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提出一种新型非圆齿轮形式——高阶多段拟合椭圆齿轮。采用数学推导与数值计算相结合的方法，建立以二阶椭圆为基础的高阶多段拟合椭圆齿轮节曲线方程。提出传动比极值变化率的概念，以表征周期内传动比极值的变化程度。研究了在以二阶椭圆为节曲线的高阶多段拟合椭圆齿轮传动副中，主动轮与从动轮的转角关系、传动比关系、节曲线无内凹条件及弧长计算等问题，得到了设计高阶多段拟合椭圆齿轮所需节曲线参数的求解方法，采用这些方法并结合实际情况，即可设计出满足要求的高阶多段拟合椭圆齿轮副。