摆线钢球减速器是一种少齿差行星传动减速器,与市面上其它类型的行星减速器相比具有无回差、较大的传动比、效率较高、体积较小、噪音较低等优越的性能,在精密仪器和小型设备等方面具有很好的应用前景。但是,目前摆线钢球减速器的相关技术主要由日本掌握,产品主要依赖于进口,该类减速器在国内目前还处于研发阶段。本文对摆线钢球减速器的基本原理以及摆线盘设计加工中的常见问题进行了研究。基于摆线钢球减速器的基本传动原理,推导了摆线生成方法和减速器的啮合原理,以及运动过程中钢球的位置方程;分析了一级与二级摆线钢球减速器的主要传动结构类型并运用转化机构法分析了不同结构形式下的传动比,研究各参数之间的内在联系和各参数对减速器效率的影响,根据参数选择对减速器的影响确定合适的参数。对减速器主要传动部件摆线盘的传动齿形进行研究分析。一方面,结合摆线槽加工过程中的生成原理推导了减速机构摆线槽的实际齿廓方程,结合摆线曲率的变化规律与实际加工中不可避免的实际齿廓被根切的现象,提出采用抛物线形的截面型线;另一方面,结合摆线的传统设计方法,引入NURBS曲线设计方法,通过对已知摆线进行采样,用NURBS曲线表示方法表示已知摆线,进而可以通过NURBS曲线的局部修改方法实现对摆线的局部调整,并对NURBS曲线的拟合结果进行了误差评估,验证了NURBS曲线表示方法可以在一定的误差范围内表示摆线。利用NURBS曲线表示方法的拟合结果,分别进行了NURBS曲线表示方法与传统摆线设计方法的虚拟样机设计及UG三维建模,运用Adams进行了动力学仿真分析;并对两种方法所得仿真结果采集传动误差,进行了不同转速下的两种模型的传动误差的仿真结果比较;制备3组试验样机并搭建了传动误差检测试验平台,进行实际传动误差的测试分析,并将实验测试误差数据与仿真误差数据进行对比;通过噪音测试平台对减速器样件进行噪声测试分析;结合市面上常见的几类行星减速器的性能,与试验样机的测试性能进行综合对比分析。结合摆线钢球减速器的诸多性能优点,对摆线钢球减速器的应用范围进行拓展分析,介绍了摆线钢球减速器的适用场景以及几类应用的结构形式,设计了一种摆线钢球减速器-电机一体机的结构形式,进行基本结构设计、基于遗传算法的机构参数优化设计、虚拟样机建模,动力学仿真及有限元分析,完成样机制作进行初步测试。本文提出了一种抛物线型摆线盘截面形线,通过对实际齿廓的曲率分析讨论截面形线对根切情况的影响;提出基于NURBS曲线的摆线表示方法,提高摆线设计的灵活性;并对摆线钢球减速器的应用进行扩展,设计了一种减速器-电机一体机结构;完成了相关的仿真及实验验证。