基于磁场调制机理,本文提出了一种相交轴磁齿轮传动机构,不仅具有传统磁锥齿轮无接触、无需润滑、过载自我保护等优点,还具有永磁体利用率高、可传递转矩大的优点。由于该机构中调磁体采用直线结构,机构体积小,使该机构具有较高的转矩密度。基于磁场调制机理及相交轴磁齿轮机构的拓扑结构推导了设计参数约束关系,采用电磁学仿真软件Ansys Maxwell建立了该机构三维参数化有限元模型,分析得到了机构磁通密度的矢量分布情况,计算了各气隙中间位置磁场径、切向磁密的空间谐波次数,以及输入、输出转子的静态转矩及谐波次数,得到了输入、输出侧气隙磁场主谐波次数,输入、输出转子上转矩主谐波次数均分别与输入、输出转子上永磁体极对数相等的结论,揭示了该机构的传动机理。利用Ansys Maxwell软件有限元仿真分析了磁齿轮机构各主要设计参数对输出转矩及机构转矩密度的影响规律,确定了各主要参数的取值范围。基于Isight参数优化软件建立了该磁齿轮机构主要设计参数与优化目标间的响应面近似模型,利用非支配排序遗传算法在近似模型中自主寻优,获得了磁齿轮机构的最优结构参数。对磁场调制型相交轴磁齿轮机构样机进行了设计、加工和调试,搭建了该样机静态转矩测试平台,完成了样机静态转矩曲线测试,通过与有限元仿真结果对比,验证了仿真计算的正确性和样机设计的合理性。基于磁场调制型相交轴磁齿轮机构的拓扑结构,提出了两类磁场调制型平行轴式磁齿轮机构以及两类磁场调制型交错轴式磁齿轮机构,并对其拓扑结构进行了介绍。