1、ICS 49.035 V 22 G 中华人民圭KJ少飞菲日国国家标准GB/T 28878. 1-2012 空间科学实验转动部件规范第1部分:设计总则Spedficathm of the rotating component in space science experimens一Part 1 : General requirements of design 2012-11-05发布1I1:!TsJ. Fa?他:!s .，巳刷严乒:.，-2，9 、数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会2013-02-15实施发布GB/T 28878.1-2012 目次前言.皿1
2、范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义4 设计总则-4. 1 环境约束24. 2 设计原则4. 3 设计流程35 设计项目45.1 材料选用45. 2 结构设计-5. 3 润滑设计85.1 电机、角位移传感器和减速器的选用5.5 可靠性和安全性设计105. 6 其他设计5. 7 设计验证四附录A(资料性附录)空间环境及其对转动部件的影响附录B(规范性附录)轴的校核四附录c(资料性附录)常见典型电机的应用特点和转矩裕度17附录D(资料性附录)常见角位移传感器的应用特点19附录E(资料性附录)常见减速器的应用特点20参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、. . . . . . 21 I GB/T 28878.1-2012 目Ij1=1 GB/T 28878(空间科学实验转动部件规范包含以下10个部分:一一第1部分:设计总则;一-第2部分:润滑设计要求;一-第3部分:滚动轴承验收;一一第4部分:润滑油验收;一-第5部分:电机验收;一-第6部分:性能测试;第7部分:可靠性试验;第8部分:装配;第9部分:交收;第10部分:储存复验。本部分为GB/T28878(空间科学实验转动部件规范的第1部分。本部分按照GB/T1. 1 2009给出的规则起草。本部分由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC312)归口。本部分起草单位:中国科学院上海技
4、术物理研究所、中国航夭科技集团八院805所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。本部分主要起草人:童广辉、郑列华、瞿玉橡、刘晓华、王淑荣、夏项团、孙丽威。皿/ / / / /王三/一J / / 飞、飞二- / / / 7 -二/乒GB/T 28878.1-2012 1 范围空间科学实验转动部件规范第1部分:设计总则GB/T 28878的本部分规定了空间科学实验转动部件的设计原则、流程和内容。本部分适用于在空间环境中使用、高可靠性的空间科学实验转动部件的设计。其他有效载荷和空间飞行器平台转动部件的设计可参照使用。注:本标准巾在不发生歧义的情况下，空间科学实验转动部件简称转动部件。2 规范性引
5、用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 273.2滚动轴承推力轴承外形尺寸总方案GB/T 273.3滚动轴承向心轴承外形尺寸总方案GB/T 307. 1滚动轴承向心轴承公差GB/T 307.4滚动轴承推力轴承公差GB/T 9239. 1-2006机械振动恒态(刚性)转子平衡品质要求第1部分:规范与平衡允差的检验GJB 268 航天滚动轴承通用规范GJB 361 A-1997 控制电机通用规范GJB 2518 军用微型轴承通用规范QJ 2172 卫星可靠性设计指南QJ
6、 3273 航天产品安全性分析指南3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 轴系组件shafting subassembly 由轴、轴承和安装于轴上的传动体、传感器、密封件及定位零件等组成的组件，用于形成轴系，传递转矩和运动。3.2 转动部件rotating component 由转轴(含轴上零件)、轴承、支撑结构及必要的附件组成，在力矩驱动下实现特定转动(包括摆动)的部件。注，:改写GB/T2900.45-1996，定义4.1.40。注2:在不发生歧义的情况下，有时轴系组件(见3.1)也称转动部件。注3:转动部件是转动驱动机构、传动机构、旋转式角位移传感器、导电滑环等机构与组件的核
