谐波齿轮应用有多种齿形,其中双圆弧齿形由于啮合传动中的双共轭特点,使得谐波齿轮传动的承载性能和动态性能明显优于渐开线齿形,因此,双圆弧齿形被广泛应用于谐波齿轮减速器。尽管我国对双圆弧齿形谐波齿轮传动的研究较早,但由于国外谐波齿轮传动技术的高度保密性,研究进展却比较缓慢,仍存在谐波齿轮啮合理论不完善、齿轮传动精度和使用寿命不高、结构不紧凑等问题。因此,打破国外的技术优势,研制具有我国自主知识产权的高性能谐波齿轮传动技术具有重要意义。本文针对双圆弧谐波齿轮的齿形参数进行优化,进而开发出双圆弧谐波齿轮传动设计仿真系统,目的是缩短谐波齿轮传动优化设计周期,实现提高齿轮传动稳定性、改善力学性能的目标。本文的主要研究内容和创新点如下:提出了柔轮双圆弧齿形的精确计算方法以及柔轮在啮合传动过程中转角的精确计算方法。根据公切线双圆弧齿廓几何,推导了柔轮齿形精确计算公式;考虑柔轮变形后中线伸长的特点,精确计算了柔轮在啮合传动过程中的转角位置。运用谐波齿轮传动理论,建立了由柔轮齿形推导刚轮齿形的数学模型。根据谐波齿轮传动共轭齿廓的实际啮合特点,进一步研究了刚轮实际齿廓的计算方法。根据已有的齿侧间隙计算公式,通过优化计算流程,提出基于柔轮齿廓潜在啮合位置,沿法线精确计算齿侧间隙的方法。然后,以齿侧间隙最小、有效啮合齿高最大为优化目标,建立多目标优化模型,并给出优化实例。根据前文已构建的轮齿接触分析数学模型,对谐波齿轮传动进行了啮合仿真,分别得到了优化前后的仿真结果。通过对结果进行对比分析可知,优化后,提高了共轭区域的连续性,刚、柔轮之间的齿侧间隙明显减小,实现了提高齿轮传动稳定性、改善力学性能的目标。根据啮合理论,建立了柔轮滚刀和刚轮插齿刀的物理和数学模型,分别由柔轮齿形和刚轮齿形推导了柔轮滚刀齿形和刚轮插刀齿形。以MATLAB软件开发平台为工具,研发了双圆弧谐波齿轮传动设计、仿真系统。根据设计仿真系统设计的齿形参数,计算了刚轮和柔轮的结构参数,并通过三维建模软件构建了谐波齿轮的三维仿真模型,对轮齿间的干涉情况进行了检验。根据设计的刀具齿形,研制了柔轮滚刀和刚轮插齿刀,制定了柔轮和刚轮的加工工艺,完成了柔轮和刚轮的加工制造以及其他零部件的加工制造,并根据三维软件模拟的装配工艺,完成谐波齿轮减速器的样机制作,为后续谐波齿轮减速器的性能测试做准备。