传统渐开线圆柱齿轮在机械传动领域应用广泛,但也存在明显不足,如直齿轮重合度小、承载能力低,斜齿轮有轴向分力、对轴系支撑刚度要求高,而人字齿轮工艺复杂、易偏载。随着机械设备的不断升级,亟待开发一种传动性能更优越的曲线齿线圆柱齿轮。目前研究的圆弧齿线圆柱齿轮传动性能优越,克服了传统渐开线齿轮的部分不足,但是要高效地加工圆弧齿线圆柱齿轮还是困难重重。在圆弧齿线圆柱齿轮的研究过程中发现:椭圆弧齿圆柱齿轮同样具备优良的传动特性,对其基本可以实现高效、快速地加工。在曲线齿线圆柱齿轮的研究基础上,本文首次提出了全齿宽啮合型椭圆弧齿线圆柱齿轮,基于椭圆弧齿线齿条齿轮啮合模型,明确了齿轮几何特征,其径向截面均为渐开线齿廓,齿线在分度圆柱面上的展开图形是对称椭圆弧。依据空间几何坐标计算法,推导出齿面方程,并基于Solidworks二次开发技术编写了该齿轮三维自动建模程序。运用齿轮空间啮合原理,建立了共轭齿面方程、接触线方程,并借助齿轮三维模型进行了共轭齿面接触线验证。利用重合度统一定义法,推导了端面及轴向重合度计算公式。对齿轮副进行受力分析,推导了齿根弯曲及齿面接触疲劳强度计算公式。与直齿轮、斜齿轮静力仿真结果进行对比分析,结果表明椭圆弧齿线圆柱齿轮具有承载能力大、综合强度高的优点。给出了齿轮宽径比的概念,研究了齿线短轴对齿轮接触应力、弯曲应力的影响机理。为提高该齿轮抗偏载能力,提出利用“凸凹齿面齿线短轴微调法”对齿轮进行修形,并分析了修形系数对齿轮强度的影响规律。利用产形齿条法,将椭圆弧齿条转化为加工刀具,提出利用“倾斜式旋转刀盘法”对齿轮进行展成加工。斜安装的内、外切削刃刀具分别对椭圆弧齿线圆柱齿轮的凸、凹齿面进行加工,刀具与齿坯之间为展成运动关系。依据曲面包络理论,建立了刀具与齿轮的运动关系模型,推导了齿面参数方程,并对截面齿廓、展开齿线进行了图形化表示。开发了椭圆弧齿线圆柱齿轮加工专用数控铣削装置,完成了齿轮的切制试验。课题提出了椭圆弧齿线圆柱齿轮,明确了齿轮几何参数、齿面方程,利用三维模型验证了齿轮副全齿宽线接触的特点。通过理论分析和力学仿真,发现椭圆弧齿线圆柱齿轮综合强度优于传统圆柱齿轮。提出了倾斜式旋转刀盘法的加工原理,利用数值仿真的方法,初步验证了加工方法的正确性。设计了齿轮加工专用铣削装置,实现了齿轮的高效铣削加工,并在齿轮激光测量装置上测量了齿轮基本参数,验证了加工齿轮几何形状的正确性。椭圆弧齿线圆柱齿轮传动性能优越,并可以通过铣削加工快速制造,具有重要的应用价值和广阔的发展前景。