7、心部件。1 GB/T 28878.1-2012 3.3 3.4 3.5 总质量损失total rnass loss(TML) 材料真空试验前后试样的质量差占试样初始质量的百分数。收集到的可凝挥发物collected volatile condensable rnaterial (CVCM) 真空试验材料出气后冷凝在收集板上的物质。冷焊cold welding 在真空环境中，同种金属或不同种金属的两个沽净表面相互接触，在一定的压力作用下，经过二定时间后产生茹着的现象。/-工7二F/ 注:改写GB/T17590-1998 , 3亡3.1.5o-/ 4 设计总则e) 运输环境，运输过程包括地面搬运、
8、地面(公路、铁路)运输和空运，可能会对转动部件产生附加载荷。f) 地面模拟试验环境，地面模拟转动部件处于力学环境和空间环境下运行，通过试验考核其功能和性能是否满足要求时，应避免过试验。试验往往元法完全模拟空间的失重环境，在设计转动部件时，应对模拟试验环境和空间环境的差别做充分的考虑。4. 1. 3 力学环境2 空间科学实验转动部件设计应考虑以下力学环境za) 航天器发射、级间分离、整流罩分离、航天器与火箭分离、稳态加速飞行产生的振动、噪声、冲击及加速度;GB/T 28878.1-2012 b) 航天器之间对接过程中产生的冲击;c) 在航天器变轨过程中，发动机的点火和熄火产生的冲击和振动;d)
9、航天器着陆过程中产生的再入气动加载、气动加热和着陆冲击(着陆冲击包括各类弹射、开伞、火工品解锁的冲击和着陆撞击)。4. 1. 4 空间环境空间环境及其对空间科学实验转动部件的影响参见附录Ao4. 1. 5 其他环境月球、火星等天体的登陆环境，对空间科学实验转动部件的可靠性和寿命产生影响。这些特殊环境主要有:a) 尘土、沙砾;b) 不同于地球的重力场;c) 温度环境;d) 化学环境。注，:尘土可能进入转动部件内部，造成运动阻尼增大，磨损加快，甚至卡死的情况。注2:其他天体重力场与地球重力场不同，会改变机构的载荷状态和动力学运动学性能。注3:其他天体的温度环境一般比地球严酷，存在极低温或(和)极高
10、温，温度梯度大，极端温度持续时间长。温度环境的特殊性会影响材料性能、运动副活动间隙等设计参数。注4.其他天体的化学环境包括其大气成分、表面的物质构成等，可能会对转动部件产生化学腐蚀。4.2 设计原则空间科学实验转动部件在设计时遵循以下原则:a) 在满足任务要求的前提下应采用简单、可靠的设计;b) 应优先采用通用、成熟的技术，适当选用新技术和新材料;c) 在满足转动精度、稳定度、寿命、可靠性和安全性的功能和性能要求前提下，应尽量满足质量和功耗的约束条件;d) 应充分重视环境适应性设计;e) 宜贯彻性能和可靠性并行设计和机电热一体化设计的原则;.f) 适用时，应具备自检和在轨性能检测所需的能力。4
11、.3 设计流程空间科学实验转动部件设计流程如图1所示。3 GB/T 28878.1-2012 载荷运动模式.精度要求指标.飞I .环挠边界条件设计输入一-，1-，恻八J丁1.力学环挠条件.1 .其他空间环蜿要求.一一一一一-1.可靠性与寿命要求细化技术指标并确定技术方案详细设计.总体结构设+J-.安全性要求.保障性、维修性要求选用材料选JH，分析(仿真)I 1.力学和动力学设计:|寸零部件选IIJ，满足性能功能I 1.运动学和传动设讨:求的分析，I 1.动飞俨衡设计:空间适应性分析寸热设计; FMEA，FTA当HJr.寿命分析精度设|润滑设计.。可靠性安全性设计.。保障性、在轨维修性设计试验验
12、证验证整机是否满足性能指标和空间适用性要求(同步进行寿命验证试验)1: 卜一-一否(必要时进行空间适用性验证)注:因寿命试验时间长，通常贯穿整个研制过程，若在发射前尚未完成，应结合仿真分析等给出寿命风险评估。图1空间科学实验转动部件设计流程图5 设计项目5. 1 材料选用4 材料的选取除满足一般设计要求外，还应满足下列适用于空间的要求:a) 使用非金属材料时应考虑材料在真空中的挥发性能;用于成像光学仪器中的转动部件的材料，应考虑对光学性能的影响:1) 对于光学视场周围或污染敏感部位周围的材料，通常情况下应满足:TMLC见3.3)1%， CVCMC见3.4)0. 1%;当材料暴露面积不大于13c
