齿轮齿形设计的优化主要包括以下几个方面：
齿形的自由成形方法是一种优化设计方法。在这种方法中，可以通过五轴数控机床对弧齿锥齿轮进行精确的设计，这种设计方法不受任何动力学的限制。例如，可以加工出任意形状的齿面。
S型齿轮是从人字形齿轮发展出来的，与弧齿锥齿轮相比，具有更高的承载能力。在相同的外端直径的情况下，S型齿轮可以提高35%的承载能力。然而，S型齿轮的一个缺点是，在加载增大后，无法有效地进行齿面扩展，限制了其接触区域的范围。
应变波齿轮的优化设计过程中，首先使用具有公共切线轮廓的双贝塞尔曲线 (DBCCTLP) 获得了一种新颖的二维 (2D) 齿廓。然后，通过基于扭转刚度和啮合齿数的2D FEA 优化，获得了齿形。随后，建立了三维 (3D) 模型，通过 FEA 探索其3D网格划分性能并优化其柔性样条 (FS) 的参数。最后，通过3D FEA 和优化，确定了3D FS杯的最佳结构设计参数。
在这个优化设计中，通过对齿轮传动动态性能进行仿真研究，以一对直齿圆柱齿轮传动为例，研究了直线修形，抛物线修形和正弦修形，并优化设计了该齿轮传动最优动态性能时的齿廓修形曲线。
总的来说，齿形设计的优化需要考虑齿轮的具体应用情况，包括载荷、转速、精度等，同时还需要考虑齿轮的材料、加工方法、热处理等因素。在实际设计中，往往需要综合考虑这些因素，进行多次迭代优化，才能得到最优的齿形设计。
