本发明公开的是一种三段圆弧齿轮，包括左右对称设置的两个齿面，齿面由三段圆弧组成，分别为中段圆弧、左侧段圆弧以及右侧段圆弧，左侧段圆弧与右侧段圆弧分别对称设于中段圆弧的左右两侧，中段圆弧分别与左侧段圆弧及右侧段圆弧相切连接设置，并形成椭圆形的弧形曲线齿面接触区。同时本发明还披露了一种三段圆弧齿轮的设计方法。本发明利用三个相切的圆弧构成齿面曲线，并在中段齿面上通过齿轮修形，得以了一个平滑的齿轮齿面曲线结构，可以很好地减少啮合出现的误差，使啮合更加稳定顺畅，提高齿轮的啮合运行稳定性。