齿轮是机械领域中重要的传动部件,其传动平稳性、承载强度和使用寿命与齿轮的加工质量密切相关。齿轮测试技术是提高齿轮加工质量的一个重要的因素,当前齿轮齿廓偏差测量是对整个齿面中的一条渐开线齿廓迹线进行测量与评价,作为整个齿面的齿廓偏差；齿轮齿距偏差测量是选取齿轮每个齿面上一点替代整个齿面,评价轮齿分布均匀状况；上述传统齿轮齿廓和齿距偏差精度指标仅反映齿面部分信息,辨识齿轮的误差特性不完整、分析误差来源不准确。为了全面反映齿轮加工质量,需要对齿轮三维齿面精度进行测量,进而为齿轮精度评价、齿轮加工工艺参数提供可靠数据。本文属于齿轮测量领域,旨在对齿轮三维齿面偏差进行测量与评价研究,主要做了以下几方面工作：1.根据齿轮齿面的几何模型,确定合理的测量方式和测头采样路径,使采样数据能反映整个齿面偏差特性。2.对采样获得的偏差数据进行预处理,并剔除超出正常范围的偏差点；为了快速高效的拟合出齿轮三维齿面偏差整体形貌,对数据进行疏化处理,得到新的双有序的网格点。3.利用新的网格点进行曲面拟合,得出齿轮三维齿面偏差的整体形貌；对齿轮三维齿面偏差进行分离研究,得到一阶偏差曲面、二阶偏差曲面和二阶残余偏差曲面,并分析各阶偏差对应的加工误差源。4.通过对各齿轮牙齿转角偏差的研究,提出对齿轮齿廓偏差进行分离,用得到的转角偏差来评价齿距偏差的方法。通过对齿轮测量数据的拟合及偏差分离实验,验证了齿轮三维偏差曲面拟合及分离方法的有效性；通过对齿廓偏差曲线的分离实验,验证了利用齿廓偏差进行评价齿距偏差方法的可行性。本论文的研究可以为齿轮的评价提供精确数据,为齿轮的加工提供大量的测量数据。