非圆齿轮能够实现连续的变传动比传动,传递较大扭矩,且传动效率高。现阶段非圆齿轮已经有了一定的应用场景,但由于非圆齿轮形状复杂,设计和加工具有一定难度,所以目前还无法得到大范围的推广和应用。经过研究人员多年探索,在非圆齿轮的设计、检测、制造及应用等多个领域取得了不少成果,但仍然有很多方面不够深入或实现效果不理想,例如:在包络法非圆齿轮廓线提取上,一直采用数值算法,这些方法固然可行,但计算过于复杂、耗时长、不易掌握以及通用性不强;到目前为止,还没有一个完整的展成法非圆齿轮参数化系统等。因此,对非圆齿轮在这些方面进行更深入的探索和研究很有必要,使非圆齿轮能在更多领域得到推广和应用。论文主要进行了如下研究工作:1研究了非圆齿轮的基础理论、成齿规律、不发生根切的条件等。以圆齿轮滚齿和插齿加工方法为基础,结合非圆齿轮的理论,建立了非圆齿轮插齿联动数学模型和滚齿联动数学模型,再研究了不同的插补方案,结合联动数学模型,获得了不同插补方案的包络图像;2设计得到了一种包络法非圆齿轮廓线提取的新方法,该方法的核心是一个轨迹跟踪算法,通过这种方法可以不使用复杂的数值计算就能获得非圆齿轮的齿廓线,并对其精度进行了研究,该方法满足加工和三维建模的精度要求;3基于MATLAB的GUI功能对包络法设计非圆齿轮过程中涉及的各个功能模块进行了统一封装,开发了一个基于包络法的常见非圆齿轮参数化系统,方便人机交互和后续的调用;4进一步研究了解析法非圆齿轮齿廓设计方法,使用VB作为开发语言对三维软件进行了二次开发,实现了常见非圆齿轮的快速建模;5最后对非圆齿轮的运动学特性进行了分析,研究了相关设计参数对非圆齿轮运动学特性的影响,相关结果可方便非圆齿轮的设计和使用;同时通过ADAMS仿真分析得到非圆齿轮的角速度与实际计算结果进行对比,两个结果基本一致,从而证明所开发的系统可以满足建模仿真及实际应用的需求。