随着技术的进步,自动化产业在全球范围内发展迅速,工业机器人已经广泛应用于各项产业中,工业机器人的三大关键零部件之一机器人关节减速器的研究也在快速发展中。机器人关节减速器的回差性能会直接影响到工业机器人的工作性能,因此,有必要对其进行研究,为实际生产提供理论指导。本文以微线段齿轮机器人关节减速器的研发项目为基础,结合新型高强度微线段齿轮,设计出一种微线段齿轮3K-I型机器人关节减速器,对减速器进行配齿、强度校核,对关键零部件进行有限元分析,得到了整机的相关性能参数;针对微线段齿轮机器人关节减速器的原理及结构,分析了其回差影响因素的来源,找出影响精度的缘由,建立微线段齿轮侧隙模型,再推导出它们与回差值的数学关系式,最终得出系统回差的数学模型;然后提出蒙特卡洛方法和区间理论形成的综合方法并进行理论回差模拟;再通过模拟退火法,对回差进行优化设计,得出了最优的微线段齿轮参数,为实际加工提供了理论指导;最后加工制造出了微线段齿轮机器人关节减速器的原理样机,搭建原理样机的回差性能试验台,对原理样机进行回差试验测试,并将测试结果与模拟分析结果进行比较。通过理论分析与实验结合,所设计的微线段机器人关节减速器满足了使用要求,同时建立的微线段齿轮侧隙模型与回差计算模型合理有效地解决了关节减速器的传动精度理论分析问题,为微线段齿轮及关节减速器后续研究打下了基础。