近几十年,伴随着机车、航空航天、机械装备等工业领域的大力发展,精密加工技术飞速发展,齿轮设计制造技术朝着加工精度高、传动平稳、承载强度大、使用寿命长、制造成本低以及运转噪音小等方向发展。在此背景下,如何满足日益提高的齿轮加工精度要求,使齿轮加工具有高质量、高效率、高集成度和高可靠性已成为齿轮制造行业的研究热点。非圆齿轮也被称为异形齿轮,与另一个齿轮组成的齿轮副在啮合过程中可以实现两轴的非匀速的变传动比运动,因此可以利用其自身独特的几何特性来实现一些特殊的功能,需要变传动比的装备或机械机构均可以考虑采用非圆齿轮来实现,极大程度地使复杂结构大大简化,并且提高机构的性能。因此对非圆齿轮滚齿加工过程进行误差分析,提高非圆齿轮加工精度具有十分重要的意义和工程价值。于是本文开展了如下工作:(1)针对传统数控滚齿机传动元件多而复杂导致其存在传动误差无法保证加工精度的情况,基于误差流(SOV,Stream of Variation)理论,以YS3118型数控滚齿机主轴传动系统为研究对象,提出运用状态空间模型描述此传动系统的误差流传递的方法。构建描述传动件齿轮几何特征的坐标系,对由加工误差或者装配误差导致的转动副偏差进行数学建模,结合运动学理论描述出齿轮传动中包含误差参数的坐标系转换,并运用状态空间模型建立出传动过程误差流传递的表达形式并对该模型进行实验验证分析,分析结果表明:根据每级传动齿轮件的偏差矢量,计算出最终刀具的终端误差,并且可以扩展到其他拥有齿轮传动系统机床上。实际过程中,可以根据传动零件齿轮的状态测量结果,基于零件设计公差和零件变形估计与计算,对后续传动过程状态进行递归计算,预测可能的最终滚刀状态。通过计算实例分析得出了随着主轴转速提高,主轴径向误差均值逐渐降低的结论。(2)针对目前非圆齿轮滚齿加工难以精确控制的问题,提出了一种基于时间驱动的非圆齿轮滚齿加工数学模型,得到了最终速度关于时间的图像曲线,对最优加工模型的图像曲线进行三次样条插值求解出速度关于时间的三次样条插值函数;实例表明,提出的等分非圆标注法所得的极角值比数值积分计算得到的极角值更加精确,而且该方法可以直接通过CAD软件快速计算出极角值,并导入到CAM模拟加工过程中。通过对)(twv-曲线对比,等弧长法比等极角法更利于调速控制,且等弧长法中滚刀转速恒定,对滚刀具有保护作用,可延长滚刀使用寿命。提出的时间驱动滚齿加工数学模型为高阶非圆齿轮滚齿加工的实现提供了更加有效的一种途径,解决了极角驱动模型中极角在线难测量、测量不准确的问题,为滚齿加工中速度、角速度的在线实时性监测建立了可靠的理论基础。