浅谈游标卡尺的测量误差论文.doc

浅谈游标卡尺的测量误差 邓 莎摘要：文章阐述了游标卡尺的测量误差，以及分析产生测量误差的原因。关键词：游标卡尺 测量误差 受力分析 阿贝误差 基准面 测量结果游标量具是机械制造业中应用十分广泛的量具，可测量内外尺寸、高度、深度以及齿厚等。游标量具按用途分一般有游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺和齿厚游标卡尺等。在此，我们主要谈谈游标卡尺。一. 游标卡尺的结构及缺陷。游标卡尺按外形分为三用卡尺、二用卡尺、双面卡尺、单面卡尺、无视卡尺、大尺寸卡尺、带表卡尺和电子卡尺。主要由尺身、尺框和内外量卡构成，尺身的主尺刻度为毫米整数，是利用尺身刻线间距与游标刻线间距差来进行小数读数。游标卡尺的精度不同，游标分度值也就不同。为了操作方便，游标卡尺尺身与尺框之间配合为间隙配合，它们在结构上存在共同的缺点：1、 因游标刻线面与主尺刻线面有一定的距离，易产生视差。而且游标卡尺本来存在阿贝误差。2、 没有稳定测量力的装置，操作者用力不同，会使测量结果因测量力的不同而不同。3、 尺身、尺框间隙配合量大小直接影响测量结果的精度。 二. 游标卡尺的测量误差：首先，游标卡尺的测量误差除了刻线误差外，尚有游标卡尺受力使尺框发生倾斜所引起的示值误差。游标卡尺在测量时的受力状态。如图11图11卡尺受力状况在用游标卡尺进行测量时，夹在尺身和尺框量爪之间的被测量力与千分尺的不同，卡尺没有控制测量力的装置，它将随着使用者的不同而有所差异。现分析卡尺尺框受力情况，如图1-2图12设： P测量力； Q推力；R摩擦力； W弹簧片压力；W1 ,W2尺身对尺框的反作用力；f摩擦系数。W= W1 +W2 (1) Q=P+R (2)R=2Wf（双面受摩擦） (3)Qh+Wa+R/2*h=PH+ W1b +W2c (4)当尺框将要发生倾斜时W1 0W2 0W=,W2将（2）（3）代入（4）得P0=R*(2hf+a+hf)/2f(H-h)2.7R式中：P0为临界最大测力；H取40；h取6.5；a取23.5；f取0.15；h取15.一般P2R或Q3R其中摩擦力R值不能过小，因为由上式可知，当R很小时，测量力P及手推力Q均很小，此时在测量时量爪是否接触工件，人不易感觉。总之，这个摩擦力的大小将受到尺身与尺框的相互作用情况的影响。使用卡尺时可以通过紧固螺钉调节簧片压力来调整摩擦力R值的大小，由于弹簧的作用将在尺身与尺框之间产生摩擦力，但弹簧力不能过大或过小，当弹簧力很小时，摩擦力较小，尺框容易移动，但同时力偶距也很小，不利于操作者使用，也影响读数值稳定性。所以在检定游标卡尺时应按CB1214要求调整弹簧的压力，调整合适的摩擦力大小。如果在使用卡尺时，公式Q3R的条件不满足，尺框将会倾斜。因为卡尺在结构上没有遵守“被测长度应放在作为标准尺的刻度延长线上”的阿贝原理，所以尺框倾斜对卡尺示值误差的影响L倾是较大的。如图：13图13式中：尺框与尺身宽度方向配合间隙；L1尺框与尺身配合长度。例如，对测量范围150毫米卡尺，h=40毫米，=0.1毫米，L1=53.5毫则L倾=0.075毫米。这个误差是较大的。 量爪平面度误差将直接反映在测量结果中，通常规定两个量爪的平面度公差相等，因此由它引起的测量误差为X3= =0.0028,式中为 量爪的平面度公差：0.002mm。两量爪测量面的平行度误差也直接反映在测量结果中，它通常以两量爪测量面闭合时的最大间隙作为度量，由此引起的测量误差为X4=，式中为两量爪测量面闭合后的最大间隙，允差为0.06mm.测量力引起的变形产生的误差。如图14。测量力的作用将使定尺尺身和两个量爪产生弯曲变形，这种变形将直接影响测量结果，根据力学原理，尺身的变形为量爪的变形为图14弯曲变形与测量误差式中P=26N为测量力，这里取P=6N；为材料的弹性量；I1，I2分别为尺身和量爪的惯性距；H1=48mm为量爪端部到尺身中心线的距离；l为测量长度。为简化计算，取I1=，其中t=3mm为尺身断面的厚度，W=16mm为尺身断面的宽度，如此。有测量力引起的变形产生的测量误差为： 最大量程t=150mm的最大误差为X5m=0.0117mm。三结论 由此可知，游标卡尺主尺与游标的刻线间距差等于分度值，其读数精度的提高仅仅是利用游标原理，而且游标卡尺没有测力控制装置，测力的大小由手的推力或是使尺框微动米推动控制，都带有主观性，很难达到统一的要求。因此造成游标卡尺固有的测量误差，所以在使用游标卡尺时，应使被测工件尽量靠近尺身和使尺框不产生倾斜，以免引起较大的测量误差。还可以通过提高游标卡尺的制造精度及减小配合和配合间隙等方法来改善。同时还要定期对使用中的游标卡尺进行检定，养成正确的使用方法，以保证它的测量精度。参考文献：【1】CB1214中华人民共和国国家标准游标卡