齿轮传动作为历史上应用最早的机械传动机构之一,被广泛用于传递空间任意两轴间的运动和动力。齿轮传动根据在啮合过程中瞬时传动比是否恒定,可以分为定传动比和变传动比传动。随着技术的发展,需要变传动比运动的场合越来越多,另外还有一些场合需要同时实现相交轴间的旋转运动和轴向移动的复合传动。端曲面齿轮复合传动是在端面凸轮机构和端曲面齿轮副的基础上提出的一种新型的齿轮传动,兼具了凸轮传动机构和端曲面齿轮副的特点,可以实现两相交轴间的变传动比运动和动力的传递,同时能实现转动到移动的转换。在复合运动方面,可作为部分传统组合机构的替换结构,大大简化组合机构并提高可靠性与可维护性,因此在机械领域具有广阔的应用前景。针对端曲面齿轮复合传动开展研究具有重要的理论意义和潜在的工程应用价值。本课题来源于国家自然科学基金项目“相交轴变传动比复合传动齿轮副设计理论及实验研究”(项目编号:51675060),针对新型端曲面齿轮复合传动开展啮合传动特性、运动特性、动态特性、实验装置的设计和验证等相关研究。本文针对端曲面齿轮复合传动主要进行以下内容的研究:研究了端曲面齿轮复合传动的啮合理论及传动原理,采用空间齿轮啮合原理及共轭曲面理论,分析推导了端曲面齿轮复合传动的基本啮合理论及啮合方程,建立了端曲面齿轮复合传动原理的旋量理论分析方法;应用啮合理论和几何学的相关知识,推导了端曲面齿轮复合传动的轮齿齿面方程,确定了齿轮副的正确啮合条件及端曲面齿轮实现轴向往复运动的条件,揭示了端曲面齿轮复合传动原理及实现条件。研究了端曲面齿轮复合传动的运动特性,采用空间齿轮啮合原理和旋量理论,建立了端曲面齿轮复合传动的运动分析模型,计算推导了端曲面齿轮做螺旋运动时的位移、螺距、传动过程中的传动比等参数,分析了偏心率、端曲面齿轮的阶数、输入转速、扭矩等参数对运动特性的影响,揭示了端曲面齿轮复合传动的运动特性。研究了端曲面齿轮复合传动的受力特性,根据机械设计的基本理论,建立了端曲面齿轮复合传动齿轮副的受力分析模型,获得了转速、扭矩等参数对齿轮副啮合力的影响变化规律,揭示了端曲面齿轮复合传动的力学特性。研究了端曲面齿轮复合传动的动态特性,采用齿轮动力学和键合图理论,分析了端曲面齿轮复合传动系统动态啮合状态下的激励源,建立了该复合传动系统的键合图模型,推导了该复合传动系统的动力学方程,探讨了不同啮合频率下的端曲面齿轮复合传动系统的动态响应,揭示了端曲面齿轮复合传动的动态特性。研究了端曲面齿轮复合传动的实验与理论验证,采用现代设计方法,建立了端曲面齿轮复合传动的ADAMS仿真模型,完成了运动学仿真。结合端曲面齿轮复合传动的特性,设计并搭建了适用于不同参数下的端曲面齿轮复合传动的台架实验平台,测量并处理了不同参数齿轮副的转速、扭矩、轴向位移及振动位移等数据,获得了偏心率、阶数等参数对端曲面齿轮复合传动运动及动态特性的实际影响规律,对比了测量数据与理论值,验证了端曲面齿轮复合传动特性及理论分析方法的正确性。