随着机器人与仿生技术的发展,机械工程的发展迫切需要多自由度的新型齿轮机构的出现,球齿轮机构的出现正适应了这种需要,因此引起工程界的广泛关注并获得大力支持研究。渐开线环形齿球齿轮作为齿轮家族中的新成员,相关研究工作得到国内有关部门的大力支持。在国家自然科学基金的资助下,文着重对其传动理论及其加工工艺方法进行了深入的研究,本文在文的研究结果基础上,着重对渐开线环形齿球齿轮的齿廓曲面几何特征及其传动强度进行深入分析研究,建立了进行渐开线环形齿球齿轮传动强度计算的有效方法,结束了这种齿轮自发明以来传动强度计算方法长期缺乏的局面。本文主要研究结果: 1.证明了中凸齿齿根弯曲承载能力的大小直接决定了球齿轮副的弯曲承载能力,这就为其弯曲强度分析计算提供了基础模型依据。 2.提出了变截面悬臂梁弯曲计算中的立方抛物线方法,为环形齿球齿轮弯曲强度计算中危险截面位置确定及其名义应力的计算提供了有效的计算方法。 3.确立了渐开线环形齿球齿轮的弯曲承载能力计算的一般方法,填补了环形齿球齿轮弯曲承载能力计算方法方面的空白。 4.在分析研究齿廓曲面参数方程形式及其微分几何特性的基础上,导出了复杂的环形齿球齿轮齿廓曲面上任一点的曲率半径计算公式,导出了环形齿球齿轮齿廓曲面在啮合点处的共轭齿廓曲面曲率半径计算公式,为其接触强度计算提供了必要的参数依据。 5.在赫兹理论基础上,提出了环形齿球齿轮接触强度计算公式,解决了环形齿球齿轮接触强度计算的技术难题。 6.研究基于ANSYS的球齿轮参数化模型生成技术及其有限元分析技术。利用ANSYS软件成功的完成了环形齿球齿轮传动的数值模拟仿真分析,取得了大量有效的数据计算结果。并利用相关计算结果的对比误差计算,对环形齿球齿轮传动强度理论计算方法进行了有效的验证证明,并进一步提出了基于有限元分析结果的应力计算与相关参数的变化规律,更深入地证明了环形齿球齿轮传动强度理论计算方法的正确性、可行性。