本文主要利用谐波齿轮传动的啮合理论,根据谐波减速器的性能要求,完成了模数0.5mm,传动比为50的61机型双圆弧谐波齿轮传动的齿形设计,具体做了如下几项工作：(1)在研究圆弧齿廓谐波齿轮传动啮合原理的基础上,设计了双圆弧谐波齿轮传动柔轮的齿廓,即设定柔轮凸齿和凹齿的齿廓方程,建立柔轮的轮齿坐标系；通过H矩阵的方法,设定波高为0.43,可得到刚轮的的理论啮合方程,建立刚轮的轮齿坐标系,并给出具体的设计思路流程。(2)通过CAXA软件完成了谐波减速器的设计,其中包括柔轮齿形的二维设计,然后,根据相关的H矩阵设计方法设计与之啮合的刚轮齿廓,再把二维的刚轮和柔轮通过DWG格式导入到UG中,形成一个三维模型,根据谐波减速器的相互位置关系要求,得到柔轮、刚轮、波发生器的三维装配图。(3)将UG与ADAMS两种软件有效结合,将组装后的完整模型输入到ADAMS中建立了谐波减速器的虚拟样机,通过柔轮、刚轮、波发生器三者的实际运动情况对其添加约束载荷,对柔轮和刚轮的啮合特性进行了分析和仿真,得出的仿真结果与几何模型相符,直观地反映了谐波齿轮减速器的传动特性。(4)利用NX/nastran有限元软件,对柔轮进行了模态分析,研究了在各种振源下的振动响应,通过多目标优化的方法,对其进行模态优化,优化结果表明,柔轮的截面尺寸会对柔轮的影响比较大,在设计双圆弧齿形时,尤其是小模数齿轮,需要将柔轮的截面尺寸对柔轮的影响考虑在内。(5)运用四力作用下的圆环来代替椭圆传动的方法对柔轮空载下的变形进行分析,在此基础上分析了负载下的齿形状况,根据谐波传动装置的一系列公式的推导以及经验数据,确定了载荷作用下啮合力的分布函数。并在有限元软件中完成了空载和负载条件下应力和位移的分析,仿真结果表明负载下柔轮径向上的位移与理论设计的波高0.43是一致的,从而验证了谐波减速器齿形设计的合理性。(6)针对上述所涉及的双圆弧谐波减速器,实际加工出了刚轮、柔轮的齿型,得到实例样机。对样机本身及其应用领域机器人中进行了相关测试,测试结果显示双圆弧谐波齿轮传动样机的传动特性与在ADAMS中的仿真结果相符,在空载下也无干涉的发生。本文通过虚拟样机技术的使用,在计算机环境下完成了谐波减速器系统的设计,分析了谐波减速器的性能指标,并通过理论和实际的结合,最终达成预期的设计目标。