小模数齿轮是应用于仪器仪表等领域的一种重要的运动、传动件。随着科学技术的发展,小模数齿轮的尺寸越来越小,而精度要求却越来越高,对小模数齿轮的测量提出新挑战。目前我国在小模数齿轮的精密测量上缺乏可靠有效的测量手段,难以满足生产需求。　　 为此,鉴于齿轮单面啮合测量方法在齿轮质量控制中的突出优点,针对小模数齿轮的特点,研究了一种新型齿轮单面啮合测量原理,研制了一台新型小模数齿轮单面啮合测量仪,能实现小模数齿轮传动误差的精密测量。主要研究内容包括:　　 (1)测量原理研究。在现有经典单面啮合测量原理基础上,研究了新型齿轮单面啮合测量原理及其优点,探讨了实现该新型测量原理的关键技术:双电机同步驱动技术、微角位移的精密测量和微小齿轮的装夹和定位,为小模数齿轮单面啮合测量装置的研制提供了理论依据。论述了仪器设计的总体思路,确定了仪器构成及总体结构布局。　　 (2)机械主机设计。针对小模数齿轮的特点,仪器采用立式结构,设计了仪器机械主机,包括:精密轴系、微角位移测量装置、上顶尖部件、测量齿轮立柱、底座。精密轴系采用密珠轴承轴系,实现了测量齿轮轴系与被测齿轮轴系的精密回转；微角位移测量装置包括弹簧机构、位移传感器系统、摆动悬臂、旋转圆盘等,弹簧机构保证两齿轮在测量过程中始终单面啮合,位移传感器实现微小位移量的非接触式测量；上顶尖部件由上顶尖机构和上顶尖立柱组成,上顶尖采用平行簧片支撑结构,实现了微小齿轮的灵活微动；立柱和底座等用于零部件的支承和定位。为让仪器外形美观大方,便于用户使用,设计了仪器工作平台。　　 (3)测控系统设计。设计了伺服控制系统和数据采集系统,包括光栅系统、位移传感器、电机等器件的选型,控制面板的设计、测量信号采样处理等。伺服闭环控制系统实现了双电机的同步驱动,集流环避免了传感器输出信号线绕线,等角度采样和直接细分计数法进行了圆光栅传感器的信号处理。　　 (4)分析了机械系统、标准量、信号处理与算法三方面误差对测量结果的影响及测量不确定度。在研制的小模数齿轮单面啮合测量仪样机上,进行了仪器的机械精度检定、位移传感器标定、功能及重复性实验。