齿轮测量中心具有测量精度高、测量速度快、可以一次装夹实现齿轮全部参数的自动测量等优点，是当代齿轮及齿轮刀具测量技术的发展方向。目前，我国齿轮测量仪器在测量精度、测量稳定性和可靠性等方面与世界先进水平存在很大的差距，这主要是因为在齿轮测量中心的现代设计和分析方面研究不足。因此，通过针对我国商品化的齿轮测量中心的技术需求，基于结构优化设计理论和弹性力学，使用有限元分析和实验验证相结合的方法，从静动态特性、装配技术和精度分析方面对齿轮测量中心进行研究，对提高齿轮测量中心的性能指标和提升产品竞争力都有重要的理论意义和实用价值，同时对促进我国相关领域的发展也具有十分重要的意义。首先，在分析齿轮测量中心工作原理的基础上，对各直线运动轴的刚度和固有频率等参数进行了计算，结合齿轮测量中心的设计标准和实际需求，建立了齿轮测量中心中测量立柱的优化模型，并采用基于拓扑优化设计和参数优化设计方法对测量立柱结构形式和尺寸进行了优化。然后，针对齿轮测量中心所使用的高精度密珠导轨的装配问题，建立了密珠导轨的接触分析模型，通过有限元分析来优选了密珠导轨的预紧量和刚度，并确定装配工艺参数和装配过程检测方法，对密珠导轨的确定性装配起到指导意义。在此基础上，建立齿轮测量中心的整体有限元模型，针对齿轮测量中心在重力和惯性力作用下的静力学变形进行分析，计算齿轮测量中心机械结构的弹性变形及其对测量精度的影响规律，为误差补偿提供数据。最后，使用有限元方法从模态和谐响应两方面对齿轮测量中心的动力学特性进行分析，对动态扰动下可能产生的测量误差进行判断，并通过模态实验分析研究的齿轮测量中心的动力学特性，验证模型的正确性。