螺旋曲面在工程中应用的广泛性、在一定领域中其性能的关键性以及在特定机械系统中其功能的不可替代性，决定了螺旋曲面测量技术历来是几何量计测技术中一项重要研究课题。伴随当代科学技术的迅速发展，复杂螺旋曲面的应用越来越广泛，而对其几何精度的要求却越来越高。相应地对螺旋曲面测量技术提出了高效、高精度、非线性测量等要求。本文在追溯近一个世纪以来螺旋曲面测量技术的演变历程的基础上，全面地论述了作者对复杂螺旋曲面特征线测量的理论与技术的研究成果。主要研究内容与创新如下：1．系统地研究了螺旋曲面特征线的测量原理，建立了特征线的误差模型，给出了 相应的误差评定方法；并首次将特征线误差划分为三种基本形态，同时给出了 各形态的数学模型。这些工作奠定了复杂螺旋曲面特征线测量的理论基础。2．建立了具有普遍意义的仪器综合定位误差与曲面测量误差的基本关系式，并以 此导出了曲面形状公差与测量仪器精度的关系式。这些公式在精密仪器设计、 测量误差分析、复杂曲面测量等方面，均能得到应用。3．提出并较系统地研究了渐开螺旋面的齿廓误差与啮合误差测量的新方法——广 义极坐标法与广义圆柱坐标法，给出了各自的数学模型、实现方式、数据处理 公式，并进行了精度分析。4．对非连续螺旋曲面动态测量中的几个关键技术问题进行了深入研究：提出了刃 口识别的新方法；发展了三维刃口齿形跟踪扫描测量原理；提出了计算机自动 识别齿廓受检区域界点的新方法——曲率法。基于这些新原理与方法可实现非 连续螺旋曲面特征线的快速测量。5．结合非连续螺旋曲面特征线的测量，研究了刃口动态测量中异常数据的灰色理 论判别法，给出了全部算式及判别准则，并根据实测数据进行了验证计算；同 时，提出了基于均值平移的动态测量重复性的计算方法，理论分析对比与实际 测量数据的计算都表明，均值平移法较客观地从整体上反映了动态测量的重复 11 合肥工业大学博士学位论文 性。6．首次以累积法这种新颖的数据处理方法为基础，探索了特征线误差基本形态模 型的参数估计方法，给出了参敷求解公式，有实例辅证，并与最小二乘法的求 解结果进行了比较。7．在国内首次研制出CNC卧式圆柱坐标测量机。上述新原理和新方法在该测量机 上均得到采用。概略地介绍了所解决的与该测量机相关的关键技术后，着重论 述了平行片簧式光栅测头传感器以及所提出的测头综合误差实时软件修正方 法。理论分析计算、对比测试和测量实践均表明：该测量机的突出特点是能对 高精度螺旋曲面类工件（如 AAA级滚刀、A级剃齿刀等）实现快速测量（200多 个齿的滚刀测量耗时不超过2分钟人8．详细地阐述了在所研制的圆柱坐标测量机上对几种典型复杂螺旋曲面的特征线 误差的测量结果。这些测量包括：①基于广义极坐标法的剃齿刀齿廓误差测量， 以及采用“曲率法”自动识别界点的剃齿刀螺旋线误差的测量；②修形滚刀的 齿廓测量，以及基于广义圆柱坐标法的滚刀啮合误差的测量：③非线性蜗杆 （ZK）的齿廓误差测量。测量实践表明：本文提出的原理正确、技术可靠； 本文所述内容既有理论价值又具实际意义。