样本，同时每个高应力水平定数截尾三个失效样本，中应力水平定数截尾一个失效样本，低应力水平定数截尾一个失效样本，试验的截尾失效样本数与应力水平数对应关系如图2所示；

[0054] 通过被测谐波减速器3的输入力矩和传动效率两个指标共同判断是否发生寿命失效，当被测谐波减速器3的输入力矩增加了50％，且同时其传动效率减少到50％时，判定为一个被测谐波减速器3的样本寿命失效，并进行谐波减速器步降加速寿命试验台停机；如果不止历经一个应力水平，即单次步降加速寿命试验中，被测谐波减速器3 的样本经历了两个或两个以上的应力水平，由于被测谐波减速器3的输入和输出力矩会随着应力水平发生变化，虽然被测谐波减速器3的传动效率判据不受影响，但是其输入力矩判据需要进行等效处理，将相应应力水平的数值折算到初始应力水平进行判断，例如试验中负载扭矩为T3时，被测谐波减速器3的初始输入力矩为Ti0，当负载扭矩步降至T2时，被测谐波减速器3的输入力矩为Ti，为了判断被测谐波减速器3的输入力矩在负载扭矩为T2时是否增加了50％，则需要将Ti折算到T3应力水平下，用折算后的被测谐波减速器3的输入力矩Tie与Ti0进行比较，如公式(2)所示，

[0055] Tie＝TiT3/T2 (2)

[0056] 步骤4)中步降加速寿命试验具体为：

[0057] 4.1)参照图2，进行第一组谐波减速器步降加速寿命试验：

[0058] 首先，在T3应力水平下进行寿命试验，连续运行直至被测谐波减速器3寿命失效；总共在T3应力水平进行三次寿命试验，产生三个寿命失效样本，失效时间分别为t11、t12、t13；

[0059] 其次，基于前三次在T3应力水平下的寿命失效时间，进行第四次寿命试验，第四次试验先在T3应力水平下运行时间t1＝(t11+t12+t13) ×60％，保证T3下寿命未失效；随后应力水平由T3步降至T2，并在 T2应力水平下连续运行直至其寿命失效，产生一个寿命失效样本，得到第四次寿命试验在T3和T2应力水平下的总计运行时间为t14；

[0060] 最后，基于前四次寿命试验，进行第五次寿命试验，第五次寿命试验先在T3应力水平下运行时间t1，保证T3下寿命未失效，随后应力水平由T3步降至T2，并在T2下连续运行时间t10＝(t14-t1)×60％，保证T2应力水平下也未发生寿命失效，之后将应力水平由T2步降至T1，并在T1下连续运行直至寿命失效，产生一个寿命失效样本，得到第五次寿命试验在T3、T2、T1应力水平下的总计运行时间t15；

[0061] 4.2)同理，参照图2，开展第二组和第三组谐波减速器步降加速寿命试验，在第二组步降加速寿命试验时，输入转速为V2，共进行五次步降加速寿命试验，得到五个失效样本，对应的寿命失效时间分别为t21、t22、t23、t24、t25；在第三组步降加速寿命试验时，输入转速为V3，共进行五次步降加速寿命试验，得到五个失效样本，对应的寿命失效时间分别为t31、t32、t33、t34、t35；

[0062] 4.3)根据上述三组试验产生的15个定数截尾失效样本，假设被测谐波减速器3服从Weibull寿命分布，应力水平i下失效数据分布的特征寿命参数为ηi，失效样本数据为ti，应力水平j下失效数据分布的特征寿命参数为ηj，失效样本数据为tj，则由Nelson累积失效模型提出的加速因子kij以及失效数据折算可由式(3)表达，进而确定在各个应力水平下产生相应的寿命失效样本数，本实施例结果如表 1所示，

[0063] kij＝ηj/ηi (3)

[0064] tj＝tikij

[0065] 表1步降加速应力水平及其对应的等效样本数目

[0066]

[0067] 5)由表1可对处理后寿命失效样本分别进行单应力水平(负载扭矩和输入转速两个应力水平，其中一个步降，另外一个不变)和组合应力水平(负载扭矩和输入转速同时变化)的加速寿命试验数据分析。根据前面由加速因子折算后的各应力水平下被测谐波减速器3寿命失效样本，可通过逆矩估计得到具体应力水平下的分布参数，并将其用于建立分布参数与应力水平之间的关系，即加速模型，为正常工况下谐波减速器寿命评估提供依据。例如当应力水平由输入转速V和负载扭矩T构成时，weibull寿命分布的特征寿命参数η，可由如式(4) 所示的关系式表达加速模型，推导正常应力水平下的寿命分布参数。

[0068] η＝f(V,T) (4)

[0069] 本发明提出的步降加速寿命试验方法，其最大的优点便在于谐波减速器寿命试验效率的提高。通常的正常工况寿命试验和加速寿命试验往往在1000小时左右，而通过本发明方法可将单次寿命试验时间控制在500小时以内，并可预测正常工况下的谐波减速器寿命，对于机器人关节谐波传动系统，乃至其他谐波减速器应用系统的长期可靠运行具有重大意义。

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一种谐波减速器步降加速寿命试验方法

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