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机械制造综合训练-(测量技术基础部分实验指导书) 作者： 日期：2 机 械 制 造 综 合 训 练 测量技术基础部分实验指导书绍兴文理学院 二一五年三月 为了使实验项目名称更具体、更严谨，本课程实验分为四部分， 具体如下： 第一部分 光滑工件（孔轴）的测量 实验一光滑工件轴径尺寸的测量 实验三孔径尺寸和圆度误差的测量 第二部分表面粗糙度的测量 实验二表面粗糙度测量 第三部分 形位误差的测量 实验四 导轨直线度误差的测量 实验五垂直度误差的测量 实验六 圆跳动的测量 第四部分 齿轮精度测量 实验七齿轮齿圈径向跳动的测量 实验八齿轮公法线的测量 实验九齿轮分度圆齿厚偏差的测量 实验十齿轮双面啮合综合测量 以上四部分，根据专业要求的不同选用。 特此更正！注 意 事 项一、学生在上实验课前，应认真阅读实验指导书和实验装置、仪器设备的介绍， 了解实验目的、测量方法、测量步骤和测量结果的处理。 二、学生应按规定时间来做实验。进入实验室后，按要求签名报到。如有特殊情况，必须办理请假手续，并尽快利用空闲时间补做实验。 三、学生在做实验过程中，应该保持良好的学习环境，爱护室内公共卫生，遵守实验室相关规定。 四、在开始实验时，应严格遵守操作规程，听实验指导老师讲解操作全过程后，方可开展实验，使用仪器和量具。填写实验记录要认真仔细，独立完成每项实验的全部测量过程。 五、在实验教学过程中，如发生事故，应停止实验，及时通报，经实验指导老师查明原因，排除故障后，再恢复实验的正常进行。 六、实验完毕，应将使用过的量具、仪器、附件和工件的金属表面擦洗干净，归还原处，主动清理实验现场后，经指导老师认可同意，方可离开实验室。 七、实验报告应在规定的时间内，交给实验指导老师批阅。八、本实验室为开放性实验室，与实验指导老师预约后，可以利用空闲时间开设不作要求的实验，熟悉仪器设备的使用和操作，加深基本概念理解，提高检测动手能力。 目 录实验一光滑工件轴径尺寸的测量. . .1 实验二螺纹参数测量. .6 实验三孔径尺寸和圆度误差的测量. 11 实验四导轨直线度误差测量.14 实验五垂直度误差的测量.19 实验六 圆跳动的测量.21 实验七齿轮齿圈径向跳动测量.24 实验八齿轮公法线测量.27 实验九齿轮分度圆齿厚偏差测量.30 实验十齿轮双面啮合综合测量.33 实验一光滑工件轴径尺寸的测量一、实验内容 在立式光学比较仪或投影立式光学计上，以量块为基准，用比较测量法， 测量光滑极限量规外径尺寸的实际偏差及合格性判断。 二、实验目的 1了解光学比较仪的工作原理和结构。 2熟悉测量技术中常用的度量指标和量块、量规的实际运用。 3掌握光学比较仪的调整步骤和测量方法。 4对测量数据能进行处理，作出正确的判断结论。 三、实验基本原理与方法 1立式光学比较仪概述 立式光学比较仪简称光较仪，也叫立式光学计。其外形结构如图1-1 所示。 它由底座、横臂、光学计管和工作台等部分组成。 图1-1 立式光学比较仪 1-底座；2-立柱；3-横臂紧固螺钉；4-光管；5-测头提升器；6-工作台 7-横臂调节螺母；8-横臂；9-光管细调装置；10-光管紧固螺钉 立式光学比较仪是一种精度较高、结构简单的常用光学仪器。它是以量块 为基准，用比较测量法来测量各种精密工件的外尺寸，也可在0.1mm 范围内作绝对测量，还可用4 等量块作基准，检定5 等（3、4 级）量块。