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北交大互换性实验指导书 互换性与测量技术课程实验指导书主撰人代伟业、余庆玲审核人李连进北京交通大学海滨学院机械与电气工程系1前前言1.实验总体目标实验是本课程教学的重要组成部分。 通过实验，可以使学生加深对几何量测量基础知识的理解，能根据不同精度要求正确选择计量器具，完成对简单零件几何量的测量。 这一方面培养了学生的基本实验技能和动手能力，同时巩固了课上所学的理论知识，为几何量精度设计打下一个良好的基础。 2.适用专业年级本实验适用于机械工程及自动化专业使用。 3.先修课程机械制图、金工实习等相关课程。 4.实验课时分配实验项目实验要求实验类型每组人数实验学时实验1减速器拆装及齿轮公法线测量实验必做综合性22实验2形位误差测量实验必做综合性22实验3齿轮齿圈径向跳动测量实验必做综合性22实验4立光测塞规直径实验必做综合性225.实验环境为保证测量精度，本实验课要求在恒温、恒湿的环境中进行，温度在200.5。 同时注意防尘、防振动。 6.本实验的重点、难点及教学方法建议本实验的重点是学生正确地理解测量误差的概念，以及根据不同测量项目正确选择测量工具，并分析测量误差产生的原因，找到减小测量误差的措施。 实验的难点是如何正确选择测量工具。 建议学生在独立或两人合作完成每个实验后，能对不同的测量项目选择合适的量具、不同测量方法进行测量，通过认真比较，分析影响测量精度的因素，正确理解测量误差等相关概念。 2目目录实验守则3实验一减速器拆装及齿轮公法线测量实验4实验二形位误差测量实验11实验三齿轮齿圈径向跳动测量实验15实验四立光测塞规直径实验203实验守则为了使学生在实验中能注意爱护仪器设备，掌握正确的实验方法和认真地进行实验操作，保证和提高实验质量，特制定本守则。 1.上课前学生必须对实验内容进行充分预习，了解本次实验的目的、要求和测量原理。 2.按预约时间到达实验室。 入室前，掸去衣帽上的灰尘。 除与本次实验有关的书籍和文具外，其他物品不得带入室内。 3.凡与本次实验无关的仪器设备等均不得动用和触摸。 4.开始做实验之前，应在教师的指导下，对照量具量仪，了解它们的结构、调整和使用方法。 5.做实验时，必须经老师同意后方可使用仪器。 实验中要严肃认真，按规定的实验步骤进行操作，记录数据。 操作要仔细，切勿用手触摸仪器的工作表面和光学镜片。 6.必须爱护仪器设备，遵守操作规程，严禁乱动、乱拆。 如有损坏丢失，必须立即报告指导老师，由实验室酌情处理。 因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者，需按规定进行赔偿。 7.实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。 实验室内不得大声喧哗，注意保持整洁和肃静。 8.实验做完后，需先经指导老师审查数据并签字，然后再将仪器设备按原样完毕，搞好实验室卫生，经老师允许后方可离去。 9.学生必须认真写好实验报告，在实验结束的一周内交给老师批阅以备考核。 4实验一减速器拆装及齿轮公法线测量实验 一、实验目的 1、了解减速器的结构、作用和工作原理。 2、观察齿轮的轴向固定方式及安装顺序。 3、了解轴承的组合设计方法、固定方法和拆卸方法。 4、了解减速器各个零件和附件的名称、作用、形状位置及相互间装配关系。 5、熟悉齿轮公法线长度偏差及其变动量的测量方法和测量工具的使用。 6、了解公法线长度偏差和功法线变动量的区别。 二、实验设备 1、二级圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器（选作）。 2、工具游标卡尺、公法线千分尺等。 三、实验步骤与内容 1、拆卸装配工艺训练1）拧下凸缘及轴承旁联结螺栓，拆下定位销，把上箱体取下。 