谐波齿轮传动利用柔性单元的弹性变形波进行动力传递，具有结构简单、零件少、体积小、同时啮合的齿数多、传动精度高、实现零侧隙传动、承载能力高，传动比范围大等优点。柔轮在动力传递过程中受载荷作用产生周期性变形，啮合载荷沿圆周呈非均匀分布，与柔轮中性线不相切。柔轮发生周向扭转变形的同时，还要产生一定的径向变形，在交变应力的作用下易于疲劳损坏。针对谐波齿轮传动存在着易发生疲劳的问题，对谐波齿轮传动的负载工况进行了瞬态动力学仿真分析。并在瞬态分析结果的基础上，研究了不同长宽比的复合材料层对柔轮应力、应变的影响规律。主要研究内容如下：1）模拟椭圆波发生器安装进柔轮的过程，对额定负载工况下谐波齿轮传动进行瞬态动力学仿真分析，采用动力松弛方法优化了系统的瞬态阻尼比。得到了柔轮在椭圆凸轮式波发生器作用下的位移变形规律和额定工况下柔轮齿圈的运动轨迹。结果表明：在波发生器和负载的共同作用下，柔轮的应力分布并不关于波发生器的长轴对称，而是关于波发生器圆心对称，即柔轮在负载作用下产生了畸变，由于其扭转变形导致柔轮的最大等效应力出现在柔轮齿圈齿根处，柔轮杯身的应力则相对较小。2）根据柔轮额定工况下的受力及变形情况，采用等效弯曲刚度方法，建立了复合材料对称层合板的弯曲刚度优化模型，得到了最优的弯曲层合参数。3）在确定复合层厚度、层数和载荷的条件下，采用遗传算法对复合材料层的铺层角度进行优化，得到最优弯曲刚度下复合材料层的铺层角顺序。4）进行了具有复合材料层的柔轮结构设计，研究了定弯曲刚度下，不同铺层尺寸对柔轮应力、应变的影响规律，结果表明：复合材料层边长尺寸均为10mm时，柔轮的最大等效应力降低了3%，应力变化并不明显。但是柔轮最大等效应力随着复合材料尺寸的增加逐渐降低，当周向尺寸增加到25mm时柔轮最大等效应力降低了10.5%，最大应力出现位置依然为柔轮齿圈的齿根处，且靠近杯底一侧。添加了复合材料层后，柔轮的最大等效应变降低了37.4%。但是随着复合材料层尺寸的增加，柔轮最大等效应变降低的幅度逐渐减小。