仪器的主要度量指标如下： 分度值 1m 示值范围 100m 测量范围 0-180 m 0-120 m（装投影器时） 示值误差 0.25 m 示值稳定性 0.1 m 测量误差 （0.5+L100）m，式中L 为被测尺寸（以 mm计）。 2光学系统及光管结构原理 光较仪管是利用光射现象产生放大作用（或称光学杠杆放大原理）进行测量的仪器。其光学系统如图 1-2(a)所示图1.2 仪器光学原理图 照明光线经反光镜全反射到棱镜 2，折射照亮分划板左半部的标尺（共 200格，分度值为 1 m）而继续前进，再经直角转向棱镜 3折向物镜 4。由于分划板位于物镜的焦平面上，所以光线经物镜平行射在反射镜 5 上，又由于反射镜正好对着物镜，因此，光线又按原光路系统反射回去，使分划板的标尺成像在分划板的另一半面上。此面中间刻了一条固定指示线，当反射镜 5 处于水平位置时，指标线正好对准标尺线的零刻线，如图 1-2(b)所示。当被测尺寸变动使测杆 6 推动反射镜 5 绕其支点转过某一角度时，则分划板上的标尺将向上（或向下）移动一相应距离 l。此移动量可按标尺刻线移动的格数及符号读出。光学正切杠杆放大原理如图 1-3 所示。图1-3 光学正切杠杆放大原理图s 为被测尺寸变动量，l 为标尺象相应的移动距离。物镜至分划板刻线间的距离f 为物镜焦距，若测杆至反射镜支承之间的距离（即矩臂）为 b，则放大比K 为： 由于角一般比较小，可取 tan22，tan。 四、测量步骤 1用立式光学比较仪测量塞规的通规轴径尺寸 2选择测帽（测量头） 在光较仪的测杆上套上合适的测帽。测帽的工作面有球形、刀刃形和平面形三种，根据被测工件的形状进行选择，须使被测件与测帽的接触面最小，即近于点接触或线接触。本实验被测件为塞规通规，属轴径尺寸测量，应选刀刃形或平面测帽。 3调整反射镜 缓慢拨动测头杠杆提升器，从目镜中能看到标尺像。若此像不清楚，可调整目镜视度环。 4组合量块 按被测塞规的基本尺寸组合量块（参阅有关使用知识，选用量块并研合好）。 5调整工作台测量时是以工作台表面作为基准面，因此要求台面应与测杆移动方向垂直，可用工作台调整螺钉来进行调整。 6调整零位 松开螺钉，转动手轮，使光管处于高低适中的位置后固紧螺钉。使量块组下测量面（工作面）置于工作台中心，并使其上测量面中点对准测头后，按粗调、细调、微调方法调整。 粗调整方法：旋松横臂紧固螺钉（要握住横臂，以防光管突然下坠），转动调节螺母使横臂缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触（注意，勿使量块在测头下挪动，以免划伤量块测量面），在目镜内看到标尺像后，拧紧螺钉。 细调整方法：松开紧固螺钉，徐徐转动细调凸轮手轮，使目镜内的零刻线与固定指标线接近重合，拧紧螺钉。 微调整方法：轻轻按动杠杆提升器，待测头起落几次，零刻线位置稳定后，转动零位调整装置，使直角棱镜摆动一微小角度，让零刻线与固定指标线重合，零位调整完毕。 7检查示值稳定性 按动测头杠杆提升器 2-3次，检查示值稳定性。要求零位不超过 1/10 格，如超出过多，应寻找原因，并重新调整零位（各紧固螺钉应拧紧，但不宜过紧，以免仪器部位变形）。 8按下杠杆提升器，使测头抬起，将量块取下，放置在白软绸布上 9开始进行测量 双手握住被测塞规，放在工作台上进行操作，并在测头下面缓慢地来回移动（注意：要使塞规通规圆柱面的素线始终与工作台平面接触，不许有任何倾斜），记下通过轴径的标尺读数最大值（即读数转折点，注意正负号），即为被测件相对量块尺寸的偏差值。按指定部位（在三个横截面上两个相互垂直的位置）进行测量。把测得数据填入实验记录中并作出合格性结论（即判断是否合格）。 