伺服传动装置中的消隙齿轮,广泛应用于机床、车辆、机器人、雷达、卫星等民用及军用领域。随着科学技术的进步发展,不断要求消隙齿轮更加小型化、高精度和高可靠性。然而,目前常见的消隙齿轮结构,一般均采用拉、压弹簧来传递扭转力矩,故存在径向尺寸大、结构复杂,以及动态性能不理想、齿面疲劳磨损严重等问题。本文开发设计了新的消隙齿轮结构。该结构不仅简单小巧,有利于消隙齿轮的小型化设计,而且能够有效提高齿轮系统的动态性能,实现减振和抗疲劳的目的。此外,针对消隙齿轮动力学模型具有隐式和非线性的特征,提出一种结构可靠性分析方法,对消隙齿轮进行可靠性灵敏度研究。主要研究内容包括:（1）提出一种新的消隙齿轮结构。本文开发设计了一种借助粘弹性非金属材料——丁基橡胶,来传递扭矩的消隙齿轮结构。该结构简单小巧,有利于消隙齿轮的小型化设计。同时,利用橡胶材料阻尼大的特点,本文设计的消隙齿轮结构能够有效提高齿轮系统的动态性能。（2）建立了消隙齿轮的非线性振动模型。本文以普通直齿轮正、反转啮合刚度分段模型为基础,研究了消隙齿轮的啮合刚度分段模型,推导了橡胶连接层扭转刚度计算式,给出消隙齿轮的等效啮合刚度计算方法。并且,采用集中质量法,建立单自由度齿轮系统非线性振动模型,分别采用线性微分方程分段求解法和Matlab/simulink中的ode45算法,对非线性模型进行解析求解和数值仿真分析。通过分析研究发现,增加消隙齿轮的刚度,并非提高齿轮传动精度和接触疲劳寿命的最佳方法。然而,增加系统阻尼,不仅有利于抑制系统振动,减小传动误差,而且可以有效减小啮合齿面间的接触载荷。从而,达到减振和抗疲劳的目的。（3）提出一种非线性结构的可靠性分析方法。针对消隙齿轮等工程结构具有隐式和非线性的特点,提出了一种新的抽样拟合法,用于结构可靠性灵敏度分析。该方法以一次可靠性分析方法为基础,针对具有强非线性以及隐式特点的工程结构模型,进行可靠度及可靠性灵敏度分析。首先,基于工程结构的隐式状态方程,采用差分法提取采样点附近的梯度信息;而后,使用验算点梯度搜索法进行迭代计算,搜寻极限状态表面附近的样本点。然后,利用多项式函数或响应面函数来近似拟合结构的极限状态方程,分析结构的可靠度及可靠性灵敏度。最后,在消隙齿轮可靠性分析算例中,通过对比不同可靠性分析方法的计算结果,验证了所提方法在进行可靠性分析计算时,具有较高的计算精度和计算效率。