为了满足传递旋转运动的需求，齿轮问世;为了满足传动平稳性的需求，外摆线齿轮应运而生;为了满足制造精度高的需求，渐开线齿轮被人们所发明;为了满足高承载能力的需求，圆弧齿轮在某些重载场合取代了渐开线齿轮……随着数控技术的发展，复杂曲线及曲面的制造成为可能，为了满足齿轮传动的某些功能需求，一些新型的、非标准的齿轮也相继被提出。新型齿轮的设计方法各种各样，有的是参考已有齿轮的设计方法进行设计，有的是综合几种已有齿轮的特点进行设计，有的是设计人员突发奇想，将某种形状的曲线作为轮齿齿廓，设计具有一定的盲目性，设计方法仍是采用常规的分析设计法。近年来，基于预定啮合性能的齿廓主动设计逐渐被应用在齿廓设计上，但没有建立一套完整的设计过程模型。为此，本文分析了面向功能需求的齿轮的发展，探讨了特殊齿廓的常规设计方法和主动设计方法的研究中存在的问题，在此基础上，利用理论分析、计算机仿真和试验研究相结合的方法，提出了一种面向功能需求的特殊齿廓主动设计方法，建立了该方法的设计过程模型，探讨了该方法的设计特点，并将该方法应用到具体的设计之中。论文主要研究内容如下:　　(1)在介绍主动设计和功能需求概念的基础上，介绍了面向功能需求的特殊齿廓主动设计的定义，给出了其设计理念，建立了面向功能需求的特殊齿廓主动设计的过程模型，为齿廓形状的设计提供一个新视点和更广阔的研究空间。　　(2)为了满足齿轮设计的自由性需求，以啮合线函数为设计变量，提出一种基于给定啮合线的齿廓主动设计方法，建立了基于给定啮合线的齿廓主动设计的数学模型，并以数学中常见的抛物线和椭圆作为齿轮啮合线，详细说明了基于给定啮合线的齿廓主动设计的设计过程。初步研究表明，通过改变抛物线和椭圆的参数很容易控制齿廓的形状，从而改善齿轮的啮合性能。　　(3)为了满足轧钢机等重型机械、天文望远镜等精密机械、食品机械等行业中齿轮的低磨损需求，以滑动系数为设计变量，提出了基于小滑动系数的齿廓主动设计方法，建立了基于小滑动系数的齿廓主动设计的数学模型，并通过具体实例，系统地阐述了其设计过程，研究结果对改善齿轮的磨损状况具有重要的理论和现实意义。　　(4)为了满足航空和汽车领域中齿轮的高平稳性以及大重合度需求，以压力角为设计变量，提出了基于压力角的大重合度齿廓主动设计方法，建立了基于压力角的大重合度齿廓主动设计的数学模型，并通过具体实例，验证了设计方法的正确性。研究结果可为设计和制造出高平稳性的特殊齿轮提供理论依据和技术支持。　　(5)将利用面向功能需求的齿廓主动设计方法设计的特殊齿轮应用于齿轮减速机和齿轮泵中，并在机械传动试验台和齿轮泵试验台上进行了性能测试试验和性能对比试验，验证了设计的特殊齿轮能够满足实际工程需求，达到了预期的设计目的。