测量结束后，取下被测工件，放上量块组复查零位，其误差不得超过0.5m，否则重新测量。 五、主要仪器设备及耗材 1立式光学比较仪 2量块、光面塞规 3镜头纸、绸布、玻璃盒、无水乙醇 六、思考题 1何谓分度值、刻度间距？它们与放大比的关系如何？ 2示值范围与测量范围有何不同？试举例说明。 请按下列表格填写实验记录：实验一 光滑工件轴径尺寸的测量实验二 螺纹测量实验21 影象法测量螺纹主要参数一、实验目的1. 了解工具显微镜的测量原理及结构特点。2. 熟悉用大型（或小型）工具显微镜测量外螺纹主要参数的方法。二、实验内容用大型或小型工具显微镜测量螺纹塞规的中径、牙型半角和螺距。 三、 测量原理及计量器具说明工具显微镜用于测量螺纹量规、螺纹刀具、齿轮滚刀以及样板等。它分为小型、大型、万能和重型等四种形式。它们的测量精度和测量范围虽各不相同，但基本原理是相似的。下面以大型工具显微镜为例，阐述用影象法测量中径、牙型半角和螺距。图2-1 图2-2图2-1为大型工具显微镜的外形图，它主要由目镜1、工作台5、底座7、支座12、立柱13、悬臂14和千分尺6、10等部分组成。转动手轮11，可使立柱饶支座左右摆动，转动千分尺6和10，可使工作台纵、横向移动，转动手轮8，可使工作台绕轴心线旋转。仪器的光学系统如图2-2所示。由主光源1发出的光经聚光镜2、滤色片3、透镜4、光阑5、反射镜6、透镜7和玻璃工作台8，将被测工件9的轮廓经物镜10、反射棱镜11投射到目镜的焦平面13上，从而在目镜15中观察到放大的轮廓影象。另外，也可用反射光源，照亮被测工件，以工件表面上的反射光线，经物镜10、反射棱镜11投射到目镜的焦平面13上，同样在目镜15中观察到放大的轮廓影象。图2-3a为仪器的目镜外形图，它由玻璃分划板、中央目镜、角度读数目镜、反射镜和手轮等组成。目镜的结构原理如图2-3b所示，从中央目镜可观察到被测工件的轮廓影象和分划板的米字刻线（图2-3c），从角度读数目镜中，可以观察到分划板上003600的度值刻线和固定游标分划板上060的分值刻线（图2-3d）。转动手轮，可使刻有米字刻线和度值刻线的分划板转动，它转过的角度，可从角度读数目镜中读出。当该目镜中固定游标的零刻线与度值刻线的零位对准时，则米字刻线中间虚线AA正好垂直于仪器工作台的纵向移动方向。图2-3四、测量步骤1. 擦净仪器及被测螺纹，将工件小心地安装在两顶尖之间，拧紧顶尖的固紧螺钉（要当心工件掉下砸坏玻璃工作台）。同时，检查工作台圆周刻度是否对准零位。2. 接通电源。3. 用调焦筒（仪器专用附件）调节主光源1（图2），旋转主光源外罩上的三个调节螺钉，直至灯丝位于光轴中央成象清晰，则表示灯丝已位于光轴上并在聚光镜2的焦点上。4. 根据被测螺纹尺寸，从仪器说明书中，查出适宜的光阑直径，然后调好光阑的大小。5. 旋转手轮11（图1），按被测螺纹的螺旋升角，调整立柱13的倾斜度。 6. 调整目镜14、15上的调节环（图2），使米字刻线和度值，分值刻线清晰。松开螺钉15（图1），旋转手柄16，调整仪器的焦距，使被测轮廓影象清晰（若要求严格，可用专用的调焦棒在两顶尖中心线的水平面内调焦）。然后，旋紧螺钉15。7. 测量螺纹主要参数（1） 测量中径螺纹中径d2是指螺纹截成牙凸和牙凹宽度相等并和螺纹轴线同心的假想圆柱面直径。对于单线螺纹，它是中径也等于在轴截面内，沿着与轴线垂直的方向量得的两个相对牙形侧面间的距离。为了使轮廓影象清晰，需将立柱顺着螺旋线方向倾斜一个螺旋升角，其值按下式计算： 式中 p螺纹螺距（mm）；d2螺纹中径理论值(mm)；n螺纹线数。