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齒輪出現在公元前300年左右。起初工業用齒輪是木質的，公元前約100年期間，由軟金屬(如青銅)制造、結構復雜的齒輪得以成功開發，可由出現在公元前約80年的Antikythera(安提基瑟拉機構)裝置中得到證實。在古代，齒輪已經得到多種應用。雖然鐵用來工具有相當長的時間，但只有到了工業革命時期，切削或成形加工齒輪齒形的方法才得到發展并普及。鑄鐵齒輪相比木質齒輪有了很大的改進和提高，但是由于早期鑄鐵齒輪的精度很低，以至于不值得對其進行測量。
隨著1800年蒸汽機出現，齒輪有了極大發展。用于泵、車輛、船舶及鐵路等的各種機器都很快發展并普及，電也變得重要了。機器在高速運轉下才能夠經濟地工作，軸承的發明推動了更高的轉速。低質量的齒輪已經不能滿足高轉速，幸運的是這時金屬切削機床同時出現。在工業革命初期出現了滾齒，接著插齒機床于1900年左右開發出來，它能夠切削加工出更好的齒面。
隨后專門從事生產齒輪的專業齒輪公司，如1915年成立的ZF公司。但是當時仍然沒有令人滿意的機加工裝備和檢測儀器。這些專業齒輪公司承擔了未來的發展重任，1922年瑞士發明了基于沿基圓展開形成漸開線齒面原理的測量方法。
固定基圓盤結構的漸開線測量儀器于1923年引入到工業界，并獲得巨大成功。于是更多的公司加入到這項業務中，并且建造生產了不同設計方案的類似測量儀器。簡單的機構使這些類型的齒輪檢測儀器非常可靠，但儀器有些參數必須做得非常準確，如基圓盤直徑、直尺的直線性、直線導軌上測頭的位置以及機械傳動記錄圖的放大倍數等。
關于齒輪精度測量的討論始于1920年左右，這些漸開線檢測儀的精度由實物基準來證實確認，使塊漸開線樣板誕生。
這個新找到的、用于檢測精度的方法引起人們去思考所發現的誤差，并極大地促進和提高了齒輪加工制造的能力。1930年后，螺旋齒輪(斜齒輪)開始被地生產出來，并發現可以將它們用于汽車。帶有螺旋角的斜齒輪比直齒輪復雜得多，因此在螺旋齒面的精度和檢測方面產生了新問題。螺旋齒輪導程測量方法發明于1945年左右，正弦尺圓盤機構的基圓漸開線檢查儀的出現使螺旋齒輪齒面導程的檢測成為可能。直尺借助于正弦尺圓盤機構移動，測頭沿齒輪齒面螺旋線上下移動并進行測量。導程完全正確的齒面在誤差圖上顯示出一條平行直線，這與正確的漸開線在誤差圖上所示類似。然而很難準確調整正弦尺圓盤機構，只有依靠使用已知螺旋角大小的導程樣板來進行調試，才有可能達到精度要求，這就誕生了導程實物基準。這些導程樣板的齒寬較長而螺旋角各不相同，對這些儀器的相應機構進行機械調整，使其測量結果能正確顯示導程樣板的已知螺旋角。
成功用于螺旋角測量的正弦尺圓盤機構設計教會了工程師們采用類似方案來解決漸開齒形的檢測問題。為了正確地檢測漸開線齒廓，貴州齒輪測量儀，儀器基圓盤與被測齒輪要一一對應，其直徑必須與被測齒輪的基圓直徑相等。工程師們從正弦尺圓盤機構中得到啟示，將該機械方案融入到具有變基圓盤結構的齒輪儀器設計中。由二級正弦尺圓盤和杠桿組成的系統可以比較儀器所采用基圓的尺寸和正確數值間的差異，并進行相應補償修正。自1960年起，工業上開始普遍采用同時具有可變基圓和螺旋導程這兩種測量功能的齒輪測量儀器。
如同螺旋導程測量時出現了機構調整問題一樣，對于變基圓機構而言也出現了類似的問題，這就需要一個已知齒廓精度的漸開線實物基準。這些漸開線樣板有一個較大的模數，使機構在變化的總行程中能夠實現機構的準確調整。這些基準與導程樣板一起，共同構建了齒輪精度的基礎。實物基準有許多不同的設計方案用于標定，格里森齒輪測量儀，并使用至今。
從1920-1930年間，多個國家的政府及其國家計量機構開始關注齒輪實物基準;1960年后，由于齒輪量儀的標定取決于實物基準，其重要性得到越來越多的關注和重視。國家實物基準的開發是為了準確的測量，也是為了不同國家計量機構之間進行比對。
專用于周節(齒距)和跳動(徑向跳動、偏心)檢測的測量儀器于1935年左右開始出現。當時已開發有齒距樣板，用于齒輪測量儀的直接比對測量和儀器精度標定。
那時電子學正處于更新換代時期且發展很快，分度和跳動變量的測量被集成于齒輪漸開線和導程測量儀器中，具有這些完整測量功能的齒輪測量儀器于1975年開始占領市場。檢測結果由直接記錄誤差圖的方式發展為利用電子方式將測頭探針和繪圖儀連接起來并打印繪制出測量結果圖。但是這些儀器難于操作，它們代表了在CNC齒輪測量機成為通用測量平臺前齒輪測量儀器發展的后階段。
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它采用嚙合滾動式綜合測量法，把齒輪作為一個回轉運動的傳動元件，在理論安裝中心距下，和測量齒輪嚙合滾動，測量其綜合偏差。綜合測量又分為齒輪單面嚙合測量，齒輪測量儀公差測量儀，用以檢測齒輪的切向綜合偏差和單齒切向綜合偏差；以及齒輪雙面嚙合測量，用以檢測齒輪的徑向綜合偏差和單齒徑向綜合偏差。為了更有效地發揮齒輪雙面嚙合測量技術的質量監控作用，增加了偏差的頻譜分析測量項目;近年來還從徑向綜合偏差中分解出徑向綜合螺旋角偏差和徑向綜合齒向錐度偏差。這是齒輪徑向綜合測量技術中的一個新發展。運動偏差測量的優點是測量速度快，適合批量產品的質量終檢，便于對齒輪加工工藝過程進行及時監控。儀器可借助于標準元件（如標準齒輪）進行校驗，實現基準的傳遞。上述兩項測量技術基于傳統的齒輪精度理論，然而隨著對齒輪質量檢測要求的不斷增加和提高，這些傳統的齒輪測量技術也在不斷細化、豐富、更新、提高。
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