目前,国内外的工业机器人产品中使用的精密减速器以RV减速器和谐波减速器为主。RV减速器承载能力较强,但由于传动原理和结构的限制,其外径尺寸往往大于120mm,难以实现小型化;谐波减速器可以实现小型化设计,但其承载能力和抗冲击能力相对较差。对此,提出一种新型精密摆线针轮减速器,该减速器可以实现结构尺寸的小型化,且承载能力较强。主要工作内容如下:减速器的外形尺寸参考日本哈默纳克(Harmonic Drive)公司CSG-14-50小型谐波减速器,_减速器的外径为56mm。减速器结构设计过程中,分析了精密摆线传动的原理,针对其核心零部件摆线轮,建立了摆线轮齿廓的数学模型,考虑到加工制造的误差、连续传动过程中良好的润滑情况以及方便减速器的拆装维护,基于最佳修形理论提出了摆线轮齿廓的“等距+移距”组合修形方案,并推导了由该修形方案造成的初始间隙计算公式。根据摆线轮齿廓的设计参数以及对应的最佳修形量,对标准齿廓摆线轮与标准针轮的啮合力进行了计算,基于迭代法使用Matlab软件对修形后的精密摆线传动啮合力进行了计算,并使用Hertz公式对修形后摆线轮齿面的最大接触应力进行了校核,设计参数满足减速器承载能力的要求。通过分析不同类型减速器输出机构的优缺点,提出一种新型十字槽圆盘输出机构,该输出机构可传递纯扭矩,承载能力强,结构紧凑,加工制造简单。提出曲柄轴转臂轴承的配置方案,根据转臂轴承的实际载荷,对转臂轴承的使用寿命进行了校核。提出减速器输出端与壳体间45度交叉滚子轴承的配置方案,该方案在保证输出扭矩的情况下,可提高输出端的抗倾覆能力。最终提出减速器的整体结构方案,使用Solidworks软件建立了减速器各零部件及装配体的三维模型。使用Solidworks Simulation有限元分析软件对修形后的精密摆线传动部分进行了静力分析,获得了修形后摆线轮的应力云图、应变云图和位移云图,其中应力云图显示的摆线轮齿面最大接触应力与理论计算结果十分接近,验证了摆线针轮啮合模型的正确性。根据曲柄轴、摆线轮以及十字槽圆盘在实际工作过程中的约束条件,使用有限元分析软件对这三个关键零部件进行了模态分析,各零部件的前六阶振型表明,减速器的啮合频率与零部件固有频率相差较大,难以产生共振,证明了结构设计的合理性。根据减速器关键零部件的工程图,提出了相应的加工方案,选用合适的加工设备完成了减速器样机的试制。根据精密减速器在工业机器人中的使用要求,设计并搭建了不同类型的测试平台,通过对减速器样机进行测试,获得了减速器样机传动效率、传动误差、扭转刚度、回差、倾覆刚度的实际性能参数,结果表明减速器样机的传动效率较高,传动误差较小,回差较小。与CSG-14-50型号谐波减速器的对比,本减速器样机的扭转刚度和抗倾覆能力更强。