测量时，转动纵向千分尺10和横向千分尺6（图2-1），以移动工作台，使目镜中的AA虚线与螺纹投影牙形的一侧重合（图2-4），记下横向千分尺的第一次读数。然后，将显微镜立柱反向倾斜螺旋升角，转动横向千分尺，使AA虚线与对面牙形轮廓重合（图4），记下横向千分尺第二次读数。两次读数之差，即为螺纹的实际中径。为了消除被测螺纹安装误差的影响，须测和，取两者的平均值作为实际中径： 图 2-4 图2- 5（2） 测量牙型半角螺纹牙型半角是指在螺纹牙形上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。测量时，转动纵向和横向千分尺并调节手轮（图2-3），使目镜中的AA虚线与螺纹投影牙形的某一侧面重合（图2-5）。此时，角度读数目镜中显示的读数，即为该牙侧的半角数值。在角度读数目镜中，当角度读数为时，则表示AA虚线垂直于工作台纵向轴线（图6a）。当AA虚线与被测螺纹牙形边对准时，如图2-6b所示，得该半角的数值为：（右）同理，当AA虚线与被测螺纹牙形另一边对准时，如图6c所示，则得另一半角的数值为：图2-6为了消除被测螺纹的安装误差的影响需分别测出（） 、() 、() 、（），并按下述方式处理：将它们与牙形半角公称值（）比较，则得牙形半角偏差为：为了使轮廓影象清晰，测量牙形半角时，同样要使立柱倾斜一个螺旋升角。（3） 测量螺距螺距P是指相邻两牙在中线上对应两点的轴向距离。测量时，转动纵向和横向千分尺，以移动工作台，利用目镜中的AA虚线与螺纹投影牙形的一侧重合，记下纵向千分尺第一次读数。然后，移动纵向工作台，使牙形纵向移动几个螺距的长度，以同侧牙形与目镜 中的AA虚线重合，记下纵向千分尺第二次 图 2-7读数。两次读数之差，即为n个螺距的实际长度（图2-7）。 为了消除被测螺纹安装误差的影响，同样要测量出。然后，取它们的平均值作为螺纹n个螺距的实际尺寸：n个螺距的累积偏差为： 8. 按图样给定的技术要求，判断被测螺纹塞规的适用性。思 考 题 1. 用影象法测量螺纹时，立柱为什么要倾斜一个螺旋角？ 2. 用工具显微镜测量外螺纹的主要参数时，为什么测量结果要取平均值？实验22 外螺纹中径的测量一、实验目的 熟悉测量外螺纹中径的原理和方法。二、 实验内容1. 用螺纹千分尺测量外螺纹中径。2. 用三针测量外螺纹中径。三、测量原理及计量器具说明1. 用螺纹千分尺测量外螺纹中径 图2-2-1为螺纹千分尺的外形图。它的构造与外径千分尺基本相同，只是在测量砧和测量头上装有特殊的测量头1和2，用它来直接测量外螺纹的中径。螺纹千分尺的分度值为0.01毫米。测量前，用尺寸样板3来调整零位。每对测量头只能测量一定螺距范围内的螺纹，使用时根据被测螺纹的螺距大小，按螺纹千分尺附表来选择，测量时由螺纹千分尺直接读出螺纹中径的实际尺寸。 图 2-2-1 2. 用三针测量外螺纹中径 图2-2-2为用三针测量外螺纹中径的原理图，这是一种间接测量螺纹中径的方法。测量时，将三根精度很高、直径相同的量针放在被测螺纹的牙凹中，用测量外尺寸的计量器具如千分尺、机械比较仪、光较仪、测长仪等测量出尺寸。再根据被测螺纹的螺距、牙形半角和量针直径，计算出螺纹中径。由图2可知： 而 = 将和值代入上式，得：对于公制螺纹，则图2-2-2 为了减少螺纹牙形半角偏差对测量结果的影响，应选择合适的量针直径，该量针与螺纹牙形的切点恰好位于螺纹中径处。此时所选择的量针直径为最佳量针直径。由图2-2-3可知： 对于公制螺纹，则 在实际工作中，如果成套的三针中没有所需的最佳量针直径时，可选择与最佳量针直径相近的三针来测量。 