摆线钢球行星传动是一种精密传动机构,因其具有零背隙、结构紧凑、体积小及传动精度高等优点,使其在机器人、无人机、医疗器械及航空航天等精密机械领域有着良好的应用前景。本文基于Buckingham滑动摩擦因数半经验公式对传动系统中的相对运动特性进行研究,计算了钢球与摆线齿面之间的相对滑动速率和滑动摩擦因数。在此基础上,建立计入摩擦的摆线钢球啮合副受力分析模型,采用接触刚度系数法推导出啮合副的啮合力公式,分析摩擦对啮合力的影响,研究啮合力随钢球系转角的变化规律。根据接触力学建立摆线钢球啮合副的非Hertz接触模型,推导出接触椭圆半轴、啮合刚度等解析式,分析啮合副接触特征;将钢球和摆线盘等效成半无限大弹性体,采用离散卷积和快速傅里叶变换技术计算接触体表面及次表面非Hertz应力场。在应力分析基础上,基于Mises屈服准则提出一种估测该传动系统承载能力的方法,并对其承载能力进行分析。针对摆线钢球行星传动中的滑动接触问题,建立耦合热弹性点接触半解析瞬态解分析模型。采用热弹性位移势方法对耦合热弹性控制方程进行解耦;采用热源法推导接触体瞬时接触温升的半解析解;基于热弹性位移势—中心差分法提出考虑摩擦热行为的接触体热弹性场的计算方法。分析热力耦合项、滑动速率、滑动摩擦因数和初始环境温度对温度场的影响以及热行为对弹性场的影响。考虑耦合热弹性因素,将建立的耦合热弹性点接触模型应用到摆线钢球行星传动机构中,建立摆线钢球啮合副耦合热弹性接触特征分析模型。采用热源法推导出钢球与摆线齿面之间的局部瞬时接触温升和名义稳态温升的半解析式,在此基础上提出摆线钢球啮合副的热弹性啮合变形量与热弹性啮合刚度的半解析计算方法。探讨转速、扭矩等外部条件对接触温升的影响,研究了摩擦热对啮合刚度的影响。根据摆线钢球行星传动耦合热弹性接触特征分析结果,综合考虑摩擦热行为、时变啮合刚度及轴承支承刚度等因素,采用集中参数法构建摆线钢球行星传动系统11自由度平移扭转耦合空间动力学模型,采用Lagrange力学方法推导系统动力学方程,分析系统固有特性,采用Runge-Kutta数值方法求解系统的时域响应,通过位移时间历程曲线、相图、功率谱图及Poincaré截面图对系统动态特性进行了探讨。设计并加工制造了摆线钢球行星传动系统样机,给出了摆线槽和啮合钢球的设计选取方法及摆线槽的非顶切条件,并通过实际加工验证了非顶切条件的正确性。采用实验模态分析方法对所加工样机的固有频率进行了测试,测试值与理论值吻合较好,误差在合理的范围之内,验证了系统动力学模型的合理可行性。