论文分析了传统弧面凸轮机构存在的问题以及新型点啮合弧面凸轮机构的特点,在综合国内外弧面凸轮机构研究情况的基础上,以包装等自动机械中的弧面凸轮机构为研究对象,以提高弧面凸轮机构的精度和运动平稳性为目的,突破传统机构学对凸轮机构分析和综合时凸轮和其他构件的刚性假设,在考虑弧面凸轮与滚子点啮合时存在微小弹性接触变形前提下,以点啮合理论和弹性有限元理论为基础,对点啮合弧面凸轮机构进行了系统地研究,并对点啮合弧面凸轮机构的设计方法、应用开发和弧面凸轮制造装备等问题作了分析归纳。论文建立了点啮合弧面凸轮机构的弧面凸轮工作曲面的基本理论,在线啮合特性分析的基础上,提出以滚子修型的方法来实现弧面凸轮机构的点啮合以及当量滚子的概念,建立了弧面凸轮机构的通用数学模型和点啮合状态下的弧面凸轮廓面方程,重点解决了凸轮工作曲面的包络问题,结果表明凸轮工作曲面并非滚子曲面的包络,这为啮合机构的曲面分析和弧面凸轮的加工提供了理论基础。针对不同类型的弧面凸轮机构和滚子类型,提出了参数化的统一滚子曲面的数学模型,实现了将各种简单的滚子曲面统一于球锥滚子模型中,从而为滚子曲面进行点啮合主动设计提供了基本数学模型,以及最佳曲面配合分析提供理论基础,使得制造过程中的滚子修型技术理论化和定量化。论文在分析点啮合弧面凸轮机构的载荷及受力分布,啮合关系及接触状态的基础上,研究了点啮合弧面凸轮机构的压力角、曲率及接触应力问题,给出了相应的计算公式；建立了凸轮和滚子啮合接触的弹性有限元模型,获得了点啮合及线啮合条件下接触应力和接触弹性变形的变化规律；与线啮合比较,分析了曲率对啮合关系及接触变形的影响规律,从而得出了在保持两曲面适当变形量和接触区域的前提下的曲率配合参数。论文对弧面凸轮机构的点啮合区域、凸轮和滚子曲面结构参数对啮合性能的影响、最佳啮合点位置的选择、最佳弹性变形的确定、滚子最佳曲面构造、承载能力的保证等关键问题进行了系统的研究,形成了点啮合弧面凸轮机构的啮合区域和啮合性能预控方法。论文在点啮合弧面凸轮机构理论研究的基础上,建立了可预控点啮合弧面凸轮机构的设计方法及计算流程。通过构建误差可控的逼近可展曲面方法,构造出弧面凸轮复杂廓面实体模型；得出了将砂轮半径误差及砂轮磨损量和砂轮修整量通过数控系统按固定的方向进行补偿的控制方法。通过基于点啮合弧面凸轮机构的薄型少支承数控回转工作台和机械手提升转位装置的实际开发设计及应用,验证了所建理论和方法的正确可行性,并开发设计了点啮合弧面凸轮加工专用的四座标双回转数控铣床,为这一技术的实际工程应用提供了有力的保障。