齿轮机构是现代机械传动中应用最广泛的一种传动机构。面齿轮机构作为一种新型齿轮传动机构，通过圆锥齿轮与圆柱齿轮的啮合传递运动和动力。因其优越的性能和在直升机上潜在的应用前景而受到国内外学者和专家的广泛关注。国内外对面齿轮理论的研究从理论上证明了面齿轮应用后的优势，但由于加工技术的限制，很多理论并没有在实践中得到验证。开展对面齿轮加工方法的研究，是面齿轮传动研究中必要的环节，对促进面齿轮试验和工程应用具有重要的意义。本文以正交面齿轮为研究对象，研究了面齿轮传动的几何原理，建立了面齿轮的数学模型，并对所建立的数学模型进行分析，确定了面齿轮的几何尺寸，建立了面齿轮的三维几何模型。简单介绍了常用的滚刀基蜗杆的几种结构，给出了滚刀基蜗杆的齿面方程；建立了滚齿加工面齿轮的加工坐标系，推导了包络过程中的坐标变换矩阵；分别用包络法和运动法推导了滚刀加工面齿轮的啮合方程，求出了面齿轮的齿面方程，并用Matlab实现了面齿轮齿面的仿真。研究了轮齿的根切情况，求出了加工过程中的根切界限线，根据所得的界限线对滚刀进行了初步修形，比较了用阿基米德滚刀包络出的面齿轮和插齿刀包络出的面齿轮，初步证明了用阿基米德滚刀加工的可行性，对比分析插齿加工和滚齿加工的一些优缺点。参照普通齿轮滚齿加工过程，对滚刀加工面齿轮时运动情况进行分析；分析了齿顶和齿根圆角半径、滚刀外径、长度、容屑槽、前角、后角等刀具参数对面齿轮滚齿加工性能的影响。给定初始参数，设计了面齿轮滚刀结构并建立了面齿轮滚刀的三维模型示意图。