谐波齿轮传动具有传动比大、体积小、传动精度高、回差小、可向密封空间传递运动等独特的优点,被广泛应用于工业机器人、航空航天、雷达系统,光学仪器以及通用机械等领域。近年来,随着工业机器人的飞速发展,谐波减速器作为工业机器人的重要传动部件也得到足够关注。针对渐开线齿形啮合侧隙过大造成传动精度低,双圆弧齿形和S型齿形在制造和检测上难度较大等问题,本文开展了谐波齿轮柔轮的复合型动齿形设计方法研究,主要完成的研究内容有:在壳体理论基础上,推导出柔轮在不同凸轮轮廓曲线下的柔轮理论变形函数;计及轴承本身的间隙、轴承与柔轮的间隙以及载荷的大小,建立了载荷作用下柔轮的变形函数;通过坐标变换、柔轮转角关系推导出谐波传动啮合理论。提出一种谐波传动复合型齿形设计方法。将齿顶优化量和齿高优化量作为变量引入到复合型齿形设计中,利用不同的优化曲线设计出不同的复合型齿形。对不同齿顶优化量、齿高优化量和优化曲线下的复合型齿形的运动轨迹仿真和啮合侧隙进行分析。建立了复合型齿形设计优化模型,将齿顶优化量和齿高优化量作为设计变量,啮合侧隙值最小为优化目标,求解得到了最优齿轮啮合侧隙的复合型柔轮齿廓。通过LS-DYNA分析柔轮在不同载荷工况下的变形规律,求解不同载荷作用下的柔轮变形函数,使用MATLAB对柔轮的变形曲线进行拟合,将拟合后的柔轮变形曲线代入谐波传动啮合理论中,求解出不同载荷作用下的刚轮齿形。以HS-32-100型谐波减速器为例,对设计的复合型谐波齿形进行实例加工,得到该复合型谐波减速器样机。进行了传动效率、扭转刚度及空程、背隙、传动精度及同时啮合齿数实验。