谐波传动作为一种新型传动形式,已经越来越广泛的应用在工业机器人、航空航天、医疗机器人等领域中应用。谐波减速器具有小体积、轻量化、高传动比、传动精度高等优势;由于这些问题的机理分析尚不够完备,极大限制了国内谐波减速器生产企业的设计、创新能力。因此探究谐波减速器内部啮合、摩擦机理,建立基于物理关系的动力学模型,对指导谐波减速器的设计、制造环节有着重大的研究意义。本文以公切线双圆弧齿廓谐波减速器为研究对象,提出了一种计算谐波减速器刚度和载荷分配情况的方法,在该方法的基础上对谐波减速器的时变啮合刚度进行了计算;提出了一种从产生机理出发的对谐波减速器非线性摩擦建模的方法,对该模型进行了验证;建立了谐波减速器的动力学模型,与试验数据进行对比,分析动力学特性,设计控制器。本文给出了双圆弧切线齿廓的谐波减速器的笛卡尔坐标系下的齿廓方程的推导过程,不同齿对间最小侧隙计算方法,通过计算单齿齿刚度,得到了谐波减速器载荷在啮合齿对间的分布情况,进一步得到整体综合啮合刚度。结果表明谐波减速器在空载或满载工况其时变啮合刚度都非常稳定;在中载时其时变啮合刚度会出现明显的波动。通过考虑各非线性因素,对谐波减速器中的接触摩擦力矩、黏滞摩擦力矩和弹性变形等效耗散摩擦力矩进行建模,使用遗传算法进行参数辨识,建立谐波减速器摩擦模型。通过对该模型参数分析,发现谐波减速器的弹性变形能量耗散可能占全部能量损失30%—50%之多。对谐波减速器动力学建模后,分析了其动态性能、转速误差特性;使用反演法设计控制器,有效的抑制了转速误差,提高了系统的动态性能。本文研究可以为谐波减速器的齿廓、结构设计提供更加完善的理论基础,对生产实践有一定的指导价值。