面齿轮传动技术最早应用于直升机主减速器中,其特有的分汇流传动优势极大的满足了航空领域对轻量化的要求,目前关于面齿轮传动技术的研究在不断成熟,但大部分的研究方向依然以渐开线圆柱齿轮展成的直齿面齿轮为主。为了解决面齿轮传动系统的齿型结构单一的问题,本文以面齿轮的新型齿型结构作为主要创新点,以具有特殊加工方式的圆弧齿廓弧线齿面齿轮副为研究对象,深入研究了该面齿轮副的复杂曲面设计方法,并进一步结合齿面接触分析(TCA)探索了在不同类型安装误差下的圆弧齿廓弧线齿面齿轮副的齿面啮合接触迹线分布趋势及传动误差的变化规律,论文的主要研究成果如下:(1)揭示了正交直齿面齿轮副的加工方法及复杂曲面的共轭展成规律。基于齿轮啮合原理及微分几何学,在正交直齿面齿轮的展成加工模型基础上推导了渐开线圆柱齿轮插齿刀的齿面方程,构建了空间坐标变换矩阵,得到了正交直齿面齿轮的工作齿面方程、过渡齿面方程及啮合方程,为后续研究提供了重要的理论依据。(2)建立了圆弧齿廓弧线齿面齿轮副的展成加工模型,并推导了圆弧齿廓弧线齿面齿轮的刀盘齿廓方程与产形齿条的齿面方程,根据刀盘的展成运动分别构建了面齿轮和圆柱齿轮的空间坐标变换矩阵推导了圆弧齿廓弧线齿面齿轮与圆柱齿轮凹凸面的位置矢量方程、单位法向方程以及啮合方程。(3)提出了一种圆弧齿廓弧线齿面齿轮副的复杂曲面精准创成方法,根据面齿轮与小齿轮的展成加工模型分别提出了不同的参数离散的方法步骤,并在MATLAB中求解齿面方程得到了面齿轮与小齿轮的齿面点云坐标,并最终拟合点云得到圆弧齿廓弧线齿面齿轮副的实体模型。(4)验证了圆弧齿廓弧线齿面齿轮副的复杂齿型结构具有共轭啮合性,通过齿面接触分析(TCA)得到了在理想状态下的齿面接触迹线可视化模型。之后在面齿轮副的位置关系中引入不同类型的安装误差,探索含有误差的齿面接触迹线与传动误差的变化规律,最终得出结论:圆弧齿廓弧线齿面齿轮副对齿厚方向的安装误差敏感程度最高,对齿宽方向的安装误差敏感程度最低。该研究结果对圆弧齿廓弧线齿面齿轮副在实际过程中的装配具有重要指导意义。