自动换刀装置(ATC)是数控加工中心所不可缺少的。采用空间凸轮作为其传动机构有利于保证高速度、高精度；但是也存在一些久攻未克的难题。例如高精度无侧隙啮合与磨损的矛盾，另外接触变形，不但破坏了共轭条件，而且降低了凸轮轮齿与滚子之间的啮合刚度，影响系统动态性能。 求解这些问题，采用双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构，是一种有效选择。这类高副传动机构的理论和制造，已经有相当深厚的基础，有许多可以直接应用于ATC的2成熟技术。本论文工作的任务是针对目前存在的问题，设计一种新型组合式双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构。 论文工作分为两部分： 其一是以理论分析为基础，提出设计方案。包括运动规律、共轭特征、点啮合方程、接触迹与接触域等。从而确立系统的几何模型。 其二是利用现有工具软件Pro/Engineer对双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构和ATC其他部件进行实体建模。 通过运动仿真，证实所设计的系统具有良好的运动性能，达到了预期的设计目的。另外还用ANSYS分析箱体结构性能，校核了设计方案的可靠性。