13、m2，并且材料背离污染敏感表面的视线，只要满足光学或其他要求，并且材料不会因为TML的放宽而改变所关注的性能，可为:TML3%，CVCM1%。2) 对于进入光学视场或污染敏感部位的材料，通常情况下应满足:TMLO. 1 % ，CVCM 0.01%。GB/f 28878.1-2012 b) 材料的抗辐照性能应根据轨道空间辐射环境和材料实际的屏蔽情况以及要求的设计寿命确定。c) 材料的热膨胀性能应满足:1) 在空间温度循环变化条件下确保转动部件的性能和功能;2) 在低温条件下不产生脆性。d) 适用时应考虑材料的磁特性、结构轻量化和密封材料的寿命特性要求。注:材料的抗辐照性能通常按材料预期吸收辐射剂
14、量的3倍来进行设计。5.2 结构设计5.2.1 一般原则空间科学实验转动部件的结构设计一般包括强度与刚度设计、运动学与动力学设计、热设计和精度设计。工艺性贯穿于结构设计中，设计基准、工艺基准和测量基准应一致。结构设计中应考虑以下几点:a) 轴承安装的同轴度要求;b) 对使用油脂润滑轴承的转动部件，考虑进行迷宫结构和储油装置的设计;c) 对有精度要求的转动部件，还应考虑进行轴承预紧结构的设计。5.2.2 强度与刚度空间科学实验转动部件的强度和刚度设计，除了遵循一般机械的设计要求外，还应满足空间应用的要求。一般应满足以下原则:a) 转动部件结构设计中强度设计是基本要求，转动部件结构设计还应考虑刚度
15、要求。b) 转动部件结构的固有频率应大于规定的值或在某个频率范围之外。c) 轴的结构应有足够的强度和刚度，提高轴的刚度途径除了选择合适的材料和热处理方法之外，还有:1) 增加轴的直径;2) 合理选择支承跨距;3) 缩短轴的悬伸长度;4) 提高轴承的刚度。轴的强度和刚度应进行校核，校核方法见附录Bo注:转动部件的轴系支撑结构多使用薄壁结构，易引起结构失稳。提高结构稳定性的有效途径是提高结构的刚度。5.2.3轴系5.2.3.1 结构类型空间科学实验转动部件一般选用滚动轴承轴系，常用的轴系结构类型有三类:a) 两端单向固定结构;b) 一端双向固定、一端游动结构;c) 两端游动结构。轴系结构的选用主要
16、取决于载荷、运行模式与工况、运转精度、转速、环境条件、润滑方式，应根据具体情况进行分析比较，确定方案，在满足工作要求的前提下，轴系的结构尽可能简单。轴系的结构应受力合理，有良好工艺性，并使轴上零件定位可靠，便于装拆和调整。5 GB/T 28878.1-2012 5.2.3.2传动轴系的转动可分为连续转动、往复转动(摆动)和间歇转动三类。根据转动的类型和负载的特性，选取驱动电机的控制方式、转速和功率。电机转轴应根据转动部件的功能要求，在保证连接可靠性的前提下采用以下三种方法之一与负载转轴连接:a) 将电机转轴与负载转轴直接做成一体;b) 电机转轴通过刚性联轴器与负载转轴相连;c) 电机转轴通过柔
17、性联轴器与负载转轴相连。负载转轴可以直接驱动负载，也可以通过减速器、齿轮、问步带轮等传动部件驱动负载，实现转动部件的功能。5.2.3.3 减振必要时需进行动力学分析，使转动部件的主要模态频率避开飞行器安装平台的固有频率，避免产生共振搞合和损伤，一般应有5Hz及其以上的频差。为衰减转动部件的振动频响和振幅，可采取减振措施，必要时进行模态试验和(或)频谱测试，验证措施的有效性。5.2.3.4 动平衡在转动部件的设计中，应消除相对于轴线质量分布的不均匀，进行动平衡设计。动平衡设计应符合下列要求:a) 设计转动体时应设置校正面和调整点。通常对于盘状转动体仅需设置一个校正平面，其他类型的转动体可设置两个
18、或两个以上的校正平面，校正平面的设置参见GB/T9239. -2006中4.5。b) 如果转动部件转动体的转动惯量小，或者转速慢，则只需要消除静不平衡即可;其他情况则需要消除动不平衡。c) 对转动部件，进行动平衡校准后的许用剩余不平衡度应达到或高于GB/T9239. 1-2006表1恒态(刚性)转子平衡品质分级指南中的G2.5级。注:转动体上的不平衡离心力可以分解为一个过质心且垂直于轴线的径向力和一个绕质心的力偶矩。如果总力偶矩为零，但径向力合力不为零称为静不平衡;总力偶矩不为零称为动不平衡。5.2.4 热设计在进行热设计时，应对空间科学实验转动部件整机进行热环境影响的分析。在分析中应充分考虑
