精密钢球传动具有零回差、结构紧凑、高精度、低噪音、大减速比、高效率传动等特点,在机器人手臂驱动和精密回转部位以及半导体设备晶片的反转定位部位等有广泛的应用。传动机构中弹性元件可以实时调节钢球与摆线槽的间隙,从而提高传动精度。传动机构中的球齿啮合副是空间多体点接触啮合副,钢球在摆线槽内的空间运动情况复杂,大部分研究集中于平面运动,且钢球在摆线槽内的运动被近似为纯滚动,滑动摩擦力在建模过程中被忽略。因此,建立空间相对速度矢量模型和滚滑耦合力学模型对于提高传动精度具有十分重要的意义。根据精密钢球传动的几何模型和传动原理,以各构件中心为原点建立了空间坐标系,并根据传动机构的相对运动关系,推导了D-H坐标变换矩阵。讨论了摆线槽主曲率半径的变化规律,并求得了奇异点所在位置的生成角,分析了奇异点位置生成角随摆线槽的槽形角、齿数、摆线短幅系数的变化规律。利用内、外摆线的内外啮合形成法关系,分析了中心盘、组合行星盘与钢球的运动关系,基于转换机构法和空间几何建模理论,分别建立了钢球相对于中心盘和组合行星盘的空间相对速度矢模型。讨论了钢球相对于摆线槽的速度在三个方向上分量的变化规律,并分析了钢球相对中心盘和组合行星盘的速度随槽形角、钢球数、短幅系数的变化规律。讨论了传动机构中钢球与摆线槽的非赫兹接触情况,利用力和力矩平衡方程建立了纯滑动和纯滚动四点接触力学模型。将纯滑动四点接触力学模型啮合副的法向啮合力与两点接触力学模型啮合副的法向啮合力进行对比分析,讨论了纯滑动力学模型的啮合副法向啮合力随槽形角、滑动摩擦系数、钢球数、短幅系数的变化规律。基于滚滑接触理论计算了接触椭圆微滑区与粘着区面积,并定义了滚滑耦合系数,通过不动点迭代法求解了滚滑耦合系数迭代解,分析了槽形角、滑动摩擦系数、钢球数、短幅系数等参数对滚滑耦合系数的影响规律。考虑滚滑同时存在的情况建立了滚滑耦合力学模型,并分析了啮合副法向啮合力的变化规律,讨论了其随槽形角、滑动摩擦系数、钢球数和短幅系数等参数的变化规律。计算了滚滑耦合力学模型啮合副接触区椭圆的面积,讨论了椭圆长短半轴的变化规律。基于钢球与摆线槽的空间相对速度矢量模型和滚滑耦合的力学模型,根据矢量微积分理论,建立了滚滑耦合摩擦生热模型,并分析了滚滑耦合摩擦生热量在三个方向的分量。分别建立了滚滑耦合力学和摩擦热有限元模型,进行了仿真结果与计算结果对比分析,具有较好的一致性;设计了测量钢球与摆线槽间温升的实验方案,并进行了温升测量实验,将实验数据与模型计算结果对比分析,二者具有较好一致性。两种对比结果验证了滚滑耦合模型的可靠性,为提高传动精度提供了理论依据。