齿轮是机械产品的重要基础零部件,它的历史可追溯至公元前。而齿轮的真正普及,是从它的加工技术的发展开始。齿轮常用的加工方法有展成法和仿形法。齿轮加工方法的发展同时也促进了齿轮设计理论的发展。线齿轮是一种新型齿轮,在前期研究中用于微小传动领域。本文研究是将线齿轮拓展到中小功率(500W~5kW)常规传动,主要内容涉及新型线齿轮的设计理论和加工方法。这对线齿轮理论及应用发展具有重要的意义。本文提出并研究了一种凹凸弧线齿轮机构,它适用于中小尺寸(20~200mm)的常规动力传动领域。首先,建立了凹凸弧线齿轮的设计理论;然后,研究了基于四轴加工中心的凹凸弧线齿轮数控加工方法。为了提高生产效率和降低加工成本,本文进一步研究了凹凸弧线齿轮的专用数控铣削加工方法,为凹凸弧线齿轮专用数控机床的设计提供理论基础。最后,对现有数控机床进行改造,加工出凹凸弧线齿轮并进行运动学实验,验证了本文提出的专用数控加工方法是正确的,改装机床可达到预期的加工目标。具体地,本文的研究工作包括以下几个方面内容:1.研究建立了凹凸弧线齿轮的设计理论。根据相交轴线齿轮的啮合理论,推导了凹凸弧线齿轮的主、从动接触线和辅助齿形线的方程,建立了凹凸弧线齿轮齿廓的方程,并且建立了凹凸弧线齿轮的参数化设计公式和准则。并通过运用Pro/E软件装配和运动学仿真,设计出凹凸弧线齿轮。通过模拟运动学实验,验证了凹凸弧线齿轮参数化设计公式的正确性。2.研究了凹凸弧线齿轮的通用数控加工方法。通过对现有通用数控技术的研究,分析使用通用数控技术加工凹凸弧线齿轮的可行性,提出了凹凸弧线齿轮的通用数控加工方法,并应用该方法成功加工出凹凸弧线齿轮样件。3.研究提出了凹凸弧线齿轮的专用数控加工方法。根据凹凸弧线齿轮的啮合原理,结合凹凸弧线齿轮主、从动轮的结构特征,研究建立了凹凸弧线齿轮的专用数控铣削加工方法。4.研制了凹凸弧线齿轮的专用数控铣床。根据本文研究建立的凹凸弧线齿轮的专用数控加工理论,提出了立式专用数控机床结构方案和卧式专用数控机床结构方案。结合凹凸弧线齿轮的齿廓特征,给出凹凸弧线齿轮专用铣刀齿廓的设计方法。利用现有的技术条件,按照立式专用数控机床结构方案改造现有四轴立式加工中心。使用改造后的机床加工得到凹凸弧线齿轮样件。最后通过加工耗时对比,运动仿真和粗糙度测试,验证了本文提出的线齿轮专用数控机床设计的可行性与合理性。