在机器人应用领域,机器人关节要实现精确运动,就必须依靠精密稳定的传动减速装置,因而精密传动减速装置成为了机器人研究领域的关键核心技术之一。现代传动装置要求在精密稳定的同时又要保证其高负载能力,因此项目组选择对滚柱包络环面蜗杆传动这种新型传动方式进行研究。其蜗轮轮齿采用可自转的滚柱,在传动过程中的运动状态非常复杂,属于多体运动学问题。该蜗杆副作为一种新型的传动方式,没有现成的设计方法对其传动性能进行分析检验。针对以上问题,本文做了如下研究:运用空间啮合原理,完成对滚柱包络环面蜗杆传动数学模型的建立。根据机械设计手册及几何参数对滚柱包络环面蜗杆传动啮合性能的影响研究,设计了一套蜗杆副,并完成了其三维模型的建立,为后续分析研究奠定了基础。运用虚拟样机技术建立了该蜗杆副的多体动力学仿真模型并求解计算。对满载情况下蜗杆、蜗轮及滚柱运动状态变化进行了分析研究,同时验证了数学模型的正确性。对蜗杆副在不同负载情况下的齿间载荷分配进行了研究,分析了其变化规律,为其承载能力的研究提供依据。采用赫兹公式来对该蜗杆副进行接触强度分析,对蜗轮滚柱齿根附近弯曲应力进行数值分析计算,并基于以上方法对本文设计的蜗杆副进行理论强度校核,通过有限元分析模拟蜗杆副在传动过程中的受力情况,与数值分析结果相互印证,为蜗杆副的优化提供方向。设计制造并装配了一台滚柱包络环面蜗杆传动减速器样机。建立了测试平台的三维模型,完成了测试平台的实际搭建并完成对试验样机的空载试验和负荷性能试验,主要测试了在源电机不同转速、不同负载情况下试验样机传动轴轴承端的温度、噪声变化和传动效率变化,验证其可行性的同时为以后减速器的优化设计提供试验支撑。