为适应机械制造装备向高速、高精度、高可靠性方向发展,本文提出并研发一种新型滚珠花键副。针对滚珠花键副的工作特性,确定合适的滚珠材料,以滚珠在滚道内接触应力和接触变形为依据,结合滚道的曲率分布及新材料滚珠设计出椭圆弧滚道截型。在等刚度条件下确定滚珠尺寸和数量,对新接触状态下花键副的刚度、摩擦特性和抗振性进行研究。花键副刚度的研究。基于Hertz理论建立刚度解析模型,对比分析Si₃N₄滚珠与GCr15滚珠在不同载荷及不同预紧下的接触变形和应力分布,分析预紧力对滚珠花键副接触刚度的影响,借助有限元软件进行仿真验证,分析结果和理论值一致性较好。推导出花键副综合刚度的计算方法,对其整体刚度性能进行考察。花键副摩擦特性研究。从滚珠的运动特性入手,剖析了花键副内部滚珠的接触状态和运动形式,对产生花键副摩擦的主要运动形式进行分析及摩擦力的计算;分析预紧力对摩擦力矩的影响关系,求解不同预紧下对应的摩擦力,并与金属滚珠花键副进行对比分析。花键副抗振性研究。对比金属滚珠花键副,重点分析了混合陶瓷滚珠花键副的动态特性。建立花键副模态分析的有限元模型,求解得出前六阶固有频率和振型;对花键副的阻尼特性研究,进行谐响应分析,得出载荷方向上的幅频曲线,考察新型滚珠花键副工作载荷下的动态特性。