谐波减速器是智能机器人中的关键零部件,具有传动精度高、体积小、重量轻等优点,因此被广泛应用。基于双圆弧齿廓的谐波减速器具有优良的性能,具有良好的应用前景。本文以双圆弧谐波减速器为研究对象,结合企业需求,运用数值模拟与疲劳理论研究柔轮应力、变形与寿命预测问题,同时分析相关参数对柔轮寿命的影响。本文主要内容如下。首先根据企业需求,结合双圆弧齿形,设计了一款用于智能机器人的杯型谐波减速器,其中包括柔轮、刚轮、凸轮设计和柔性轴承选型。运用机构运动学方法分析了谐波减速器的传动关系,总结了谐波传动比计算公式。运用校核公式完成了柔轮耐磨性校核、疲劳强度校核与扭转稳定性校核,确定了谐波减速器设计的合理性,并以该模型为基础进行研究。其次提供了一套用于谐波减速器的有限元分析方法。研究谐波减速器零件的相互关系,运用Hypermesh完成了模型的网格划分。针对谐波减速器存在的初始干涉、接触非线性和几何非线性导致的仿真收敛困难问题,将凸轮一分为二并在Abaqus中先将柔轮撑开,再建立刚轮与柔轮接触,完成模型装配。研究了柔轮静力学状态的应力和动力学状态的应力,发现柔轮动力学分析最大Mises应力比静力学最大Mises应力增加了27.5%,因此使用动力学仿真结果评价结构安全性更加可靠。此外,提取了柔轮前端、中部和后端的中性层位移,发现各段的位移变化基本满足周期性且前端位移变化的幅值最大。然后在仿真基础上,通过波发生器与柔轮的之间的传动比关系,提出了合成柔轮应力谱的方法。对柔轮应力谱进行雨流计数,结合修正P-S-N曲线,运用线性疲劳理论计算了柔轮的寿命。为了使用方便,本文借助Matlab的强大开发功能,将柔轮寿命预测方法编写成软件。最后,研究了波发生器的安装距离对柔轮寿命的影响。对波发生器的安装范围进行等距划分,结合本文的有限元仿真方法与柔轮疲劳预测方法进行分析,发现随着波发生器端面与柔轮前端距离增加,柔轮的寿命提高。最终得出了波发生器的最优安装距离为1.5mm。此外,也分析了柔轮长径比对柔轮寿命的影响,发现在所取长径比范围内,长径比越大柔轮寿命越高。以上结果对谐波减速器设计具有一定的指导意义。