本文以SHF-30-2UH礼帽型中空轴式谐波减速器为研究对象,基于有限元方法、正交实验法和响应面优化方法,探究了包含波发生器、柔轮和刚轮的装配啮合模型的静力学特性,分析了波发生器和柔轮的结构参数对柔轮应力的影响强度和规律,并探究了变形柔轮及装配体的固有频率和振型。(1)将柔轮简化为圆柱筒,以柔轮与波发生器长轴面和短轴面的交线为切入点,基于材料力学理论探究了柔轮筒体的挠度和弯矩的变化趋势,定性地提出了柔轮、波发生器和刚轮装配模型中,柔轮的最大变形点和薄弱点,并选取第一强度理论以及第四强度理论对柔轮进行进一步研究。(2)基于波发生器结构参数对柔轮变形的影响规律,提出了一种新型圆锥曲线式波发生器。分别建立了波发生器、柔轮和刚轮的三维模型,并根据三者间的配合关系,建立了包括柔轮、波发生器和刚轮的装配啮合模型。基于有限元方法,获得了装配啮合模型的静力学特性。根据第一强度理论以及第四强度理论,对比了含刚轮的装配模型和不含刚轮的装配模型的应力场,分析了柔轮关键路径和筒体的变形,验证了理论分析中柔轮最大变形和最大应力点,进一步探究了柔轮各部分的应力,为结构优化提供方向。(3)基于装配啮合模型的静力学结果,以柔轮最大等效应力为优化目标,提取波发生器结构参数,采用响应面优化方法,对波发生器进行结构参数的优化分析。针对具有最优参数的波发生器的装配啮合模型,提取柔轮最大等效应力为目标,提取柔轮结构参数,基于响应面优化方法和正交试验法,获得了柔轮最优结构参数。(4)以柔轮变形为核心,研究简化齿圈的柔轮、完整柔轮以及装配啮合模型的模态特性,分析变形柔轮与未变形柔轮的固有频率和振型变化,研究了谐波减速器更贴近实际的模态特性。