非圆齿轮传动系统可用于传递两轴间的变速运动,与凸轮和连杆等变速机构相比,具有传动平稳、结构紧凑、运动精度高、传动功率大及传动效率高等优点,在解算装置、自动化仪器仪表与轻工机械等各类机械行业中得到了应用,是机械工业中的重要零部件。具有设计缺陷的非圆齿轮传动系统严重影响着传动系统的可靠性与安全性,用户使用此类产品可能会造成巨大的财产损失甚至会危及生命,对非圆齿轮传动系统设计缺陷的修复理论与修复方法进行研究具有重要的理论意义和实用价值。本文在约束模型解析化的基础上,对非圆齿轮传动系统中的位置函数封闭性设计缺陷、节曲线凸尖点设计缺陷、节曲线凹尖点设计缺陷、齿廓可加工性设计缺陷、加工工序设计缺陷和装配物理连接性设计缺陷的修复理论与修复方法进行了较为深入系统的研究,本文的主要研究内容与创新如下:(1)分析了非圆齿轮传动中位置函数封闭性的约束条件及其产生原因,以比例和可控修复参数为强制约束因子,以最大修复误差的最小化为优化目标,提出了位置函数封闭性设计缺陷的最大修复误差的最小化修复方法。分析了内啮合非圆齿轮副传动中内、外齿轮节曲线曲率半径之间关系,给出了避免节曲线发生干涉的可控修复参数的可行域,利用该可行域避免了节曲线发生干涉的同时确保了最大修复误差的最小化,实现了非圆齿轮封闭性设计缺陷的最大修复误差的最小化修复。(2)以修复节曲线的给定弧长为约束条件,提出了非圆齿轮节曲线凸尖点设计缺陷的最速回转修复方法。分析了给定弧长约束与修复精度之间关系,得到了修复精度随着给定弧长的逐渐减小而越来越高的特性,给出了修复精度与给定弧长之间的对应关系图。根据修复精度与给定弧长之间的特性和对应关系图,可在节曲线凸尖点设计缺陷的修复过程中通过选择恰当的弧长约束来保证修复后非圆齿轮副的传动精度与传动性能。(3)通过对非圆齿轮节曲线凹尖点特性的分析,基于变分理论设计了一种具有最小转动惯量特性的满足给定回转时间约束的平面曲线,利用该平面曲线代替含有凹尖点的微小邻域内的非圆齿轮节曲线,建立了非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的最小转动惯量修复模型。根据非圆齿轮节曲线的凹尖点特性,为了在修复过程中避免产生新的凹尖点,分析并给出了模型参数需满足的约束条件,实现了非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷最小转动惯量修复的同时,避免了新的凹尖点设计缺陷的引入。(4)将非圆齿轮的关键设计参数、插齿时的插齿刀特征参数与齿廓可加工性设计缺陷的约束条件之间的非线性关系映射为神经网络输入输出关系,提出了齿廓可加工性设计缺陷的神经网络修复方法。利用设计缺陷的分类模型及对应的修复策略实现了齿廓根切、齿廓干涉和齿廓顶切等可加工性设计缺陷的辨识与修复,提高了非圆齿轮的可加工性与传动可靠性。(5)基于非圆齿轮加工工序的数学模型,在传统的遗传优化算法中引入缺陷辨识因子和局部变异算子,提出了资源受限条件下加工工序设计缺陷的遗传优化修复方法。利用选择、变异、交叉等遗传优化操作,确保了该修复方法快速收敛的同时强化了其局部搜索能力,实现了非圆齿轮加工工序设计缺陷的遗传优化修复。(6)通过对非圆齿轮装配连接性约束的分析,利用免疫仿生系统中的疫苗接种策略定制了设计缺陷的辨识算子、修复疫苗和子装配体的识别与调整疫苗,提出了装配物理连接性设计缺陷的免疫仿生修复方法。利用定制的子装配体识别与调整疫苗,使得该修复方法在装配序列规划过程中可自动地识别子装配体,可有效地保证子装配体及其附属零件的稳定连接性。本论文的研究工作为非圆齿轮传动系统构建了设计缺陷修复理论与修复方法的技术体系,提出的非圆齿轮传动系统设计缺陷的修复理论与修复方法将大大提高非圆齿轮传动系统的设计质量、设计水平和设计效率,降低非圆齿轮传动系统的研制开发成本,提高非圆齿轮传动系统的安全性与可靠性。本论文的研究成果及其应用将减少非圆齿轮传动系统设计过程中对设计人员设计经验的过分依赖,使得机械设计经验较缺乏的设计人员也可以设计出高质量、高可靠性的非圆齿轮传动系统。