内平动齿轮传动是一种特殊形式的少齿差行星齿轮传动,它是在平行曲柄机构原理和行星传动理论基础上开发的一种新型传动方式。内平动齿轮传动与定轴齿轮传动和行星齿轮传动相比,具有结构紧凑、传动比大、单位重量传动能力大等优点,在车辆工程、重型机械、航空航天和军事装备等机械传动场合有良好的应用前景。但对该传动形式的研究起步较晚,目前还没有形成一套完善的设计方法,特别是啮合角和变位系数的选择至今仍是制约内平动齿轮传动理论研究和应用推广的一大难题,亟待解决。本文以内平动齿轮传动装置为研究对象,从运动学的角度出发,对内平动齿轮传动运动学的设计公式、约束条件、设计参数的选择及优化等相关内容进行了深入研究,并采用虚拟装配和运动仿真技术对设计实例进行了干涉检验。通过比较、分析,选定与理论最为接近的德国工业标准DIN的计算公式作为内平动齿轮传动的计算公式,解决了设计中计算公式不统一、随意性大的问题。在避免干涉的前提下,采用MATLAB分析了几何参数的可行域,以及各种设计参数之间的关系,为设计的改进提供了理论依据。为了提高啮合效率和齿轮的承载能力,本文应用机械优化方法建立了最小啮合角和最小变位系数的优化模型,在优化软件LINGO平台上实现了优化模型求解。根据内平动齿轮传动啮合线不固定、传动过程中接触齿对数多的特点,从线重合度和角重合度两个方面分析了内平动齿轮传动重合度的计算方法和连续传动条件。结合设计实例,本文采用所选定的计算公式和建立的优化模型,得到了一组最优化的设计参数,以这组参数为驱动在PRO/ENGINEER环境中建立了传动装置的实体模型和装配模型,根据实际连接情况建立了内平动齿轮副以及其他零件的连接关系。最后,通过运动仿真技术,对装配模型进行了运动仿真,分析了静态和动态干涉情况,验证了设计的合理性,为设计结果的评估提供了一种方法。本文关于内平动齿轮传动设计参数之间关系的图表和表达式,为得到最优几何参数而建立的优化模型和编制的相应优化程序,以及虚拟装配和运动仿真技术都具有一定的实用价值和指导意义,可以大大提高内平动齿轮传动的设计质量,缩短设计周期。