变厚齿轮是齿轮传动中的一种类型,可以安装成平行轴、相交轴、交错轴形式,其中平行轴变厚齿轮副具有调整齿侧间隙、减小回差、提高传动精度的作用,被应用在精密传动装置中；非圆齿轮既能传递较大的动力,又能按预定函数输出变速比运动,具有独特的应用前景,目前对定传动比变厚齿轮的研究正逐渐完善,但尚未拓展到非圆齿轮传动领域,本文结合两者特点,一则提出渐开线变厚非圆齿轮传动,二则提出螺旋非圆齿轮传动；研究它们的基本啮合原理,运用包络方法,建立刀具加工非圆齿轮数学模型,推导非圆齿面方程,并进行仿真验证,为其推广和使用奠定理论基础。论文以齿条刀和插齿刀作为变厚齿轮的加工工具,详细介绍了标准渐开线齿廓、变位渐开线齿廓、渐开线变厚齿面的形成原理,指出了刀具与轮坯间的纯滚动等价关系；讨论了随着轴交角逐渐增大,圆柱齿轮与小角度变厚齿轮、端面齿轮啮合传动的演变过程；用节径比值的方法,表示出一般平行轴、相交轴齿轮副的传动比和瞬轴面,成为描述非圆齿轮节曲线的基础手段。通过建立直齿变厚齿面简化加工模型,对比了端面截形与法面截形沿齿廓法线方向的差值,得到各参变量对差值的影响曲线；利用数值计算软件得到齿面间的瞬时接触线,及点接触传动类型下的流动轨迹。针对渐开线变厚非圆齿轮传动,结合齿条节平面与非圆节曲面纯滚动关系,将其简化为零变位端截面的共轭节曲线；选取一种非圆齿轮加工运动方式,使齿条相对轮坯倾斜一定角度,按照范成原理,建立了基于齿条包络非圆齿面数学模型,不仅找出了坐标系之间的位置关系,还给出相关几何约束条件,推导验证相对运动速度公式的正确性,得到了非圆齿面方程。研究了锥齿轮组多级变速装置的工作原理,将各级变厚齿轮沿着轴线方向延伸,并逐渐改变齿数,从而提出螺旋非圆齿轮传动概念；根据一般节曲线定义方式,用螺旋节曲线表示轮齿的布置和变化情况,叙述了节曲线的一些典型特性,例如倾角、凸凹度等；基于周向纯滚动条件,建立了插齿刀包络非圆齿面数学模型,得到非圆齿面坐标点集,直观展示出齿廓曲面具有不对称性和相错性的外观特征。从整体方案设计、齿数计算、轮齿位置调整、三维实体建模等几个方面,详细介绍了非圆齿轮组变速装置的改造过程；进行运动学和动力学分析后,利用仿真插件得到齿轮副的转速曲线；搭建了机电一体化的原理样机,做了自动变速功能验证实验,结果证明该方案具有一定的可行性,为今后的深入研究提供理论支撑。