该文综述了课题的研究背景和凸轮机械手在工业中的广泛应用,指出研制弧面凸轮机械手的重要意义和紧迫性,并对一种全新的以钢球作为滚子的弧面凸轮机械手进行研究与设计,对相关问题进行了探讨.首先介绍了该机械手的结构形式和工作原理,该机械手手臂的旋转角度可达180°,这在已有的机械手当中是不多见的.它具有结构简单、体积小、传动效率高、精度高等特点,因此对其进行研究和推广使用有十分重要的价值.根据弧面凸轮钢球式机械手的特点,设计了同步运动循环图,分析了弧面凸轮钢球式机械手的运动规律.以空间回转变换张量和微分几何知识作为理论工具,根据空间共轭曲面的点啮合原理,对弧面凸轮钢球式分度机构的几何特性和运动特性进行了比较深入的系统分析和研究,推导了弧面凸轮的工作曲面方程、接触线方程、诱导主曲率、压力角和接触应力等表达式,分析了凸轮工作曲面的根切条件和曲率干涉条件,从而完善了以钢球为滚子的弧面凸轮分度机构的理论.根据上述理论对弧面凸轮钢球式机械手进行详细的结构设计和受力分析计算,并进一步绘制了一套完整的零件图和装配图.对论文进行了总结后,提出了下一步即将研究的问题.其中,凸轮机械手中的凸轮机构既是动作执行机构,又是运动控制机构,所以关键部分是凸轮的设计.