2）逐级按顺序取下各轴部装件，了解齿轮，轴承等各两件的安装、拆卸、固定、调整方法（包括与之相配合的轴承盖结构、挡油盘、调整垫片）。 3）拆卸各个附件并了解其作用。 4）待实验完成后相反顺序装配。 2、技术测量统计训练1）测量螺栓参数地脚螺栓，轴承盘螺栓，凸缘螺栓，观察窗螺栓等。 2）测量齿轮参数，齿宽，中心距，齿数等。 3）测量并列出所有标准间明细表螺栓，轴承，键，销等。 4）测量齿轮公法线长度集偏差。 3、结构设计训练绘出减速器传动简图。 四、齿轮公法线长度偏差及其变动量的测量方法如图1所示，用公法线千分尺的两个测量屏幕跨N个齿与异面齿侧中部相切，此时公法线千分尺上的读数即为该公法线的实际长度，逐齿整圈测量就可得到该齿轮的所有公法线的实际长度值，则图1公法线千分尺F W的大小反映了齿轮运动偏心的大小，它将影响齿轮传递运动的准确性。 标准中规定了相应的公差F W，用以限制F W。 取齿圈六等分处测量得到的公法线长度，取其平均值为公法线平均长度W平均，其与公称长度W公称之差即为公法线平均长度偏差E WE W=W平均-W公称E W反映了齿厚的大小，为了保证齿轮在传动中获得必要的齿侧间隙，标准中规定了5公法线平均长度的上偏差E WS和下偏差E Wi。 对外齿轮Ews=E SS?cos a-0.72Fr?sin aE Wi=E Sicos a+0.72F rsina式中E SS一齿厚上偏差E Si一齿厚下偏差F r一齿圈径向跳动公差a一齿形角直齿圆柱齿轮公法线公称长度W公称可按下式计算式中m被测齿轮齿数a齿形角z被测齿轮齿数变位系数跨齿数按下式确定式中a齿形角z被测齿轮齿数当a=20，x=0时则=m1.476(2n-1)+0.014zW公称n=0.111z+0.5（取整数）一个合格的齿轮应是F wF wE w1E wE wa6北京交通大学海滨学院实验报告学院（系）名称姓名学号专业班级实验项目实验一减速器拆装及齿轮公法线测量实验1课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见教师签字成绩实验内容1.减速器类型及型号类型型号标牌上的传动比i=2减速器传动简图73.记录减速器参数及结果二级圆柱齿轮减速器蜗杆减速器序号参数名称高速级低速级1小齿轮数Z 1、Z3蜗杆头数Z12大齿轮数Z 2、Z4蜗杆头数Z23小齿轮螺旋角方向蜗杆螺旋升角方向4大齿轮螺旋角方向蜗杆螺旋角方向5小齿轮齿宽b1蜗轮齿宽b26大齿轮齿宽b2蜗杆螺旋工作长度7中心距a蜗杆顶圆直径d a18小齿轮顶圆直径d a 1、d a3蜗杆顶圆直径d a39大齿轮顶圆直径d a 2、d a4蜗杆齿全高h110小齿轮齿全高h 1、h3蜗杆齿全高h211大齿轮齿全高h 2、h4轴的中心高h12轴的中心高输入轴外深端直径13输出轴外深端直径输出轴外深端键槽宽14输出轴外深端键槽宽输出轴外深端直径1?轴承型号输出轴外深端键槽宽16传动比i 12、i34蜗杆轴承型号17总传动比i涡轮轴承型号18法面模数m n传动比i=19螺旋角模数m=20分度圆直径d蜗杆分度圆直径d121总体尺寸（长?宽?高）蜗轮分度圆直径d222蜗杆特性系数q23蜗杆螺旋升角2425总体尺寸=（长?宽?高）4标准件列表序号名称数量规格材料123456788北京交通大学海滨学院实验报告学院（系）名称姓名学号专业班级实验项目实验一减速器拆装及齿轮公法线测量实验2课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见教师签字成绩实验内容使用仪器名称器测量范围mm示表分度值mm测量示意图（图中应标出Ews Ewi）被测齿轮的标注模数m=mm，齿数z=齿形角=公法线的跨齿数n=公法线公称长度W公称=mm测量记录在圆周上六个等距测得公法线长度（mm）测量结果测得公法线长度的平均值W=mm平均公法线长度的偏差E w=mm公法线长度的变动量Fw=mm W1W2W3W4W5W6根据齿轮的精度等级查得公差和偏差值（mm）公法线平均长度上偏差E wi=公法线平均长度下偏差审阅日期E wi=公法线长度变动公差F w=适用性结论E wF w9思考题回答10实验二形位误差测量实验一实验目的 1、了解平行度误差和垂直度误差的一般测量原理及测量方法。 