螺旋锥齿轮是传递相交轴或相错轴的运动和动力的重要零件。它具有重合度大，承载能力强，传动平稳，噪音小等优点，被广泛应用于汽车、飞机、机床、拖拉机等工业产品中。传统的螺旋锥齿轮采用近似齿形代替球面渐开线齿形，以获得较为简单的加工制造方法。由于采用了近似齿形，就造成了瞬时传动比不能保持恒定和任意瞬时齿面啮合都为点接触等问题。因此，需要对齿轮进行修整，以及对齿轮加工机床进行调整使齿轮加工后能够正确啮合。本文提出了一种新型切齿方法——球面渐开线齿形产形线切齿法，从齿面的原始理论形成方法入手研究齿轮设计和加工问题，可以加工得到具有球面渐开线齿形的螺旋锥齿轮。具有球面渐开线齿形的螺旋锥齿轮齿面没有原理误差，可以提高齿面精度。共轭的球面渐开线齿形齿面使齿轮能够互换，降低使用成本。产形线形状和其形成方法简单，故切齿刀具简单，可以使用现有的锯片铣刀来加工。产形线切齿法所需的机床运动简单，故切齿机床及数控系统简单，可以降低齿轮加工制造的成本。本文主要完成了以下几方面的内容：（1）系统地论述了螺旋锥齿轮设计及加工技术的发展和研究现状，概述了传统的螺旋锥齿轮齿制和加工方法，介绍了格里森螺旋锥齿轮的加工原理和方法，阐明了论文的主要研究内容和意义。（2）论述了球面渐开线螺旋锥齿轮产形线切齿法理论，阐述了球面渐开线的形成原理及其极坐标表达；论述了圆锥螺旋渐开面和圆锥圆弧渐开面的展成原理，以及作为齿面发生线的产形线的选择和形成原理。根据产形线切齿方法，研究了球面渐开线斜直齿螺旋锥齿轮的加工方法，确定了其加工所需的运动，并推导了加工的运动方程式。（3）对球面渐开线螺旋锥齿轮加工机床进行了结构设计。根据产形线切齿法和球面渐开线螺旋锥齿轮加工所需的运动，利用现有的数控铣床，对其主轴进行改造，增加主轴角度回转调整机构，并在铣床工作台上加装一个数控水平回转工作台和一个数控可倾回转工作台。加工时实现对一个直线运动和两个旋转运动的联动控制，保证加工出正确的球面渐开线斜直齿螺旋锥齿轮。利用CATIA三维建模软件对机床进行了建模，然后利用ADAMS软件对机床的加工运动进行了仿真，检验机床各零部件在运动过程中是否干涉，改进了加工方案并确定了机床的加工行程。对在原有机床基础上加装改造的部分，尤其是主轴角度回转调整部件，利用ANSYS Workbench有限元分析软件对其进行了静力学分析和模态分析，结果表明其能满足工况需要，从而保证了机床的安全、稳定运行。（4）设计了一对球面渐开线斜直齿螺旋锥齿轮，根据产形线切齿法理论和推导的运动公式，计算该对齿轮加工的坐标和参数，然后根据这些坐标和参数编写了数控加工代码。然后在切齿机床上利用尼龙材料进行了切齿试验，切削出了具有球面渐开线齿形的斜直齿螺旋锥齿轮。切齿试验表明，产形线切齿法能够切削得到具有球面渐开线齿形的螺旋锥齿轮，齿轮能够实现正确啮合传动。切齿机床与现有的螺旋锥齿轮加工机床相比，运动、结构和切齿大大简化，切齿刀具也非常简单。切齿机床工作性能稳定，运行状态良好。