本课题面向工业机器人等精密装备对高精度、低振动精密传动装置的现实需求,以摆线钢球传动为典型,通过揭示该传动的动力学行为,明析动态精度与动态特性的内在联系。相关研究有助于建立摆线钢球传动系统动态精度的评价体系,以及形成评价方法,从而为系统动态精度的控制策略提供指导。同时,预期研究成果可为类似精密齿轮传动的设计与制造提供参考,因此也具有重要的工程应用价值。论文针对摆线钢球传动系统动力学问题展开研究,包括系统的集中刚度建模方法、固有特性、动力稳定性和非线性振动特性。论文主要研究内容如下:首先,介绍了摆线钢球传动的基本结构与工作原理。分别对摆线钢球啮合副和十字钢球啮合副进行了受力分析,并提出集中刚度建模思想。分别推导出单个摆线钢球啮合副和单个十字钢球啮合副的啮合刚度,分别建立了摆线钢球啮合副和十字钢球啮合副的集中刚度模型,并进行了简单分析。其次,对系统基本参数进行了计算。综合考虑平均啮合刚度、轴承支撑刚度等因素,建立了摆线钢球传动系统的7自由度平移-扭转耦合动力学模型,并基于牛顿第二定律推导出系统的线性动力学微分方程。通过求解特征值问题,得到系统的固有频率与主振型,对主阵型进行了分析。采用控制变量法,分析了主要参数对系统固有频率的影响,绘制出相应的频率变化曲线。接着,对时变啮合刚度及啮合误差进行了分析。综合考虑时变啮合刚度、阻尼和啮合误差等因素,推导出摆线钢球传动系统非线性微分方程。介绍了动力学方程解耦的基本知识,接着利用正则模态矩阵对系统动力学方程进行了解耦,得到正则模态方程。基于多尺度法求解了系统的动力稳定性,计算出系统组合共振频率,并得到了相应的稳定性边界曲线,利用Matlab绘制出其边界曲线,分析了主要参数对系统动力稳定性的影响。然后,对系统非线性动力学方程进行无量纲化处理,得到无量纲微分方程。探讨了积分初值的选择问题,计算了系统的静态变形。利用变步长Runge-Kutta对系统的无量纲微分方程进行求解,系统分析振动位移、速度、相图及庞加莱截面,分析系统的非线性动态特性,并分析主要参数对系统非线性特性的影响。最后,综合考虑精度、强度及制造工艺等因素,介绍了摆线钢球传动机构的设计思想了。给出了摆线钢球传动机构的设计流程,并对设计步骤进行了详细介绍。利用Solidworks对关键零件进行了三维造型。按照设计思想与流程成功设计出样机,并试制成功。