2、熟悉几种常用设备的使用。 3、了解模拟法体现基准的方法，并了解它们的应用条件。 二使用仪器及设备平板、方箱、表架、千分表等。 三测量原理（一）平行度误差的测量平行度误差有平面对平面，直线对平面，平面对直线及直线对直线共四种类型。 在评定时用作基准的直线或平面应是理想的几何直线或平面，且在确定基准的理想形状的位置时应符合最小条件。 实际测量时可用模拟法来体现基准的理想形状和位置。 如图1是用平板的表面来模拟基准平面，用打表法测出被测面对平板表面的高度的最大变动量，（即指示表的最大变动量）就是被测面的平行度误差。 当被测要素是孔的轴线时，则在孔中插上心轴，如图2。 用打表法测出a、b两点的高度差。 就可求得被测要素的平行度误差值（即）。 若被测元素和基准要素都是孔的轴线，此时基准和被测要素都可以用心轴来体现，如图3。 在L长上测出a1及a2的大小，就可求得被测要素的平行度误差。 图1图2图3以上测量方法的应用条件是 （1）工作基准平面与平板表面能稳定接触，心轴与内孔能稳定接触。 （2）平板表面及心轴的形状误差都要比被测件的平行度公差值小得多。 （二）垂直度误差的测量垂直度误差有平面对平面，直线对直线，平面对直线及直线对直线四种类型。 在评定时，作基准的直线或平面应该是理想的几何直线或平面，且在确定基准的理想形状的位置时应符合最小条件。 实际测量时也经常用模拟法来体现基准的理想形状和位置，而且还常用方箱或角尺最基准转换，将垂直度的测量转换成平行度的测量。 如图 4、图5所示。 11图4图5这时的应用条件用满足（一）中所述的两个条件外，还应注意测量基准的转换问题。 此时角尺或方箱的精度都将影响测量结果。 四实验步骤学生根据被测件的要求及现有的仪器设备自己拟定测量步骤。 思考题1.你选用的测量方法产生测量误差的因素有哪些？2.用模拟法来体现基准面或线时，对模拟表面或直线应提出什么要求？为什么都要求稳定的接触？3.你所测量的平行度误差和垂直度误差中，哪一项包含了被测表面的形状误差影响？12北京交通大学海滨学院实验报告学院（系）名称姓名学号专业班级实验项目实验二形位误差测量实验课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见教师签字成绩实验内容思考题 1、你选用的测量方法产生测量误差的因素有哪些？ 2、用模拟法来体现基准面或线时，对模拟表面或直线应该提出什么要求？为什么都要求稳定的接触？ 3、你所测量的平行度误差和垂直度误差中，那一项包含了被测表面形状误差影响？测量时使用的设备 1、 2、 3、 4、被测工件的名称测量示意图 一、平行度误差的测量单位（mm）被测量测量值平行度误差平行度公差适用性结论最大值最小值差值13 二、垂直度误差的测量单位（mm）被测量测量值垂直度误差垂直度公差适用性结论最大值最小值差值思考题回答14实验三齿轮齿圈径向跳动测量 一、实验目的 1、熟悉齿圈径向跳动测量方法 2、了解齿圈径向跳动对齿轮传动的影响 二、仪器说明齿圈径向跳动检查仪如图所示图1齿圈径向跳动检查仪1.立柱2.指示表3.微调手轮4.提起指示表扳手5.指示表支架6.调节螺母7.8.顶针9.顶针锁紧螺钉10.顶针架锁紧螺钉11.底座12.顶针架滑板13.移动滑板旋钮14.顶针架15.提升小按钮 三、测量方法齿圈径向跳动误差是指在齿轮一转范围内，侧头在齿槽内或齿轮上与高中部双面接触，侧头相对于齿轮轴线的最大变动量，如图2所示。 图2测量原理为了是测头在被测齿轮的分度圆附近与齿面接触，仪器备有多种测量头，测量时应根据被测齿轮的模数选择合适的测头，以保证侧头在齿高中部双面接触。 