摆线是经典的数学曲线之一,在数学与物理学领域研究广泛。在机械学科的研究中,国内研究起步较晚且由于国内加工设备与工艺的局限性,热度不高,摆线传动成果主要集中在日、德两国,相应新产品出口国内并对国内严格技术封锁形成垄断,严重影响我国产业安全。随着国内精密加工与硬齿面加工工艺水平的提高,摆线在传动领域的理论研究逐步升温,近几年已有诸多学者利用摆线特性提出多种新型摆线传动装置并研制出相应产品应用于工业领域,本文在湖北省科技支撑计划(No.DXCY2015000243)、武汉市黄鹤英才计划(No.2014)以及黄陂区木兰英才计划(No.2013)等基金的支持下,在对摆线理论与摆线传动进行长期研究与总结的基础上,根据其齿廓发生原理与传动特点,归纳出一类新型摆线传动理论,演绎了新型摆线耦合机理并基于该理论开发了两种新型摆线传动装置。本文研究的对象是沿圆周均布的圆柱滚动体参与啮合的定轴传动,基于包络理论,以沿圆周均布圆柱滚动体的圆盘为刀具进行展成,揭示其在不同摆线上的齿廓生成原理。在新型摆线传动机构啮合的过程中通过圆柱滚动体与共轭啮合面的滚动代替了传统齿轮传动的齿面滑动,传动具有高重合度、高精度、零背隙、传动高效、传动过程平稳、无冲击等特点。文章的研究主体是沿圆周均布圆柱滚筒体参与啮合的传动,在此基础上提出两种新的摆线传动方式进行补充,研究对象有两个:其一是在平面传动的补充,高精密弧形齿条传动是一种平面定轴回转直线传动机构,其特征是弧形齿条齿形的光滑弧形轮廓线;其二是平面至空间传动的衍生,圆柱凸轮侧向传动机构是空间定轴传动机构,其特点是与圆柱滚子齿盘共轭配合的圆柱凸轮的多圈变角螺旋面。本文重点演绎了沿圆周均布的圆柱滚动体参与啮合传动机构的廓面发生原理、传动耦合机理、运动仿真。以此理论为基础开发了高精密弧形齿条传动机构与圆柱凸轮侧向传动机构并进行实物研制以及应用研究。全文以此两个研究对象分别展开研究,并取得一些研究成果:1、提出高精密弧形齿条传动机构,以沿圆周均布圆柱滚动体在平面参与啮合为切入点,简化传动模型并建立数学模型,通过运动法与图解法、齿廓法线法、包络法对新型摆线平面传动啮合分别进行研究并得出一致结论。基于MATLAB编制程序绘制啮合传动草图,计算接触方程、齿廓方程等并诠释齿廓发生原理。同时对重合度与齿条高度、滚子数的关系进行讨论,通过给出计算实例利用多种方法进行机构的三维建模和动力学仿真。在完成理论研究的基础上基于3D打印技术进行样品的快速成型试制,并成功应用于3D打印设备三向运动机构。2、提出圆柱凸轮侧向传动机构,开发出多种形式的传动机构,成功研制出无齿传动减速器并应用于工业领域。在高精密弧形齿条传动研究的基础上,基于运动法与图解法、共轭曲面原理、空间包络理论分别对空间廓面进行研究,结果表明不同的理论与简化模型对于空间廓面影响较大,对所求曲面进行数值处理并进行可视化处理,结果表明结论一致。编制程序绘制凸轮轮廓线与螺旋面,基于Pro/E与ADMAS软件完成虚拟设计与运动仿真,在完成理论研究的基础上将其应用于工业领域,设计并试制出无齿传动减速器,并对制作的实物相关性能进行检测验证。结果表明圆柱凸轮侧向传动实际可行,传动性能显著。