传动系统是原动力系统与执行系统之间实现传递运动和动力的枢纽,是传动机械中不可或缺的组成的部分,轻工机械亦如此。随着制造业向高、精、尖等方向的发展,机械装备对传动机械的工作性能、能源消耗、振动以及噪声等方面的要求越来越高。为实现大传动比、质轻均载的目的,本论文以弧面凸轮理论的设计方法为基础,在保证现有的弧面凸轮传动和行星齿轮传动优势下,通过移植创新法研究并设计了行星轮系弧面凸轮传动机构,开展了行星轮系弧面凸轮的传动比、啮合廓面、压力角、传动承载能力等相关研究,并完成了样机的试制。具体研究内容及成果如下:（1）基于啮合条件和装配条件的运动连续性分析本论文采用机构转化的方法,推导出了行星轮系弧面凸轮传动机构传动比的计算公式、正确啮合条件和装配条件;以内、外弧面凸轮包角为主要参数研究了该机构的运动连续性条件。根据机构能够实现多点啮合的特性,在内、外弧面凸轮包角最小值的基础上进一步给出了内、外弧面凸轮包角的合理取值。在行星轮个数、行星轮齿数,内、外弧面凸轮齿数等参数确定的情况下,得到了内、外弧面凸轮包角与啮合点数随动的变化规律。（2）基于空间啮合廓面的行星轮齿曲面统一数学模型的建立对本新型传动机构中的空间轮廓曲面进行深入研究,面向不同空间轮廓曲面,构建描述本新型传动装置空间轮廓曲面的通用数学模型。本论文基于空间曲面啮合理论,推导出行星轮系弧面凸轮传动的廓面啮合方程。继而,利用回转变换张量的分析方法,建立行星轮齿曲面统一数学表达式的方法,并在此基础上推导出行星轮上滚动齿的曲面与内外弧面凸轮的接触线方程,解析了在不同行星轮齿齿形下的内、外弧面凸轮的齿廓曲面方程。研究了不同齿廓曲面方程情况下的界限曲线方程和诱导法曲率计算方法和影响规律,分析了传动参数对行星轮系弧面凸轮传动啮合特性的影响。（3）不同动力输出时压力角的影响因素和规律研究行星轮系弧面凸轮传动机构中,在内弧面凸轮与机架固连的情况下,可作为机构动力传输构件连接于行星架上的行星轮,与内、外弧面凸轮同时啮合,故行星轮在自转的同时进行公转,该机是一个双压力角机构。本论文根据弧面凸轮的压力角计算理论,结合该传动机构的特殊性,在阐述压力角基本计算公式的基础上,以圆球形行星轮齿为例进行了详细的压力角公式的推导和分析。通过3因素4水平的正交实验,研究了传动比i、中心距a、行星轮齿半径r和行星轮半径R等参数对压力角的影响规律。结果表明,压力角影响因素的改变,对机构内、外弧面凸轮间的压力角有双向影响。（4）关键参数对载荷分布的影响机制载荷分析是研究传动机构承载能力的前提。本论文在Peeken对传动载荷分布研究的基础上,以简洁的分析方法,且考虑了沿外弧面凸轮偏载现象的前提下,推导了行星轮系弧面凸轮传动中载荷的计算公式,并在此基础上得到了传动参数对载荷分布的影响规律。通过有限元分析的方法来说明多点啮合时应力的分布状况。由模拟计算的数据得出,参与啮合的行星轮齿上的应力最大,是后续整体应力改善研究的重点。（5）基于3D打印的实体样机试制和运动验证运用运动模拟轨迹法利用Creo 3.0对行星轮系弧面凸轮传动进行三维模型的建立,该设计思路及方法验证了行星轮系弧面凸轮传动机构设计思路及方法的可行性。以球形齿弧面凸轮行星传动为例,通过内外弧面凸轮相结合的方式,解决了内弧面凸轮的切削加工的空间限制和CAD/CAM数据生成问题,完成了实体样机的试制,为后续对该机构的进一步研究提供理论和技术支持。此外,鉴于行星轮系弧面凸轮传动的啮合廓面为空间不可展曲面,机械加工难度大的问题,提出一种新型行星轮系弧面凸轮传动装置的鼠笼式结构。本论文针对行星轮系弧面凸轮传动装置进行了的系统研究,为行星轮系弧面凸轮传动机构的优化设计提供理论基础,为促进该机构由理论向实际的转化和进一步提升弧面凸轮传动机构的效率具有显著的现实意义。