圆柱类零件是各种机器设备的基础部件,也是组成各种回转运动副的必要元件,其表面的形状误差,对配合精度及性质产生极大的影响,对控制回转运动过程的振动、噪声以及回转运动副间的润滑、密封效果有着重要意义。圆柱度误差是圆柱类零件形状精度的一项综合评定指标,反映了被测圆柱面要素相对于理想圆柱面的变动量。简易、实用、经济、高精度、高效率的圆柱度误差测量方法一直是国内外学者研究的热点。作者查阅了大量文献资料,分析了国内外现行圆柱度误差测量方法,根据圆柱度误差评定标准以及电容传感器的基本理论,提出了圆柱度误差测量的电容形面传感法,该方法利用采样面的方式对圆柱类零件进行测量,通过一次采样就能获取被测面的全部信息,从而实现圆柱度误差的快速、高精度、非接触式测量,弥补了现有通过采样点取样进行测量的弊端。本文首先研究推导了多导体系统部分电容的求解过程及性质,并运用ANSYS软件对三维实体模型的多导体系统部分电容进行提取,通过对提取的电容结果的对比分析,验证了电容形面传感法测量原理的准确性,同时也说明了电容形面传感方法的可行性。最后,依据电容形面传感法测量原理设计了电容式测量头,对设计的电容式测量头进行模拟实验,通过对实验结果和电场分布情况分析,表明所设计的电容式测量头能够极大减小边缘效应和外界干扰对测量结果的影响,并对电容式测量头结构的尺寸参数进行了优化,找到了各个尺寸参数因素对测量结果影响的主次关系和最优水平组合。针对某公司生产零件的圆柱度误差不能大于0.002mm的要求,以电容形面传感法的基本理论为基础,对测量装置机械结构进行了整体设计。