偏心轴、曲轴、凸轮轴为代表的非对称轴类零件作为机械动力装备的关键零件,该类零件的制造质量直接影响各动力单元的工作性能与协同性能,而圆度仪、三坐标测量机等传统精密检测仪器已不能满足该类零件多项形位误差的高精度、高效率检测需求。因此,针对非对称轴类零件的特点研究高效、高精度的综合检测技术具有重要的意义。本文以与企业共同研发的非对称轴类零件综合测量机为研究平台,以实现非对称轴类零件轮廓表面多项形位误差高精度自动综合检测为目标,主要开展非对称轴类零件自动测量方法及轴类零件综合测量软件开发、工件轮廓表面测量数据预处理及形位误差评定方法、工件轮廓表面测量影响因素仿真分析、工件轮廓表面测量试验等关键技术研究。具体研究如下:首先根据非对称轴类零件的主要特征进行测量需求分析,针对结构非对称性、轴段多而相位精度要求高设计了非对称轴类零件随动接触测量方法。研究了自动综合测量机的硬件系统结构,建立了基于环规的工件坐标系与测量坐标系相对位置关系标定模型,以消除测量机气浮导轨与回转轴线不平行引起的系统误差。并设计轴类零件综合测量软件功能和架构,以测量数据处理及形位误差评定算法为核心开发了轴类零件综合测量软件。分析了工件轮廓表面原始测量数据的主要信号组成,明确了截止波数与截止频率的关系,对比研究了截止波数与截止频率在不同滤波方法中的应用,优选了高斯滤波的零相移特性。构建了非线性目标函数寻优模型,弥补了最小二乘圆法在非整圆轮廓圆度误差评定中的局限性。凸轮升程误差评定中以凸轮基圆圆心为设计基准,综合敏感点法与最小二乘法,完成了凸轮偏心修正与升程误差评定,提高了凸轮升程误差评定精度和效率。针对测量机主要部件的安装误差、主轴回转误差两种系统误差开展研究,仿真分析了随动接触测量装置安装误差、顶尖几何中心标定误差、头尾架顶尖不同轴对工件多项形位误差评定的影响。分析了测量机整机系统形成主轴回转误差的主要原因,提出了基于多步法的主轴回转误差分离方法,仿真验证了该方法可有效实现测量过程中的主轴回转误差分离。采用非对称轴类零件随动接触测量方法,基于以测量数据处理及形位误差评定算法为核心的综合测量软件,在SE13-J10测量机平台上完成了基于多步法的主轴回转误差分离试验,验证了主轴回转误差分离的有效性;对标ADCOLE1200SH曲轴、凸轮轴专用量仪进行工件形位误差测量对比试验研究,试验结果表明该测量机的测量精度、重复精度能够达到专用量仪的测量标准。