现代机械传动中齿轮机构应用十分广泛。高端精密机械系统应用领域如医疗器械、航空航天、机器人等迫切需求具有承载能力强、体积小、效率高和传动平稳等优点的微型齿轮减速器。摆线齿廓与渐开线齿廓相比，相同条件下，摆线齿廓不根切齿数小，滑动率小且均匀，更适用于微型齿轮减速器的设计。国内外对摆线齿廓的研究，主要集中在摆线齿廓理论、摆线齿廓修形和摆线参数优化等方面，获得了多种摆线齿廓。本文以现有各类型摆线齿廓为研究对象，对齿廓的综合性能进行评价，选出最优齿廓，完成了减速器传动方案设计；基于啮合原理，研究摆线修形齿廓在不同等距值情况下，两齿廓啮合状态；重新建立齿廓曲线方程，拟定齿廓参数，完成了齿轮设计。根据范成加工原理，建立了插齿刀加工摆线齿轮的加工坐标系，通过矩阵运算得到坐标变换矩阵；采用包络法与运动法分别推导出插齿刀齿廓曲面方程，建立了插齿刀齿廓的数学模型；利用Matlab实现了插齿刀齿廓齿面仿真，在此基础上采用逆向工程设计的方法，将仿真齿面上的空间坐标点输出为Pro/E建模所需的数据点文件，建立了插齿刀单齿模型及其全齿模型。进行减速器设计，重点分析了减速器关键零件行星架。针对行星架所承受的载荷，提出了在考虑不均载情况下受力矫正以及将轴孔中心处的受力转化为均布于轴孔半圆周面上载荷的方法，确定合理网格划分方式，完成了行星架的静力分析，并且进一步完成了行星架各主要结构参数对其性能影响的研究，为行星架结构优化设计提供依据。针对齿轮齿面的非线性接触问题，采用有限元法对齿面啮合接触状况进行研究，将施加于齿轮的载荷由转矩转化为施加于齿轮中心孔节点处的集中力，获得齿轮接触的真实应力场，完成了齿面接触分析。为避免共振现象的发生，对转速较高的输入轴和齿轮进行了模态分析。完成减速器的虚拟样机设计，对样机进行干涉检查，根据检查结果完善减速器结构；对样机进行运动仿真，通过仿真结果验证结构设计的正确性，最终完成了微型减速器设计。