本文以空间凸轮机构为研究对象，从工程实际出发，以空间啮合原理和旋转变换矩阵为工具，从结构特点、啮合特性入手，对空间凸轮机构的结构设计、加工误差、单侧面加工工艺及廓面检测技术进行了深入地理论分析和实验研究。 对空间凸轮的加工工艺进行了深入地分析和研究。结合现在空间凸轮的加工工艺，给出了廓面误差的计算方法，以具体实例计算了各单项误差对凸轮廓面法向误差影响的大小和变化规律，该方法适用于任何形式的空间凸轮，解决了空间凸轮加工廓面误差计算的难题。 重点研究了空间凸轮单侧面加工刀具控制问题。提出了单侧面加工刀位控制新方法，系统地论述了单侧面加工刀位控制机理，给出了刀具控制的数学模型，解决了空间凸轮廓面单侧面加工刀位控制的难题，即使刀具的尺寸小于滚子的尺寸，也能够加工出高精度的空间凸轮，并通过实验验证了该理论的正确性、可行性和经济性。 详细研究了空间凸轮廓面检测技术。提出了以三坐标测量机为工具，适合于任何形式空间凸轮廓面检测的接触点回归法，给出了数据处理的数学模型和误差计算方法，解决了空间凸轮廓面检测与误差计算的难题。 系统分析了空间凸轮机构结构及啮合特性。在凸轮廓面采用单侧面加工工艺基础上，提出了结构设计的改进形式，结合廓面修形方法，实现了空间凸轮机构点接触的纯滚动副传动，显然提高了机构的传动精度、效率、使用寿命、运动性能和动力性能。 研究了空间凸轮机构传动瞬时啮合效率。在对空间凸轮机构进行受力分析的基础上，提出了计算空间凸轮机构瞬时啮合效率的基圆压力角法，分析了影响瞬时啮合效率的因素，进一步完善了空间凸轮机构的设计理论。 最后，基于上述空间凸轮单侧面加工理论研究结论，在五坐标加工中心上，成功地加工出了空间凸轮，并应用三坐标钡l量机对其进行了廓面检测和误差计算。实验结果表明，空间凸轮单侧面加工工艺原理正确、经济可行。证明了本文所提出的理论的正确性，具有重要的理论意义和实际应用价值。