19、热边界条件和材料的热匹配性，建立部件的热模型并进行分析，以充分了解轴系及轴系支撑等零件的热变形以及在温度变化条件下各零件间相对位置变化和受力变化的情况，分析它们对转动部件的运行和寿命的影响。热环境影响分析应针对实际温度场进行，并考虑适当的裕度。实际温度场应考虑转动部件空间应用时的实际布局和受热状态及真空环境，尽可能通过试验得到。6 转动部件热设计的一般要求是:a) 根据转动部件热环境影响分析，合理选择热匹配材料、设计被动热控制，使其轴系在工作温度范围内不产生超出设计范围的热应力和热变形;如果没有特殊要求，转动部件的各部位温度梯度通常情况下不大于2.C。b) 如果转动部件在空间真空环境下出现较大
20、的温度梯度，和(或对高精度、轴承跨度大、刚性预GB/T 28878.1-2012 紧的转动部件，除在材料热匹配及被动热控制措施方面进行设计外，还可根据使用的润滑类型以及结构框架形式，采用主动热控制，以保证转动部件各部位的温度及其梯度控制在适宜的范围内。空间长寿命转动部件的最佳工作温度通常情况下为5.C15 .C。5.2.5 精度设计轴系的回转精度应根据转动部件实现的功能合理选取，以确定轴颈和轴承的加工精度、配合公差、表面粗糙度和装配误差。5.2.6 标准轴承的选用5.2.6.1 类型选择原则空间科学实验转动部件使用的轴承应优先选用标准滚动轴承，使用较多的是球轴承，包括角接触球轴承、深沟球轴承和
21、推力球轴承，选用原则是:a) 当以径向载荷为主，转速较高时，宜用深沟球轴承;b) 径向载荷和轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承;c) 当支ji跨距大，轴向载荷比径向载荷大得多，且支承刚度要求较高时，常用角接触球轴承组合(背对背、面对面)，一般推荐使用背对背组合方式;d) 仅受轴向载荷作用时，宜选用推力球轴承或角接触球轴承;c) 采用含油保持架的不宜整体清洗的轴承或需要更换保持架的轴承，宜使用分离型滚动轴承05.2.6.2 精度选择空间科学实验转动部件一般选用町、P4两个等级的滚动轴承，对精度有特殊要求的场合，可选用更高等级的轴承或复合等级参数的轴承。5.2.6.3 材质轴承内外圈和滚珠的材料
22、一般选用9Cr18不锈钢，滚珠也可选用氮化硅陶瓷材料。常用的轴承保持架材料有酣醒层压布管、多孔聚酷亚胶、多孔尼龙及聚眈亚胶(Pl)基、聚四氟乙烯(PTFE)基自润滑材料。5.2.6.4 尺寸及公差标准尺寸滚动轴承的各项尺寸应满足GB/T273.2和GB/T273.3的相关规定，非标准尺寸的滚动轴承根据实际需要选择。若轴承需进行表面处理，则应根据具体的处理方式(如镀膜、离子注入、表面浸泡)来改变轴承的性能。最终的检验结果应使轴承达到GB/T273. 2、GB/T273.3、GB/T307.1和GB/T307.4中的相关规定。5.2.6.5 旋转精度旋转精度应符合GB/T307.1和GB/T307
23、.4的相关规定。5.2.6.6 热处理、硬度应满足GJB268的相关规定，内径小于10mm的轴承还应满足GJB2548的相关规定。5.2.7 零件在轴上的固定零件在轴上的固定分为轴向固定和周向固定两类。7 GB/T 28878.1-2012 零件在轴上的轴向固定应根据定位精度要求，采用不同的结构形式来实现(如轴肩、套筒、困锥面、螺母、销钉)，并选择合适的轴向间隙。采用螺纹连接时应注意控制拧紧力矩并要有防松设计。轴承等零件在轴上的周向固定应结合零件与轴系中各材料的热力学特性，选择合适的配合类别和公差等级，并结合采用销连接或键连接等固定结构。5.2.8 轴系的装配工艺性空间科学实验转动部件的轴系设
24、计应考虑装配的工艺性，主要包括:5.3 5.3. 5.3. a) 轴系结构应便于加工、测量和装配;有固体润滑，)I._肩而1Jm UJ 11 fr、c) 温度环境;号三飞d) 运动方式;e) 承载特性;。气压(真空)环境;g) 地面贮存的温度、湿度、气压环境。配轴系零部件;传递由- 一/5.3.2.2 低速转动、摆动、间歇转动一般选用脂润滑或固体润滑。5.3.2.3 在温度环境恶劣的情况下宜采用固体润滑。5.3.2.4 中、高速转动长寿命运行一般采用油润滑、脂润滑或混合润滑。5.3.2.5 当选择油润滑或脂润滑方式时，还应当考虑以下条件:a) 摩擦系数;b) 运行温度限制;c) 爬行特性(可采
