随着现代科技的发展,需要传递旋转与移动构成的复合传动的场景越来越多,传统机构大多采用结构较复杂的组合机构对复合运动进行实现。而偏心端曲面齿轮副作为复合运动齿轮副以及一级齿轮传动机构,可以在需要复合运动的系统中对组合机构进行替换,达到简化机构以及装备轻量化的目的,在工业生产、航空航天等领域具有广泛的应用价值。偏心端曲面齿轮副可用来在相交轴之间传递变传动比的旋转运动,是一种基于端曲面齿轮副研究而演变得到的齿轮副。作为创新设计机构,本文根据空间齿轮啮合原理、齿面包络成型理论、齿轮承载能力原理、键合图理论以及现代设计方法与实验测量等理论,探索适用于偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副的弯曲与接触应力计算方法与齿轮副动态特性的分析方法,并通过仿真实验以及实验台加以验证。因此,本文主要开展了以下几个方面的研究工作:根据空间齿轮啮合原理、齿面包络成型原理与微分几何理论,分析了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副的传动原理;推导了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副的坐标变换关系、节曲线方程以及齿面统一方程;得到了直/斜/弧齿产形轮齿面形状以及偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮齿面形状;分析了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副的压力角以及重合度。根据空间齿轮啮合原理、微分几何理论与齿轮承载能力等原理及方法,提出了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮的齿根弯曲应力计算模型与齿面最大接触应力计算模型;分析了偏心端曲面齿轮副当量为非圆齿轮齿条的方法,讨论了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副的受力情况在基本参数影响下的变化规律;探讨了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮的齿根弯曲应力在基本结构参数影响下的变化规律,分析了其危险轮齿;分析了危险轮齿不同啮合位置的最大齿面接触应力在其基本结构参数的影响下的变化规律。根据键合图理论、齿轮动力学理论及分析方法,建立了考虑时变啮合刚度、传递误差以及复合运动等非线性因素下的偏心斜/弧齿端曲面齿轮副的统一键合图模型;推导了偏心斜/弧齿端曲面齿轮副的状态方程;分析了偏心斜齿端曲面齿轮副动态特性在主动轮转速、偏心距以及弹簧刚度影响下的变化规律;探讨了偏心斜/弧齿端曲面齿轮副动态特性之间的异同性。根据现代设计理论方法以及实验测量方法,建立了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副的仿真分析模型,探讨了齿轮副的弯曲应力与接触应力的变化规律以及计算模型的准确性。搭建了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副的复合传动实验台,测量了齿根弯曲应力、最大齿面接触应力以及振动位移;验证了偏心直/斜/弧齿端曲面齿轮副复合传动原理以及设计分析方法的可行性。探讨了偏心端曲面齿轮副的设计准则,构建了偏心端曲面齿轮副的设计方法。