谐波齿轮传动具有高精度、传动比大、承载能力大、重量轻和体积小等优点,被广泛应用于工业机器人及航空航天等领域。柔轮的啮合刚度和啮合力的分布是评估谐波齿轮齿形和结构参数的重要指标。啮合点的周向刚度是谐波齿轮负载啮合力分析的基础,为揭示啮合点周向刚度的组成要素。首先,推导了周向力作用下啮合点周向变形的理论计算公式,分别计算柔轮筒体、齿圈及圆弧过渡段的扭转变形、渐开线齿形的齿体弯曲、剪切变形和齿根的转动变形;在此基础上推导出啮合点周向刚度的理论计算公式。其次,为验证啮合点周向变形理论公式的正确性,建立实体单元的有限元柔轮模型。在装配状态下,柔轮长轴齿上分别施加集中力和均匀分布的周向力,计算齿体变形,验证齿体变形的理论计算结果;计算未装配变形和波发生器作用下装配变形后,两种模型在周向集中力作用下,柔轮筒体变形,验证理论公式的正确性。在柔轮齿上逐对施加单位的周向力,利用有限元的接触分析获得反映柔轮啮合点刚度特性的刚度矩阵,并分析不同负载及不同包角对啮合点刚度的影响。最后,建立实体单元的刚轮模型,定义刚轮齿面和柔轮齿面的面面接触关系。通过对刚轮逐步施加转角来模拟不同负载,数值求解负载侧隙和啮合力。为获得轮齿啮合的变化过程,提取不同负载时啮合齿面的接触比压,最后分析了负载下柔轮中性层的径向位移的变化规律。研究发现:(1)周向力作用下柔轮筒体的变形的理论和有限元模型结果比较吻合;均匀分布的周向力作用下的齿体变形的理论解和有限元模型结果吻合良好,但集中力作用下变形结果存在误差,主要原因是理论公式未包含啮合点的弹性变形。(2)理论公式只适合小啮合力;对于大啮合力,啮入区的啮合点刚度随啮合力增大明显降低且小于理论值;大包角的波发生器可明显提升啮入区的啮合点刚度。(3)小负载时,前截面进入啮合且啮合区域较小;随着负载的增大,中截面和后截面逐渐啮合且中截面的啮合区域较大。