进入21世纪以来,智能制造以工业机器人为载体正在占据主流。其中RV减速器作为工业机器人手臂的重要组件,其质量的大小将影响机械臂的使用寿命以及机械臂的工作精度,因此对RV减速器进行轻量化是必经之路。但高性能的RV减速器在我国目前仍主要依靠进口,并且RV减速器构造复杂,组成的零件较多,因此以RV减速器为例,对其进行轻量优化设计并进行验证。首先,通过研究RV减速器组成构件和传动原理,对其系统的转速和传动比以及工作频率进行推导计算。从摆线轮齿廓的成形原理出发在Matlab中进行曲线绘制,从而选择摆线轮齿廓修型的方式,为之后摆线轮建模提供参数支撑。通过RV减速器的角接触球轴承、圆锥滚子轴承、曲柄轴与行星轮的整体进行受力分析计算,得出行星架与针齿壳受到的轴承力。以RV减速器实体建模为基础进行了Adams的运动学仿真,获得系统各级转速和传动比,将系统的仿真结果与理论值对比,检验模型的准确性。其次,通过RV减速器有限元模态仿真与工作频率比较,得到减速器的频率不在工作频率附近因此不会产生共振,但零件之间存在共振问题。以计算的轴承力为依据进行减速器的静力学分析检验减速器在极限工况下的应力情况,结果均在材料强度范围内。以此为前提进行针齿壳与行星架的轻量拓扑优化,对优化后的零件进行合理的去材设计并建模,重新进行静力学分析得到应力与优化前应力几乎无变化,并进行模态分析得到优化后的零件间频率不相近,但会与原始的行星轮频率相近,因此以约束状态的固有频率为优化目标进行行星轮的拓扑优化,对优化后的模型重新建模设计进行模态分析,其频率不在行星架与针齿壳频率附近。对行星齿轮齿根弯曲强度计算,通过对优化后的行星轮动力学分析与弯曲强度对比,进而验证了行星轮、针齿壳、行星架轻量优化设计的合理性。最后,对优化的零件加工并进行RV减速器的装配,在搭建的试验台上进行RV减速器传动性能实验,测量减速器传动比为121与计算值一致,减速器传动效率为82.2%,在较小转矩时候传动效率上升幅度明显,在大转矩时候传动效率增幅不明显,效率曲线与标准曲线一致,最后进行传动误差实验分析得出优化的减速器传动误差小于4′至5′以内符合减速器的设计标准,在确保RV减速器的性能基础上使其主要部件质量得到了减轻,拓扑优化方法为保证减速器的精度和延长使用寿命提供了新的研究方向。