少齿数齿轮是实现机械传动装置小型化的关键零件。少齿数圆柱齿轮作为常规圆柱齿轮的延伸，在继承常规齿轮特点的同时，又具有自身的新特点。少齿数齿轮的齿数极少（齿数为1~8），易根切、过渡曲线长、端面重合度小，增加了其设计和加工的难度。由于齿数极少，常规的齿轮设计方法不再适用于少齿数齿轮。加工方面，目前比较成熟的少齿数齿轮加工方法是滚齿加工，而滚齿加工的退刀槽尺寸较大，这与齿轮小型化的目标相悖。建立少齿数齿轮的设计方法，寻求适用于少齿数齿轮的加工方法，已成为少齿数齿轮技术领域亟待解决的问题。为此，本文对少齿数齿轮的设计与加工方法进行了研究，主要工作和研究成果如下：1.针对少齿数齿轮的啮合特点，提出了少齿数圆柱齿轮副的综合优化设计方法，该方法基于传动质量约束，优化初选齿轮副参数，然后根据啮合干涉条件和轮齿强度条件进一步调整齿轮副参数，最终得到满足传动质量与强度、刚度要求的结构紧凑的齿轮副。2.针对少齿数齿轮紧凑化要求，提出了可实现少齿数齿轮小退刀槽加工的指形铣刀成形铣削加工方案；根据渐开线齿轮啮合原理及坐标变换基本原理，采用接触线法进行铣刀工作部分齿形的计算，得到了精确的轴截面齿形并设计了铣刀齿形的过渡曲线，然后设计了容屑槽、端齿结构等非工作部分，得到了少齿数渐开线圆柱齿轮加工的完整的铣刀结构。3.结合具体应用实例，详细分析了少齿数齿轮的传动特点、设计方法和加工方案，设计了满足应用实例要求的3个齿的少齿数齿轮副，并制定了该少齿数齿轮的加工方案，计算了刀具工作部分齿形和过渡曲线等刀具尺寸。本文提出的设计方法可实现满足传动质量和强度、刚度要求的少齿数齿轮副紧凑化设计，所确定的指状铣刀成形铣削加工方案可实现少齿数齿轮小退刀槽加工，从设计和加工两方面保证了少齿数齿轮副紧凑化。