25、取适当的阻隔措施); 8 d) 温带特性;e) 压蒙古系数;f) 防腐蚀性能;g) 降解、聚合、氧化、变质;h) 与轴承零件材料或其他润滑剂的兼容性;i) 润滑剂挥发和损耗量。5.3.2.6 当选择，固体润滑方式时，还应当考虑以下条件ta) 摩擦系数;b) 寿命期内总转数;c) 磨损量;d) 转动部件的力矩波动c) 如电机内自带处理电路，应按空间电子学要求处理。GB/T 28878.1-2012 注z自带处理电路的空间电子学要求主要是分析或(和)试验验证其电子元器件的抗总剂量和抗单粒子效应的能力。5.4.3 角位移传感器的选用常用角位移传感器的应用特点参见附录D，角位移传感器选用原则是:a)
26、转动部件长时间连续运转，可选用角位移测量精度与使用要求相适应的旋转变压器、感应同步器和编码器;b) 转动部件如果使用次数较少，可使用精密电位计;c) 如果需要确定固定的角位置，可选用霍尔位置传感器、精密电位计;d) 为直流元刷电机提供换向信号，可选用编码器、旋转变压器和霍尔位置传感器。9 GB/T 28878.1-2012 使用角位移传感器应注意:a) 传感器内所用材料应满足空间使用要求;b) 如传感器内自带转动轴系，应按空间科学实验转动部件要求处理;c) 如传感器内自带处理电路，应按空间电子学要求处理。5.4.4 减速器的选用减速器按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星齿轮减速器
27、、谐波齿轮减速器。常用减速器的应用特点参见附录Eo减速器选用的原则是za) 根据负载大小、减速比、尺寸和重量限制，以及减速效率的衰减，选择结构简单、技术成熟、传动环节少的减速器;转速较低时，可选择使用谐波齿轮减速器。b) 减速器可采用罔体润滑、油脂润滑，其润滑设计可参考5.3;如采用油脂润滑，必要时需要有密封措施。c) 固体润滑的减速器应优先考虑固体润滑膜的承载能力和耐磨寿命，负载力矩一般不超过额定力矩的1/3，最大应不超过1/20使用减速器应注意:日)减速器内所用材料应满足空间使用要求;b) 减速器内的转动轴系，应按空间科学实验转动部件要求处理。5.5 可靠性和安全性设计5.5. 1 可靠性
28、设计空间科学实验转动部件的可靠性设计，主要应考虑机械结构的强度和由于载荷的影响引起的疲劳、磨损、断裂等失效，以及转动部件在转动过程中由于运动学问题而引起的故障。这些故障主要和装配间隙、材料匹配、表面润滑状态、环境条件、动力源提供的驱动力和驱动力矩有关。除了遵循通用机械的可靠性设计原则外，空间科学实验转动部件的可靠性设计还应符合QJ2172 的要求，并遵循以下原则:a) 转动部件的性能设计和可靠性设计应同步进行。b) 在满足功能和性能要求的前提下，转动部件的组成力求简单，减少不必要的环节;在保证强度、刚度有足够裕度的前提下，简化结构。c) 选择设计方案时尽量采用标准化零件及已有空间应用的成熟技术
29、和工艺。d) 原材料、紧固件、密封件选择及工艺方法选择应符合空间产品相关标准的规定。巳)对初步选定的技术方案进行失效模式影响分析CFailureMode and Effects Analysis , FMEA) 和故障树分析CFaultTree Analysis , FTA) ，进一步完善设计，在此基础上进行图样详细设计。f) 图样的详细设计在可靠性方面应考虑:1) 充分体现FMEA分析结果中的故障防止措施气2) 明确标识关键件和重要件，关键特性和重要特性;3) 技术要求中应标明运动副的装配间隙、材料匹配、表面润滑状态和所选的工艺特点，例如材料热处理后的表面硬度，铁合金零部件氢脆问题的控制要求
30、。g) 可靠性设计确认:1) 通过综合判断分析确认可靠性设计z强度计算确认结构可靠性，和相近产品比较分析判定转动部件整体的可靠性;2) 在没有现成数据和现成经验时，通过首件鉴定试验确认设计可靠性。10 GB/T 28878.1一20125.5.2 安全性设计空间科学实验转动部件的安全性设计，主要应在安装方式、结构、材料选用、工作方式及用电各方面充分考虑安全性，避免引入危险源，保证有关人员和航天器的安全。安全性设计应遵循以下原则:a) 应按QT3273的要求进行安全性分析，确定安全性关键项目和残余危险，提出分析结论和评价意见，为后续安全性设计、验证、评价和工程决策提供依据;b) 通过设计消除已判
