谐波齿轮传动是利用柔轮的可控变形来传递动力的一种新型传动方式,因其具有体积小、重量轻、单级传动比大、精度高、回差小等诸多优点,被广范应用于航空航天、机器人、数控机床等领域,吸引了国内外多领域学者对其进行了不同程度的研究。但由于谐波齿轮的复杂性,许多问题至今还没有定论,如完善啮合理论、理想的齿形,柔轮的强度计算和寿命的预测,以及运动误差和扭转刚度等动力学特性分析,阻碍了谐波齿轮发展和应用。因此,进一步深入研究谐波齿轮传动不仅具有重要的学术意义,还用有广泛的应用前景。本文采用有限元方法,研究了静态状态下柔轮的应力应变场,分析了模态、扭转刚度和运动误差等动力学特性,并计算了负载作用下柔轮的安全系数和疲劳寿命。本文首先设计了谐波减速器三大部件,包含柔轮、刚轮和波发生器(凸轮和柔性轴承)的基本结构,利用SolidWorks建立了无轴承和含柔性轴承两套谐波减速器三维实体模型,通过SolidWorks与ABAQUS接口,导入到ABAQUS中建立了相应的有限元模型。然后,基于ABAQUS/Standard隐式动力学求解器,模拟仿真了两套谐波减速器的装配过程。从齿啮合对数、柔轮杯体以及柔轮齿圈的应力场和位移场进行对比分析,得出了杯体和齿圈应力分布规律,研究了柔性轴承对谐波减速器静力学状态的影响。并求出了杯体和轮齿的偏转角度和翘曲角度,还原了谐波减速器空间啮合特性。最后,对无柔性轴承谐波减速器的模态、扭转刚度和运动误差等动力学特性进行分析。运用Lanczos法对柔轮和整机模态进行分析,提取了主要的振型和固有频率。采用对柔轮加载的测量方法,得到了谐波减速器的扭矩和扭转角关系和回差,并使用三次多项式对扭矩—扭转角离散数据点进行数学建模,求取了扭转刚度。采用静态测试方法,研究了载荷和转速对传动误差的影响。基于FE-safe疲劳分析软件,求取了柔轮在传动状态下的安全系数和疲劳寿命。