非圆齿轮的传动误差模型建立困难以及齿侧间隙难以获取等问题限制了它在精密场合的应用。为了提高非圆齿轮的传动精度,在考虑偏心误差的基础上,基于啮合线增量法建立了双向传动下的非圆齿轮传动误差模型及齿侧间隙模型,分析了偏心率及偏心误差对双向传动误差和齿侧间隙的影响,并通过传动试验验证了理论分析的正确性。分析表明:非圆齿轮的齿侧间隙可通过双向传动误差获得;随着偏心率和偏心误差的增大,双向传动误差均呈现递增趋势;优化初始相位在一定程度上可以降低传动误差和齿侧间隙;随着负载的增大,传动误差和齿侧间隙也呈现递增趋势,且由于轮齿变形的存在,齿侧间隙有一定累计值产生。