31、定的危险，或使潜在的危险得到抑制和隔离，在极限适用的条件下，保证转动部件不发生破坏;c) 部件的某一部分即使发生故障，确保故障的影响限制在自身的范围之内;d) 当不得不使用有潜在危险的零部件时，应选择在系统寿命周期内风险最小者;c) 危险的物质、零部件和操作应与其他活动、区域、人员及不相容的器材隔离;f) 应使工作人员在操作、保养、维护、修理或调整过程中尽量避免危险，例如:危险的化学药品、高压电、电磁辐射、切削锋口或尖锐部分;g) 尽量减少恶劣环境条件所导致的危险，例如:温度、压力、噪声、毒性、加速度、振动、冲击和有害射线;h) 尽量减少在转动部件使用和保障过程中人为差错所导致的风险;i) 采
32、用安全装置设计、报警装置设计和特殊的预防措施，防止危险状态的发生;j) 用隔离和屏蔽的方法，保护转动部件的电源、控制装置和关键零部件;k) 采用新的设计方法、新材料、新工艺或试验技术时，寻求最小风险。5. 6 其他设计5.6. 1 转动部件运行状态检测适用时，空间科学实验转动部件应进行运行状态的检测。主要运行状态参数有:角位置、转速和转速稳定度、输出转矩特性和摩擦力矩、油膜电阻、轴承温升。应在结构设计时预先安排状态参数传感器安装位置和数据输出口。通常转速和轴承温升是转动部件在轨运行时要求检测的参数，航天器宜有相应的遥测通道。主要运行状态参数检测包括:a) 角位置、转速和转速稳定度角位置、转速和
33、转速稳定度测量可通过角位移传感器输出信号间接测量，转速也可用转速计直接测量。对元角位移传感器的转动部件，可在输出轴上留有与角位移传感器的连接接口，测量时通过联轴器与独立的角位移传感器相连接。b) 输出转矩特性和摩擦力矩转动部件的输出转矩包括启动转矩、同步转矩和堵转转矩。输出转矩一般在完成装配后测量，通过实测的转速-时间曲线和负载惯量计算得出。负载惯量可以通过仿真计算的方法得出，也可以通过转动惯量测试仪测出。摩擦力矩是表征转动部件润滑状态的主要参数，一般在装配过程中测量，在设计中应考虑设置检测接口。测试方法可参见GJB361A-1997中4.7.80宜采用测量电机的最低启动电压(电流)和最低维持
34、电压(电流)，进行推算或比较得到整机级的输出转矩特性与摩擦力矩。c) 油膜电阻11 GB/T 28878.1-2012 采用油或脂润滑的转动部件，可测试转动状态下的油膜电阻。它表征了转动时的油膜状态(或品质)，是采用油或脂润滑的转动部件运行时润滑状态和质量的参考参数。油膜电阻一般在转动部件装配后进行测量，在转动体和固定结构上宜留有可供测试油膜电阻的位置。d) 轴承温升轴承温度的异常变化，表示润滑状态破坏或摩擦增大。它是判断转动部件在轨运行正常与否的重要依据，在轨监测的状态和方法应与地面测试的状态和方法一致。直接测量转动部件中轴承零件的温度较为困难，可采用测量靠近轴承非旋转套圈的支撑部位温度，或
35、其他能够敏感轴承温升的位置点的温度，同时测量测点附近的环境参照温度，间接得出轴承温度相对变化值。5.6.2 保障性设计空间科学实验转动部件保障性设计应符合以下要求:a) 使用操作与维修作业符合人机工程学要求;b) 使产品以外的保障资源得到完善;c) 保障性设计与转动部件的设计同步进行。注:保障资源包括硬件保障资源和软件保障资源，主要包括:使用与维修保障设施、设备、工具、器材，使用与维修人员配置与训练规划，使用与维修备件和损耗件的供给，使用与维修所需的技术资料的编制，使用与维修计算机资源的保证，使用与维修中的计盐、校准、测试、试验和故障诊断保证等。5.6.3 维修性设计空间科学实验转动部件在轨情
36、况下，维修性设计应满足完成以下工作要求:a) 更换产品;b) 修复局部损坏;c) 补充气、液介质。针对以上工作，维修性设计应遵循以下原则:a) 可达性，维修操作部位应有足够的工具操作空间，并能实时操作;b) 安全性，维修操作不能对航天员或产品造成危害;c) 人机工效性，维修部位的设置应能使航天员处于最佳的操作状态;d) 机械接口、电接口应统一，便于拆卸连接，尽可能缩短维修时间;e) 识别标记清晰，采用标准化设计及防错设计。5. 7 设计验证应完成设计输出满足设计输入要求的设计验证工作。设计验证分为:a) 验证选用材料和部件的空间适用性;b) 验证转动部件整体的性能和指标以及环境适应性。注:材料
