恶劣润滑环境下工作的重载球铰与销齿传动部件在水利设施、海洋工程装备、起重设备以及国防工业中广泛应用,但是传统金属材质低速重载滑动摩擦面很难有效解决冷胶合与点蚀等摩擦面破损的问题。装备有复合结构高聚物轴瓦的球铰在工程中证实其滑动摩擦面具有优异的抗磨损性能,但是对滑动面磨损有显著影响的接触面应力分布情况的研究资料相对缺乏,对类似球铰的设计方法也缺乏理论支撑。过大的接触应力已经被证实是造成重载齿轮齿面磨损的一个重要因素,高分子塑料齿轮具有优秀的抗磨损能力,但是受高聚物力学强度的限制,还没有看到可用于重载传动装置的高聚物零部件的相关研究与案例。为此,本文对特殊球铰UHMWPE滑动面的接触应力分布及变化规律展开理论研究和仿真分析,以探求其具有优秀抗摩擦磨损特性的机理；提出适用于低速重载工况的复合结构高聚物传动销齿,对其承载能力与应力应变进行仿真研究,并以鄱阳湖枢纽闸门的启闭设备为工程案例论证其应用前景,提出了多种大型闸门的启闭设备设计方案。通过对复合结构UHMWPE轴瓦的结构、材料、尺寸等分析,对特殊球铰的高聚物滑动摩擦面建模、仿真和应力分析,探明了该滑动摩擦面表面接触应力的分布规律；揭示其与普通球铰滑动摩擦面相比具有明显较低表面接触应力的根本原因是粘弹性UHMWPE材料在受载后迅速发生明显的弹性变形从而形成广泛的接触面,将应力相对均匀的分散到摩擦面从而显著消除了滑动摩擦面的应力集中现象；复合结构高聚物轴瓦在较大载荷条件下将主要应力转移到强度较高的碳纤维强化环,避免了具有自润滑特性的高聚物接触面出现破损、挤出等失效损伤；证实了复合结构高聚物用于改善恶劣润滑条件的重载滑动面摩擦特性的可行性。以UHMWPE材料粘弹性力学模型为基础,根据包络原理归纳了销齿传动机构的齿廓曲线方程算法,提出了新型钢被衬复合结构高聚物传动销齿。对复合结构UHMWPE销齿结构、尺寸进行分析比较,探寻具备较大承载能力和优异抗磨损性能的新型重载传动销齿。对其承载能力与应力应变进行仿真分析,发现其具有较低齿面接触应力的根本原因是较大实际接触面积避免了接触应力集中现象,并与普通钢制传动销齿在受载时的应力分布情况进行比较,证实这种特殊销齿的表面接触应力低于普通硬齿面销齿,消除了应力集中点。提出了多种适用于鄱阳湖水利枢纽超大型闸门的启闭设备设计方案。通过复合结构高聚物特殊销齿传动方案与普通齿轮类传动方案的对比研究,论证了该特殊销齿用于重载齿轮传动设备的可行性,为重型装备的大型传动系统小型化做出贡献。对该闸门启闭设备的基座和支臂组件的结构强度进行了有限元仿真分析。