1. 研究目的与意义
谐波减速器由波发生器、柔轮、刚轮构成，是机器人肢关节常用机构。波发生器和柔轮是过盈配合。在两者装配后，柔轮发生弹性形变，近似为椭圆形结构，同时，柔轮齿形也会发生改变。椭圆形柔轮和圆形刚轮之间为部分齿轮啮合，但是两者弹性模量相近。柔轮的预应力状态和刚柔齿轮啮合特征，导致柔轮受交变力作用、容易疲劳破坏。因此，应进行前期的刚柔轮齿形设计，三维建模和必要的力学分析。
2. 课题关键问题和重难点
刚轮和柔轮结构设计的难点在于：
（1）设计刚轮和柔轮的齿形；
（2）对结构作特征分解，从草图构造出三维特征。
3. 国内外研究现状（文献综述）
谐波传动是上世纪五十年代后期随着航天技术的发展而出现的一种重要的新型机械传动方式，被认为是机械传动的重大突破。谐波机械传动原理是苏联工程师A.摩察尤唯金首先于1947年提出，1955年第一台用于火箭的谐波齿轮传动是由美国人C.M.Musser发明的。1960年，C.WaltMusser在发表于美国机械设计杂志的论文中使用了HarmonicDrive一词，中文翻译为谐波传动或谐波齿轮传动。此后，在航天飞行器和航天设备上的多次使用，充分显示了这种传动的优越性。1959年取得了此项发明的专利后，于1960年正式公开发表了该项技术的详细资料，一九六一年开始介绍到我国。由于谐波传动具有许多优点，因而获得了广泛的推广。到上世纪七、八十年代，许多不同类型的谐波传动取得了专利。
谐波减速器是依靠具有挠性的柔轮的弹性变形来实现与刚轮的啮合，进而传递力与运动的行星齿轮减速器。其基本结构一般由波发生器、柔轮和刚轮三个基本元件组成。具有承载能力高、体积小、质量轻、传动惯量小，定位精度高，易于实现精确的位置控制，并且在正确啮合的条件下其传动效率也比较高，最重要的是能在密闭空间传递运动，因此被广泛应用于航空、航天、机器人、武器系统等具有高真空、高温高压以及高辐射的恶劣环境的精密伺服系统中。如美国的研制NASA空间飞行器,德国的ERS-1/2地球观测卫星的太阳翼与天线驱动机构,日本的观测卫星,我国风云系列卫星扫描辐射计、火箭伺服机构等中都出现了谐波减速器的踪影。但因为谐波传动是通过柔轮的弹性变形来实现运动传递,其弹性变形大,从而在传递载荷时的弹性变形回差也大,这就不可避免地会影响机器人的定位精度及动态特性,而且其运动精度还会随着使用时间增长而显著降低。而且柔轮工作中其几何与力学模型是非常复杂的，特别是其应变规律与应力分布的情况对整个传动的影响非常大。以此对谐波减速器的建模研究以及柔轮应力应变分析是非常有必要的。
谐波齿轮传动是利用柔性构建的弹性变形波进行运动或动力传递的一种新型传动装置，谐波齿轮减速器一般是由波发生器、柔轮和刚轮所组成的。波传动是包括有三个基本构件（最常见的是由一个椭圆凸轮带有柔性轴承组成）、柔轮、刚轮。三个构件任意固定一个，其余两个一为主动，一为从动，既可作为减速装置又可作为增速装置。
4. 研究方案
为了研究机器人关节常用谐波减速器柔轮与波发生器接触应力和变形分布，可参照一般的柔轮预应力分析方法采用ANSYS有限元分析软件，建立了柔轮和刚轮的空载有限元模型。根据相关文献中柔轮与周围结构接触情况，对柔轮与刚轮的啮合边界条件进行了计算。在此基础上，经静力学有限元分析，得到了柔轮应力和变形分布特点。
5. 工作计划
毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。
第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统。译文封面用标准模板。
第2周查阅文献资料，撰写开题报告。
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