机器人关节传动装置主要是谐波减速器和RV减速器,而我国对谐波减速器和RV减速器研究不成熟,严重依赖进口,制约了我国工业机器人的发展,工业机器人用精密减速器关键技术的突破显得尤为重要。近年来,出现了一种新型的基于章动传动原理的减速器,这种减速器具有结构简单、传动比大和同时啮合齿数多等诸多优点,为机器人用减速器提供了新的研究方向。但国内章动传动减速器的研究大多采用内外锥齿轮作为传动零件,其中关键零件内锥齿轮加工困难,制约了其工程实际应用。因此,本论文基于章动传动原理,选用冠状齿轮作为传动零件,完成新型减速器的设计与研究。本文基于章动传动原理,提出了三种减速器的结构设计方案,并通过比较与分析,最终选定了以转子齿轮、定子齿轮、弹性片、输入轴和输出轴为主要零件的设计方案;推导了其传动比的计算公式;由于冠状齿轮具有同时啮合齿数多和线接触啮合的优点,选用冠状齿轮作为减速器的传动零件,建立了冠状齿轮啮合的数学模型;基于罗德里格转换矩阵,研究了章动传动冠状齿轮的齿形啮合原理。基于圆弧齿廓同时啮合齿数多的优点,选用圆弧齿廓作为转子齿轮的基本齿廓,转子齿轮章动运动的包络轨迹作为定子齿轮的基本齿廓,推导了转子齿轮和定子齿轮的齿廓曲线方程。利用Matlab求解得到了齿廓曲线的坐标文件,并完成了齿廓曲线的绘制。研究了基于章动传动的冠状齿轮的多齿啮合特性,推导了冠状齿轮的多齿啮合作用力的计算公式。编写程序,完成了冠状齿轮相关问题求解的软件开发工作。分析了主要结构参数:章动角、齿轮锥度角和滚子半径对冠状齿轮齿形的影响,研究了章动角对转子齿轮和定子齿轮同时啮合齿数的影响,从传动比和章动角出发,完成了冠状齿轮啮合效率的影响研究,并探讨了冠状齿轮设计的小型化问题,为冠状齿轮结构参数的选取提供了参考依据。利用Solidworks完成了减速器的三维建模,得到了减速器的虚拟样机;利用Ansys分析了定子齿轮受轮齿作用力所产生的最大应力,验证了齿形设计满足强度要求;利用Adams完成了减速器的运动仿真和动力学仿真,验证了传动原理的准确性以及齿形和减速器设计的可行性。