此外，仪器还被备有两只杠杆，外接触公干和内接触杠杆。 外接触杠杆成直角三形，用于测量圆锥齿轮的齿圈径向跳动和端面圆跳动。 内接触杠杆成直线形，用于测量内齿轮齿圈径向跳动和孔的径向圆跳动。 15 四、测量步骤 （1）根据被测齿轮的模数，选择适当的球星侧头装入指示表10的测量杆下端。 （2）将被测齿轮和心轴装在仪器的两顶尖之间，拧紧顶尖座锁紧手轮5和顶尖锁紧手柄6。 （3）旋转手轮3，调整滑板2位置，使球形测量头位于齿宽中部。 借升降螺母7和提升手柄9，使指示表下降，直至测头伸入齿槽内且与齿面接触。 调整指示表10，使其指针压缩约1-2圈，拧紧表架后面的紧固旋钮。 （4）球形测头伸入齿槽最下方即可读数，每测完一齿，抬起提升手柄9，使球形测头离开齿面，转动心轴使被测齿轮转过一齿，放下提升手柄，则测头进入第二个齿槽与齿面接触，依次逐齿测量一周并记录指示表读数。 一周内指示表的最大变动量即为该被测齿轮的齿圈径向跳动误差Fr。 （5）根据齿轮的技术要求，查出齿径向跳动公差Fr，判断被测齿轮的合格性。 F r的大小主要反映了齿轮的几何偏心，它将影响齿轮传递运动的准确性。 该项指标的合格条件是。 思考题 （1）为什么测量齿圈径向跳动时，要根据齿轮的模数不同，选用不同直径的球形测头？ （2）测量F r有何意义？16北京交通大学海滨学院实验报告学院（系）名称姓名学号专业班级实验项目实验三齿轮齿圈径向跳动测量课程名称课程代码实验时间实验地点批改意见教师签字成绩实验内容思考题 （1）为什么测量齿圈径向跳动时，要根据齿轮的模数不同，选用不同直径的球形测头？ （2）测量F r有何意义？17使用仪器名称百分表分度值mm可测齿轮的模数从到mm仪器预计之间的最大距离为mm测量示意图（应标出F r的部位）被测齿轮标注齿轮号码；齿数z=；模数m=mm齿形角=；分度圆直径=mm测量记录齿序百分表读数（mm）齿序百分表读数（mm）齿序百分表读数（mm）11325测量结果（mm）齿轮齿圈径向跳动Fr=21426315274162851729根据规定查得齿圈径向跳动的公差Fr=61830719318203292133适用性结论102234112335122436思考题回答18实验四立光测塞规直径实验 一、实验目的1了解立式光学计的墓本工作原理及应用场合。 2了解相对测量方法。 3练习量块的使用。 二、实验内容1.用立式光学计侧量塞规直径。 2根据测量结果，按国家标准GB195一81光滑极限量规查出被测塞规的尺寸公差作出适用性结论。 三、立式光学计的一般介绍立式光学计是一种应用较普遍的长度测量仪器，如图1所示，它是利用光学杠杆放大原理制成的情密量仪测量精度比机械比较高，它主要用于测量精密的外尺寸及用来检定5等和3级量块。 图1立式光学计外形1底座2螺母3直臂 4、8紧固螺钉5支柱6直角光管7调节凸轮9拨叉10测头11工作台仪器的刻度值0.001mm标尺的指示范围土0.1mm仪器的侧量范围0180mm仪器的测量极限误差（0.5+L100）um（其中L为被测尺寸以mm计）仪器的外形结构如上图所示。 四、仪器的使用与调整1测量头的选择测头有球形、平面形和刀口形三种.根据被侧琴件表面的几何形状来选择。 使测头与被侧表面尽是满足点接触。 所以测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头，测量球面工件时.选用平面形测头，测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形侧头。 2工作台的调整测量时是以工作台面作为基准面，因此台面应与测量头的移动方向19垂直。 可用工作台调整蜂丝12来调整（此调整事先已调好，请同学勿动工作台调整螺丝12）。 3调整零点A将已选好的量块组下测量面置于工作台13上（注意勿使量块挪动，防止损伤量块的测量面）并使一起的测量头15对准上测量面的中点。 B粗调节旋松锁紧螺丝8，转动调节