为了满足现代航天航空用减速装置综合性能要求不断提高的需要，本文设计出一种新型航空用的减速装置，以满足体积小、重量轻、动力学特性好、传动效率高、传动平稳等的苛刻要求，而往往这些要求在设计减速装置中起到决定性的作用。本文通过方案设计、结构设计、优化设计和计算机仿真，设计出一种高效面齿轮 RV减速装置，并对面齿轮轮齿可能产生的裂纹进行分析，来获得轮齿裂纹扩展规律，以便验证该减速装置的可靠性。　　根据设计要求，分别提出蜗轮-蜗杆减速装置、谐波减速装置、K-H-V型少齿差减速装置、面齿轮 RV减速装置等四种方案设计。并在这四种方案设计中进行了分析和比较，要在小的空间内要实现以上要求，采用第一级正交面齿轮副和第二级少齿差传动的面齿轮 RV减速装置的方案，并在第二级传动中引入内啮合变厚齿轮，以便更好地减少回差和振动；根据传统设计方法确定减速装置结构关键参数，并对其关键部位进行回差分析、强度分析和模态分析，为新型减速系统结构设计和之后的扩展有限元仿真提供坚实的基础。　　针对面齿轮 RV减速装置各个参数相互限制，本文将基本的文化粒子群算法和双群体差分算法融合起来，从而优化改进了文化粒子群算法。该算法通过构建多层信仰空间和改进的双群体差分进化群体空间，解决了文化粒子群算法存在的更新信仰空间难以获得全局最优解，以及舍弃高适应度的不可行解导致可能遗失全局最优解的问题。通过对单、多变量双目标标准测试函数的优化求解，验证了该算法的收敛性和正确性。再将该算法用于面齿轮RV减速装置的结构设计中，以获得减速装置的优化结构参数，来达到减速装置的体积小和少齿差传动中啮合角小的要求。　　针对减速装置中的轮齿断裂现象，以处在高速级的面齿轮为研究对象，依据面齿轮加工啮合原理和插齿理论齿廓包络面方程，导出了正交面齿轮理论齿廓，利用 Pro/E软件生成了正交面齿轮三维实体模型。并基于ABAQUS/XFEM对正交面齿轮轮齿静态Ⅰ型裂纹和Ⅰ、Ⅱ混合型裂纹进行了数值模拟分析。同时，在静态裂纹分析的基础上，进一步分析了正交面齿轮动态裂纹扩展过程。探究了基于 ABAQUS/XFEM的正交面齿轮轮齿裂纹的扩展规律。　　本文不但设计出一种新型减速装置，还研究了优化减速装置的算法，为改良优化减速装置的大小提供了依据，对研制新一代高性能减速装置打下坚实的基础。