机器人产业现已应用在物流运输、载人航天、生产制造和医疗器械等军工与民生的方方面面。工业机器人由机械部件(减速器等)和电气部件(伺服电机、驱动器、传感器和控制器等)组成。精密减速器是机器人研究的关键技术之一,机器人用减速器要求具有高承载能力、大传动比、高效和平稳传动等特性。精密减速器按其功能和传动方式可分为五类:RV减速器、谐波减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和滤波减速器。本论文的研究对象是一种新型杠杆式减速器,它具有三级减速传动,分别为定轴轮系传动、基于球面运动副的杠杆传动和内平动齿轮传动。本文对该减速器进行了原理分析、传动参数设计、虚拟样机建模、运动仿真、有限元分析和杠杆结构优化。在此基础上,分析了杠杆式减速器的优点和不足之处,提出一种新型章动齿轮减速器以作为改进,完善少齿差齿轮减速器的研究。首先,本论文从原理上分析了三级减速传动,计算了杠杆传动机构的自由度,计算了内平动齿轮传动的传动比。完成了减速器传动比的计算和分配,根据齿面接触疲劳强度极限和齿根弯曲疲劳强度极限等性能要求,完成了齿轮传动的参数设计,对内平动齿轮传动的少齿差内啮合齿轮进行了变位修型设计,以满足其齿轮啮合要求。然后,在改进减速器结构的基础上,建立了减速器虚拟样机模型,然后利用SolidWorks的Motion模块进行运动学仿真,利用SolidWorks的Simulation模块对关键机构进行了有限元分析,通过运动学和静力学分析,验证了减速器设计的合理性,分析两者结果以确定减速器结构的薄弱之处作为待优化机构。之后,基于遗传算法对杠杆传动机构进行结构优化,介绍遗传算法的基本原理和流程,简化了杠杆传动机构的模型,选取了输入变量及其取值范围,通过仿真和分析结果,选择并计算了目标性能参数,确定了适应度函数,完成了初始化群体、编码、适应度计算、轮盘赌、选择复制交叉变异和解码输出等操作,在MATLAB中实现了遗传算法的仿真,分析仿真结果并根据几何约束和加工装配约束确定最终取值。最后,分析了杠杆式减速器的优缺点,在此基础上提出了一种章动减速器以弥补其缺点。分析了章动齿轮传动的原理,完成少齿差和零齿差传动以及交叉连接机构的设计。完成了虚拟样机建模以及3D打印。对杠杆式减速器和章动齿轮减速器的优缺点进行了分析与对比。