37、的空间适用性主要指真空和空间粒子环境的适用性。主要的设计验证方法有:a) 设计评审(专家验证); b) 数学仿真(计算机仿真hc) 相似性验证;d) 半物理仿真(半实物仿真); e) 物理试验，包括功能试验和鉴定级环境试验50 可靠性及寿命验证试验。12 GB/T 28878.1-2012 附录A(资料性附录)空间环境及其对转动部件的影响A.1 低气压和真空从地面到空间轨道，外部压力会从1个大气压变化到接近于零。这种外部压力环境的变化会使封闭结构承受约0.1MPa的附加内压，非密封结构气压的急剧变化可能会产生瞬态的气体冲击，影响润滑油状态。在发射阶段的外部压力变化过程中，转动部件往往要经历1k
38、Pal Pa的低气压环境。在航天器人轨后，由于结构材料的出气，也会使某些部件的局部空间维持上述气压范围。在这个低气压范围内，一些高电压器件或电路可能发生气体放电现象，以致造成功能减退或永久性损伤。空间环境的真空度可以达到10-2Pa10-11 Pa，真空对转动部件产生如下影响:a) 材料的蒸发、升华和分解效应，它们造成材料的总质量损失、改变和降低材料的原有性能，特别是对聚合物的性能产生影响，另外可能引起材料表面粗糙、表面氧化层和保护层脱落等;b) 材料的出气效应，原先吸附在材料表面上或原先溶解在材料内部的气体，在真空状态F被解I!&和脱附，造成出气效应，材料出气产生的收集到的可凝挥发物可能会凝
39、结在某些部件和关键表面上造成污染，改变它们的电和光学性能;c) 干摩擦和冷焊(见3.5)效应，罔体表面原有的吸附气膜、氧化膜等在真空中部分或完全消失，在转动部件的接触表面可能会产生干摩擦和冷焊现象，增加磨损，降低寿命，甚至失效;d) 液体润滑材料在真空中的挥发或流失将影响转动部件的润滑寿命。A.2 温度交变航天器在太阳辐照区和地球阴影区间交替飞行，使得空间科学实验转动部件，尤其是处于航天器外部的转动部件将产生长期温度交变的温度场。交变的温度场将影响材料的性能，引起结构或机构的变形。可能产生的后果是zd 因摩擦副间隙变化造成转动的失效;b) 引起支承结构位置精度的变化;c) 产生交变应力，降低材
40、料的性能及转动部件的寿命;d) 造成某些薄弱环节的损坏。A.3 带电粒子辐射空间带电粒子辐射环境包括:a) 银河系宇宙辐射，由银河宇宙线形成的辐射环境，它是由90%的质子、10%的氮原子核和少量的重离子组成。b) 太阳辐射，包括粒子辐射和电磁辐射z1) 粒子辐射环境由连续的太阳风和突发的太阳耀斑所产生，太阳风是由电子、质子和氮原子核组成的完全电离的等离子体流，导电性强但能量不大，不容易穿透航天器结构。但太阳耀斑主要是高密度的高能量质子，可能在短期内对航天器外部的机构引起损害;1:1 GB/T 28878.1-2012 2) 太阳电磁辐射主要指太阳紫外到红外的光辐射，它能使一些材料的性能发生变化
41、，甚至造成永久性损伤。材料表面损伤大多是太阳紫外线造成的。由于没有大气层的防护，航天器表面将完全暴露在太阳紫外线的电磁辐射之中。紫外辐射对金属、陶瓷、玻璃材料和高分子聚合物等都会产生影响，其中对高分子聚合物的影响特别大。紫外线照射使高分子聚合物分解，变色，分子量降低，弹性和强度降低，机械性能减弱。紫外辐射对复合材料、茹结剂、密封材料等的性能也有明显的影响。c) 地球辐射带，由地球磁场捕获了大多数带电粒子形成的辐射环境，主要集中在近地球宇宙空间的范艾伦带。带电粒子在穿入材料时产生电离作用和品格位聘ff!用，这些辐射作用长期积累的结果，将改变材料的性能，或使材料静电积累，产生内放电。A.4 原子和
42、分子粒子在空间轨道环境下，航天器会遇到几类原子粒子和分子粒子。原子粒子和分子粒子可能会剥蚀航天器表面暴露的材料，改变材料的表面状态，能严重降低表面涂层的性能。在原子粒子中，原子氧是最有害的，具有很活泼的化学特性。在空间中的原子氧是静止的，在轨航天器以高速冲击它时，会对其前部暴露的材料表面产生氧化剥蚀现象。原子氧对金属材料的影响小，对聚合物基材料(如塑料膜和复合材料中的环氧树脂基体材料)影响大。A.5 微重力和重力场微重力是指航天器在重力场中自由运动时，重力被与其方向相反的惯性力大部分抵消后，剩余的微弱重力。以在轨运行航天器为参考的系统中呈现出的微重力环境中，物体与其支撑体之间不再有相互作用力，
