研究高性能的齿轮传动装置对齿轮传动领域的发展有着重要的意义,而构建具有优良接触特性的齿面是提高齿轮传动性能的关键措施之一。基于传统的共轭曲面原理设计的齿轮,其接触路径和二阶接触特性难以有效控制。随着科技的快速发展,发展出了一种新型齿轮传动理论:共轭曲线啮合理论,与传统的共轭曲面啮合理论相比,该理论将齿面基本啮合元素从曲面变成了曲线,给齿轮齿面的设计提供了更大的灵活性和多样性,从而有效地对齿面进行控制。本文应用空间共轭曲线啮合理论,研究交错轴共轭曲线锥齿轮齿面设计与分析方法,根据齿面设计与分析方法,提出90度轴交角下的锥面等距螺旋线锥齿轮副,研究其设计准则及啮合运动特性,基于齿轮副实体模型进行轮齿加载接触分析,研究其在受载情况下的啮合接触情况和应力分布情况。本文可为开发新型高性能交错轴齿轮传动装置提供理论支撑和设计工具,具有一定的理论意义和工程应用前景。本文的主要研究内容如下:(1)对交错轴共轭曲线啮合原理进行探讨;根据共轭曲线啮合原理,推导了交错轴共轭曲线啮合副的啮合方程,建立了共轭曲线的一般方程;对空间共轭曲线的唯一性进行了论证,并对共轭曲线能够生成实际齿廓的条件进行了论证。(2)根据共轭曲线啮合原理及共轭曲线能够生成实际齿廓的条件,研究了交错轴共轭曲线锥齿轮的齿面设计方法;结合微分几何学,进行了交错轴共轭曲线锥齿轮副齿面接触特性参数的研究,推导了齿轮副不发生局部干涉的必要条件。(3)根据交错轴共轭曲线锥齿轮齿面设计与分析方法,提出了90度轴交角下的锥面等距螺旋线锥齿轮;结合齿轮实际传动情况,对其几何参数的设计准则进行了研究,给出了设计计算过程;应用微分几何学对锥面等距螺旋锥齿轮副的接触特性参数进行了推导,得到了齿轮副不发生局部干涉的曲率范围;利用数值求解方法得到了齿轮副的实际齿面,建立了齿轮副的实体模型;利用运动仿真软件对齿轮副的啮合运动特性进行了分析,得到了正确的啮合迹线方向和接触区位置。(4)基于锥面等距螺旋线锥齿轮副的实体模型,建立了齿轮副的有限元分析模型;进行了锥面等距螺旋线锥齿轮副的轮齿加载接触分析,得到了齿轮副的有限元分析结果并对齿轮副在受载情况下的接触迹线和应力分布进行了探讨;有限元仿真结果显示实际接触路径基本符合理论预测,表明了理论模型的正确性,接触应力和弯曲应力幅值表明了齿轮副具有应用于动力传动的潜质。