迟滞刚度是谐波齿轮传动的固有属性。传统谐波齿轮传动动力学建模时,是将刚度考虑为定刚度或分段定刚度,这样的简化会导致动力学模型精度降低。考虑谐波传动刚度的非线性迟滞特性,提出了一种基于遗传特性的新型谐波齿轮传动迟滞刚度模型,其特点是传动刚度的大小与系统所经历过的状态有关。基于实验数据,利用粒子群算法进行了模型参数辨识。以某型号谐波减速器为实验对象,进行了加载/卸载性能测试。拟合结果表明,所建立的非线性迟滞刚度模型与实验数据高度吻合,相比传统模型,精度大大提高。

现有理论认为变形后柔轮齿圈中性线为整圈贴合凸轮轮廓的等距线,未考虑配合间隙和中面伸长的影响。为揭示配合间隙装配状态下柔轮的力学特性和齿圈变形后的轮齿定位,以椭圆凸轮波发生器为例,考虑柔轮内壁与波发生器外圈间隙和柔性轴承游隙引起的配合间隙及齿圈中面伸长,建立了柔轮齿圈变形的接触力学模型;引入变形后包角为未知参数,依据包角内用椭圆等距线表示的齿圈中线的曲率及力平衡条件确定齿圈内力;根据短轴处的位移条件和包角处的曲率条件及弧长关系,运用能量法迭代计算了包角、非接触区的大小及齿圈的内力和变形。以有限元模型结果为参照,对比验证了理论结果和轮齿定位偏差。理论分析和数值模拟均表明,受中面伸长的影响,零间隙配合的实际包角远小于90°,整圈贴合凸轮并不符合实际;降低配合间隙可有效增大轴承承载区,降低

由于结构的特殊性,迟滞刚度和动态摩擦属于谐波齿轮传动的固有属性。传统模型将刚度考虑为定刚度或分段刚度模型,摩擦考虑为静态摩擦模型,这样的简化会导致谐波齿轮传动的动态分析精度下降。为了提高谐波齿轮传动的动态分析精度和传动性能,考虑非线性迟滞刚度和动态摩擦现象,提出了一种基于记忆特性迟滞刚度和LuGre动态摩擦的谐波齿轮传动动力学模型,建立了相应仿真模型,讨论了谐波齿轮参数对系统输出的影响。结果表明,“刚度迟滞现象”导致系统输出值减小,传动效率降低;传动刚度系数越大,系统越稳定;阻尼转矩系数越大,传动效率越低。

传统机型的电动舵机传动装置采用圆柱齿轮传动,存在质量大、空间结构复杂及传动级数较多等诸多问题,因此,传动效率较低。针对上述问题,运用谐波齿轮传动代替圆柱齿轮传动,确定装置的总体方案、零部件结构。利用Creo软件建立传动装置三维实体模型,并经加工制造、安装、试运转,完成原理样机的试制工作。研究结果表明,将谐波齿轮传动应用到电动舵机传动装置的方案可行,为优化电动舵机传动装置的理论研究和实验研究奠定了基础。

传统齿轮泵由于固有的径向力问题,限制了工作压力的提高及其应用范围。将谐波齿轮传动原理引入齿轮泵领域,提出了一种谐波式齿轮泵,叙述了这种新型齿轮泵的结构、特点、工作原理,分析了径向力平衡的机制,为齿轮泵的创新设计提供了新的途径。

为更真实地反映负载工况下谐波齿轮的啮合特性,提出了一种基于空载侧隙和周向线性啮合刚度的理论迭代算法,用于计算随负载变化的负载侧隙和啮合力分布。利用精确算法计算了装配状态下的空载侧隙;建立了三维实体单元的柔轮有限元模型,在柔轮齿上逐一施加啮合力,利用接触分析求解了双圆盘波发生器作用下反映柔轮齿廓啮合点周向刚度特性的啮合刚度矩阵;根据装配状态下的空载侧隙,迭代计算了在逐步增大的刚轮转动位移下的负载侧隙、啮合力及负载扭矩。由于理论算法无法考虑啮合刚度的非线性影响,为验证本文算法,利用有限元非线性接触分析方法,通过定义齿廓间的接触关系,数值求解了负载侧隙和啮合力。对比研究表明：在额定工况下,理论算法给出的啮合力分布与有限元分析结果基本吻合,但当负载较大时,理论算法的啮合刚度偏大,造成啮合

以MATLAB软件为平台,在考虑齿间侧隙等非线性因素对系统动态性能影响的前提下,建立谐波齿轮传动机构的动态特性仿真模型,对其进行仿真分析,以确定传动机构中主要物理参数（黏滞摩擦因数、齿间侧隙、刚度系数等）对整个系统性能（相移）的影响规律。同时对这些仿真分析数据与相应的实验测试数据进行比较分析,用以分析某型在研工程中谐波齿轮运用过程中出现的具体问题。

通过结合谐波齿轮传动设计理论,研究了新型流体波发生器,并在此基础上设计研究了一种可以实现数字控制、低速、大转矩的气动步进马达。并对新型气动步进马达的设计方法、控制方式和运动特性等关键技术进行了系统的试验和理论研究,获得了一些有实用价值的成果。

针对挤出机常规齿轮泵因存在径向力问题而使挤出压力的提高受到限制的现状，借鉴谐波齿轮传动原理，提出了一种新型齿轮泵，从结构、原理上实现了径向力的平衡，有利于增加齿轮泵的挤出压力，具有增压、稳压、挤出量稳定均匀的良好特性，并可挤出双倍的物料量，为提升齿轮泵的性能与竞争力开创了新途径。

结合流体传动技术和谐波齿轮传动技术，设计和研究了一种全新的流体波发生器，并以4组气缸构建了流体波发生器的工作原理模型，进而设计出了流体波发生器的纯气动控制系统。流体波发生器的研究对谐波齿轮传动技术应用推广具有很大的促进作用。