在机械传动中最常见的是圆柱齿轮传动,也就是节圆线为圆形、传动比为定值的齿轮。但是有时会需要机构作变速比传动,非圆齿轮传动以其在运动学、几何学方面特有的传动特点正好能实现这样的运动要求。非圆齿轮的理论研究已经比较完善,但由于节曲线为非圆形,使其设计和制造都比较困难。本文的研究正是为改善这种局面而开展的,对充实非圆齿轮计算机辅助设计和数控加工算法的发展均具有重要意义。本文推导了非圆齿轮节曲线的设计公式,给出了设计的条件。介绍了几种常见的非圆齿轮节曲线,分析了非圆齿轮的加工原理,进一步研究了非圆齿轮的齿形设计。本文基于VC++开发非圆齿轮CAD(计算机辅助设计),给出节曲线的设计实例,说明了CAD的开发可以有效的预测设计结果,并验证了设计的正确性,同时对齿形的计算机辅助设计给出了设计思路和流程。本文分析了数控滚齿机加工非圆齿轮的原理,推导了其数学模型。在此模型的基础上,推导了传统的等弧长算法和等极角算法,指出了传统算法的弊端,提出了新的三次样条算法,给出了按照啮合原理利用节曲线切线包络出节曲线的设计实例,并通过实例说明了等弧长算法和等极角算法的优缺点。另外,本文还给出了利用传统算法和三次样条算法拟合节曲线的实例,以此说明三次样条算法能更好的保证非圆齿轮的加工质量、效率和稳定性。