螺杆钻具定子作为螺杆钻具马达总成的核心部件,其内轮廓的精度影响着螺杆钻具的性能。利用芯棒这种传统的非定心检测方法能够判断螺杆钻具定子内径能否满足加工质量,但无法得到定量结论;内螺旋曲面测量机可测得工件廓形并判断定子内径尺寸是否在控制范围内,但其庞大的体积受到空间的限制,也无法完成较长工件的检测。因此,本文利用自动定心技术对螺杆钻具定子截面内轮廓测量系统展开研究,设计一种便携、高效的测量系统,以实现对螺杆钻具定子的加工质量进行检测。首先,根据螺杆钻具定子内表面的主要特征进行测量系统需求分析,结合螺杆钻具定子加工精度与检测技术确定了测量系统的技术指标,设计螺杆钻具定子截面内轮廓测量系统总体方案,并阐述了测量系统的测量原理。其次,研究了测量系统的力学关系。采用静力学分析的方法对测量系统的重力、摩擦力进行分析,确定了定心机构导向引鞋可靠接触的条件和测量系统在定子内腔中能够完成移动的最大接触力临界值。在此基础上确定了接触力,将其折算到水平方向上得到了弹簧的工作载荷与角度之间的关系。为了便于实现自适应调节,进行了弹簧设计,求解出弹簧压缩量与待测定子直径之间的关系。再次,对定心机构的结构进行了研究。采用平行四边形机构对定心机构的支撑结构进行设计,实现了支撑测量系统和定心机构胀缩的功能。通过设计传动定心结构,实现了控制传感器旋转、测量装置的移动,使测量系统始终处于定子中心位置,并为传感器实施测量提供基准。为了实现测量范围的调节,还设计了压力调节装置。通过以上设计,为测量系统样机的搭建奠定了基础。最后,搭建了螺杆钻具定子截面内轮廓测量系统样机。通过测量系统定心机构芯轴圆跳动检测实验获得芯轴的径向圆跳动。采用最小二乘拟合圆的方法,计算出芯轴的偏心距。在此基础上,进行了精密环规的测量实验,对测量系统调节装置进行标定并验证了测量系统的可行性。实验结果表明,本文所研究的定心机构的径向圆跳动为5.50μm,偏心距为1.56μm,测量系统的扩展不确定度为2.70μm,螺杆钻具定子测量系统测量误差小于6.57μm,完全满足螺杆钻具定子质量检测的精度要求。