在一些先进的工业应用中,需要实现旋转和直线运动的结构。在这些应用中通常使用旋转电机搭配旋转到直线的机械连轴器。但是这种结构有复杂的力学计算、较大的空间、频繁的机械调整、高制造和维护成本和可靠性低等缺点。针对目前机械实现复合式传动的各类结构的缺点,本文研究传动形式上为旋转到直线同轴传动的磁性齿轮,具有结构简单、高效率、低成本、非接触式等特点。本文首先对基于直线电机原理的旋转变直线传动磁性齿轮的结构、特性和运行原理进行了分析。通过磁场作用将旋转运动转换成直线运动的传动装置由两部分组成,一个提供直线运动,一个提供旋转运动。应用有限元分析软件ANSYS对整体结构进行二维和三维的等效建模。通过对磁通分布情况的静态仿真,得到磁极位置与磁拉力的关系曲线。以傅里叶函数为原型,分别采用等效磁路法和等效电流法对瞬态磁力进行数学建模。应用MATLAB验证理论分析和仿真结果的一致性。通过对等效模型瞬态性能的定量分析,得到梳齿受力的波动规律。其次,通过模型分析,对磁性齿轮的设计尺寸,和影响其工作性能的参数进行了讨论。绘制出各个参数与磁拉力的关系曲线,包括磁极弧度、气隙厚度和梳齿厚度。在考虑实际工程加工水平的前提下对磁性齿轮进行结构优化。参考电机设计原则,讨论了磁性齿轮的磁滞损耗和涡流损耗。为了改善结构对磁力波动的影响,本文对磁性齿轮的结构进行了有针对性的改进,包括转子磁极和传动筒内梳齿。在磁极结构改进方面,提出了转子两层永磁体平行和错开30。两种放置方式。在梳齿结构改进方面,提出增加梳齿个数和改为螺纹结构两种方案。最后,分别对这些改进结构进行了仿真实验,验证了优化结果。