由于非圆齿轮可以实现变速传动,在实际应用中具有连杆和凸轮等变速传动机构不可比拟的优势,因而得到广泛的应用。虽然国内外学者在非圆齿轮的设计、制造和应用方面进行了大量的研究,形成了较为完整的理论体系,但是国内外尚未形成统一的非圆齿轮精度等级评价体系和有效的测量方法,在一定程度上影响了非圆齿轮的推广使用。因此提出一种合理的非圆齿轮测量方法和建立一套非圆齿轮的精度等级标准,对非圆齿轮的加工制造和推广应用具有重要作用。本文基于圆柱齿轮测量技术和曲面测量理论,提出一种利用三维扫描仪获取实际模型,再将其与理论模型对照进行非圆齿轮误差测量的方法,这种测量方法可以实现非圆齿轮误差的快速测量。最终依据非圆齿轮误差数值计算,获得非圆齿轮各项误差值,进而实现对非圆齿轮的精度等级评价。首先,根据非圆齿轮啮合原理,将非圆齿轮齿廓分为高于节曲线和低于节曲线两部分,建立非圆齿轮的齿廓方程,进而建立非圆齿轮的齿面方程,并对不同的齿廓建模方式进行对比分析。依据非圆齿轮齿面方程在二维和三维软件中建立非圆齿轮的三维理论模型,使用三维扫描仪得到非圆齿轮的实际扫描模型,通过对扫描获得的数据点进行处理,然后在Geomagic Qualify软件进行理论模型和实际模型的对齐,通过多次实验对比分析发现选用最佳拟合对齐方法得到的对齐精度最高,适用于非圆齿轮测量。其次,按照非圆齿轮加工方式,讨论圆柱齿轮和非圆齿轮的异同点,依据圆柱齿轮的误差测量项目和曲面测量理论,概括了非圆齿轮的误差测量项目,推导了非圆齿轮各项误差计算公式。类比圆柱齿轮的精度等级标准,提出一种利用等效圆的方式进行非圆齿轮精度等级评价的方法,并根据圆柱齿轮5级精度齿轮偏差的允许值推导非圆齿轮的5级精度齿轮偏差允许值。最后,对非圆齿轮的误差进行测量计算,在齿面误差测量中采用网格化划分的方法,可以更加真实的反映齿面的误差特征信息,并进行齿面误差的分解;在齿廓误差测量中与三坐标测量机进行了对比,发现采用三维扫描仪可以满足精度要求并且测量效率高;在齿距误差测量中采用多个截面进行测量,减少了齿距误差的随机性,并以椭圆齿轮齿距误差为例进行了非圆齿轮精度等级的评价。经过本课题的研究,结果表明基于曲面测量理论利用三维扫描仪进行非圆齿轮测量的方法具有可行性,提高了测量效率,保证了测量精度,为非圆齿轮的测量技术提供参考依据。