43、会造成机构内部应力的重新分配，可能影响转动部件摩擦状态的变化。地球轨道航天器除了地球引力外，地球空间运行的航天器还会受到其他天体引力的作用，主要是月球和太阳引力的作用。重力场的位置形状影响着航天器的运行轨道或轨道摄动，影响航天器的微重力状态。A.6 微流星和空间碎片航天器可能与自然碎片(如微流星)、人造碎片和故意(敌意)的投射物相遇发生碰撞。航天器与空间物体碰撞的危害程度取决于:a) 冲击速度;b) 物体的质量、密度、形状、刚度、强度和熔点等;c) 航天器被击中的部位。14 GB/f 28878.1-2012 附录B(规范性附录)轴的校核B.1 强度校核进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体支
44、承方式、受载及应力情况，选用下列相应的计算方法:a) 、，/lu . ( B.l ) c) K=slH .( B.4 ) 式中zk一一轴的安全系数，元单位;s一一轴材料的屈服极限，单位为兆帕(MPa); H一一轴的合成应力，单位为兆帕(MPa)。轴的安全系数条件为:K注K，其中为裕度系数，一般取l.22;K为许用安全系数，材料的许用安全系数可查阅材料手册。适用时应对轴按疲劳强度的条件进行精确校核。按疲劳强度的条件进行校核时，应考虑轴的尺寸系数、表面系数和应力集中系数等。对于瞬时过载大或应力循环不对称性较为严重的轴，还应按载荷峰值校核其静强度。15 GB/T 28878.1一2012B. 2 刚
45、度校核轴的刚度校核包括扭转刚度校核和弯曲刚度校核，其中扭转刚度校核以扭转角来度量;弯曲刚度校核以挠度和截面转角来度量。校核条件为:a) 扭转角:，其中列为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关，对于一般传动轴，可取=o.50/m1 o/m;对于精密传动轴，可取=o.250/m O. 50/m。b) 挠度:yyJ，其中y为轴的允许挠度，单位为mm，见表B.Lc) 偏转角:8町，其中8为轴的允许偏转角，单位为rad，见表B.l。表B.1轴的允许挠度及允许偏转角名称允许挠度yJ/mm名称允许偏转角OJ/rad一般用途的轴(0. 000 30. 000 5)L 滑动轴承0.001 刚度要求较严的轴0
46、.0002L 向心球轴承0.005 电机轴O. L1 调心球轴承0.05 安装齿轮的轴(0. 010. 03)mo 圆柱滚子轴承0.0025 安装蜗轮的轴(0. 020. 05)m, 困锥滚子轴承0.001 6 安装齿轮处轴的截面O. 0010. 002 注:L轴的跨距，mm;L-一一电机定子和转子之间的问隙，mrn;mn一一齿轮的法面模数;ma一蜗轮的端面|模数。16 附录C(资料性附录)常见典型电机的应用特点和转矩裕度C.l 常用典型电机的应用特点常用典型电机的应用特点见表C.L电机类型式中:可一二电机转矩裕度，无单位;用典型明白间主飞飞、M。最坏条件下电机的最大可输出力矩，单位为牛米(N
47、.m); M1一一电机轴承处最大摩擦力矩，单位为牛米(N.m); Tq一一电机动惯性力矩，单位为牛米(N. m)。通常情况下，r;大于0.250GB/T 28878.1-2012 应用范围士正:I作的机构、有限寿命民用、低转速大j)矩T一一一一寸一一一一一一一高精辱!岛、时l￥高速机构对恒速转动的电机，如果转速较低，或对转动的转速稳定度和(或)运动精度没有较高的要求，则其转矩裕度也可按公式(C.2)计算:式中:可一一电机转矩裕度，元单位;可M0-2 T q 儿11 .( C.2 ) 17 GB/T 28878.1-2012 Mo二一最坏条件下电机的最大可输出力矩，单位为牛米(N.m) I 1一一电机动惯性力矩，单位为牛米(N m); Mr一二电机轴承处最大摩擦力矩，单位为牛米(N.m)。通常情况下，平大于0.250转动部件的转矩裕度，亦可按公式化.1)和公式(C.2)进行计算，这时Tq代表的是转动部件转动体的启动惯性力矩，Mr代表的是转动部件转动体的最大摩擦力矩。在空间应用中，通常也使用如公式
