小模数齿轮通常指模数小于1mm的齿轮,在IT、电子机械、仪器仪表等领域中得到广泛应用。作为关键的运动传动件,其质量直接影响到主机的运动精度、噪声、寿命等,因此,实现对小模数齿轮的高精度测量是保证主机质量的一个重要方面。目前,小模数齿轮测量的主要方法有双面啮合测量、基于视觉检测的非接触测量和采用微型测头的坐标测量。齿轮双面啮合测量过程与齿轮使用状态不符,又受测量力的限制,难以满足小模数齿轮的生产要求。视觉测量只适合薄片直齿轮,测量精度严重依赖系统标定精度和光学系统的精度,提高测量精度是该方法的关键。采用微型测头测量小模数齿轮,操作过程较困难,稍有不慎易碰撞损坏测头,且测量效率有待提高。　　 齿轮单面啮合测量在中模数齿轮测量中得到广泛应用,但在小模数齿轮测量中因一系列技术问题而未能成功应用。本文针对小模数齿轮齿槽小、刚度小、惯性小、受力易变形等特点,提出了一种测量新原理并研制出测量机。主要研究工作如下:　　 (1)在分析传统齿轮单面啮合测量原理的基础上,提出了“双向驱动”式小模数齿轮单面啮合测量新原理,探讨了与此相关几个基本问题。　　 (2)基于测量新原理,完成了总体方案、机械结构和测控系统设计,研制出小模数齿轮单面啮合测量机。机械主机包括床身、精密轴系、导轨和立柱等。测控系统包括测量系统、驱动系统和测控软件。测控软件包括伺服系统控制模块、板卡驱动模块、数据采集与处理模块、数字滤波模块和系统管理模块。功能上实现双电机的同步驱动控制、信号的采集与处理、误差实时显示、结果保存以及报表打印等功能。该测量机能实现小模数齿轮切向综合总偏差、一齿切向综合偏差、齿距累计总偏差、一齿齿距偏差和偏心误差的测量。　　 (3)研究了测量机的关键技术:在偏差耦合控制方式下采用PID控制算法实现双电机同步驱动；采用上顶尖平行簧片机构和微位移测量装置实现小模数齿轮微转角的非接触式测量；压簧的动力学分析为压簧的选择提供理论依据,能实现测量机的稳定测量；HHT变换在数字滤波中的应用,有效的剔除噪声,提高齿轮偏差的提取精度。　　 (4)从机械主机误差、标准量误差、电气系统误差三方面,分析了测量机的测量不确定度,确定了仪器能测齿轮精度的最高等级。　　 (5)对测量机进行了实验研究,包括机械系统主机精度检定、功能实验和重复性实验。实验结果表明:提出的小模数齿轮单面啮合测量新原理是正确可行、研制的测量机能实现小模数齿轮的单啮综合误差测量。