随着机械制造行业的快速发展,变导程螺旋传动作为新兴的传动方式被提出。实现变导程的机构有多种形式,如圆柱凸轮,变导程蜗轮蜗杆等。对于圆柱凸轮,传动件在凸轮槽内做圆周循环运动,而对于变导程蜗轮蜗杆,蜗杆只能相对于蜗轮短距离的位移变化。本文对变导程传动机构进行结构分析,提出变导程螺旋传动机构模型。利用TRIZ技术创新理论中的分割理论,将滚珠丝杆和圆柱槽凸轮的旋向与导程属性提炼出来并加以组合,得到变导程螺旋传动机构。经过机构创新,变导程螺旋传动机构比传统螺旋传动机构具有自适应性、自锁性、可变导程性、流体动力润滑等新特性。这些功能在实际应用场合具有重要意义。考虑参数和特性两方面因素,建立螺旋传动机构的理想度模型,并计算了滑动丝杆、滚动丝杆、变导程丝杆的理想度,量化结构创新的比较方法。建立了变导程变半径丝杆螺旋槽曲面和通用滚子轮廓曲面的数学模型。分析其啮合特性,建立间隙函数。在半径不变条件下,对圆柱面上的变导程螺旋线的几何特征进行了研究,得到了曲率和挠率的表达式。利用圆弧过渡和多项式过渡方式,对圆柱面上螺旋线进行优化设计。按照极值条件建立过渡曲线泛函,通过变分原理进行求解。针对变导程螺旋传动机构运动学进行建模,利用坐标变换理论,螺旋理论计算了滚子和螺旋槽传动过程中二者的相对滑动速度以及实现纯滚动的条件。通过多目标优化和模糊理论对广义滚子运动参数进行了优化设计,与优化前传动特性进行了比较,并验证结果。根据Hertz弹性接触理论,提出变导程螺旋副滚动接触简化模型,计算三维滚动接触的应力分布。考虑实际情况和加工条件影响,给出了滚子与螺旋槽之间点接触和线接触的几何条件,并得到了点接触的结论。根据最小油膜厚度与粗糙度的关系,以及接触区域椭圆率,综合判断各接触点处的润滑状态。通过Maple数学软件对接触过程中最小膜厚进行了仿真,得到最小膜厚在不同导程变化下,随滚子沿丝杆轴线位移的变化规律。研究了变导程螺旋副的摩擦磨损机理,分别对滚子和螺旋槽接触的具体工况进行分析,采用雨流计数法进行载荷谱的编制。然后利用强大的]HyperMesh前处理软件和FE-Fatigue疲劳寿命分析软件联合对变导程螺旋副疲劳寿命进行分析。最后研究了各种变导程函数对螺旋副疲劳寿命的影响。