齿轮加工机床是典型的复杂机械多体系统,是军事国防、航空航天、化工、冶金、采矿、风力发电的关键制造装备。齿轮加工机床精度要求高,功能、结构复杂,体积、自重大,传统的经验设计或缺少系统级优化的“现代设计”难以胜任,迫切需要先进的设计理论、方法和技术的指导与支撑。本文在分析齿轮加工机床的系统性能和加工误差产生机理的基础上,提出了加工误差描述方法;以“性能驱动设计”为基本理念,以齿轮加工误差为驱动,以广义确定性多体系统为理论基础,研究了数控插齿机加工误差精细分析和系统集成设计方法。本文主要研究工作和成果如下:1.系统分析了数控插齿机性能和齿轮误差,研究了插齿加工误差的产生原因和齿面几何误差的形成机理,确定了在齿轮啮合线上计算齿轮几何加工误差的一致性评价准则。2.根据插齿机的概念运动构型和典型误差形式,将广义确定性多体系统理论和齿轮啮合理论相结合,考虑数控机床运动副的运动特性和齿轮展成加工要求,建立了描述齿轮加工机床双运动链构型的广义确定性多体系统模型。3.通过分析插齿刀插削瞬时形成渐开螺旋面的几何特性和啮合特性,建立了刀具-工件子系统的多体系统模型;基于该模型建立了插齿加工的误差模型,将广义多体系统运动学理论和共轭曲面的离散解析原理相结合,实现了加工误差求解。4.根据数控插齿机传动链系统特点,分析了传动链精度及其对齿轮加工误差的影响,将传动链误差的传递模型和平面齿轮啮合微分几何原理相结合,建立了反映加工误差的啮合线增量误差模型。5.基于上述理论成果和iSIGHT软件集成平台,提出了插齿机系统设计方法及集成软件框架,并以YK51200数控插齿机产品设计为例,验证了插齿机系统设计方法和集成软件平台的有效性和实用性。