量针的精度分成0级和1级两种：0级用于测量中径公差为48m的螺纹塞规；1级用于测量中径公差大于8m的螺纹塞规或螺纹工件。 测量M值所用的计量器具的种类很多，通常根据工件的精度要求来选择。本实验采用杠千分尺来测量（见图4）。杠杆千分尺的测量范围有025，2550，5075，75100mm 图2-2-3 图2-2-4四种，分度值为0.002mm。它有一个活动量砧1，其移动量由指示表7读出。测量前将尺体5装在尺座上，然后校对千分尺的零位，使刻度套筒管3、微分筒4和指示表7的示值都分别对准零位。测量时，当被测螺纹放入或退出两个量砧之间时，必须按下右侧的按钮8使量砧离开，以减少量砧的磨损。在指示表7上装有两个指标6，用来确定被测螺纹中径上、下偏差的位置，以提高测量效率。 四、测量步骤 1. 用螺纹千分尺测量外螺纹中径 （1） 根据被测螺纹的螺距，选取一对测量头。 （2） 擦净仪器和被测螺纹，校正螺纹千分尺零位。 （3） 将被测螺纹放入两测量头之间，找正中径部位。 （4） 分别在同一截面相互垂直的两个方向上测量螺纹中径。取它们的平均值作为螺纹的实际中径，然后判断被测螺纹中径的适用性。 2. 用三针测量外螺纹中径 （1） 根据被测螺纹的螺距，计算并选择最佳量针直径dm。 （2） 在尺座上安装好杠杆千分尺和三针。 （3） 擦净仪器和被测螺纹，校正仪器零位。 （4） 将三针放入螺纹牙凹中，旋转杠杆千分尺的微分筒4，使两端测量头1、2与三针接触，然后读出尺寸M的数值。 （5） 在同一截面相互垂直的两个方向上测出尺寸M，并按平均值用公式计算螺纹中径，然后判断螺纹中径的适用性。思 考 题 1. 用三针测量螺纹中径时，有哪些测量误差？ 2. 用三针测得的中径是否作用中径？ 3. 用三针测量螺纹中径的方法属于哪一种测量方法？为什么要选用最佳量针直径？ 4. 用杠杆千分尺能否进行相对测量？相对测量法和绝对测量法比较，哪种测量方法精度较高？为什么?实验三 孔径尺寸和圆度误差的测量 一、 实验内容 指示表是用来测量几何尺寸微小变动量的量仪。如：测量工件尺寸、形位误差，也可作为各种检验夹具及专用量仪的检验装置。内径百分表是指示表类中的一种，专门用于孔径尺寸和孔径形位误差的测量。本实验是采用相对测量法，用内径百分表测量工件套筒的孔径尺寸和圆度误差。 二、 实验目的 1了解指示表的种类、性能、规格、及其应用范围。 2熟悉孔类工件的尺寸、形位误差的测量方法。 3掌握内径百分表的调试和操作步骤，能独立完成测量孔径的全过程。 4能够处理测量结果，作出正确的判断。 三、 实验基本原理与方法 内径百分表是测量孔径的常用量仪。它是借助于百分表为读数机构，配备杠杆传动系统组合而成。测量时，根据被测件孔径尺寸的大小，选用合适可换测头安装后，以精度较高的量仪为基准（如：用外径千分尺），用相对测量法测量孔径尺寸和圆度误差。 内径百分表具有轻、小、简、廉等特点，不需辅助电源、光源、气源等装置，精度与耐用度也较强，因而使用很普遍。缺点是回程误差比较大。 内径百分表外形结构如图 3-1所示： 图 3-1 内径百分表外形图 1-百分表；2-制动器；3-手柄；4-直管；5-主体 6-定位护桥；7-活动测头；8-可换测头内径百分表是以同轴线的可换测头（测量中固定不动）和活动测头，与被测孔壁接触进行测量的。仪器盒内有几个长短不一的可换测头，使用时按被测孔径的大小来选用。测量时，活动测头被压入，推动镶在等臂直角杠杆上的钢球，使杠杆绕支轴回转，并通过长接杆推动百分表的测杆而进行读数。由于采用等臂杠杆，内径百分表活动测头所移动的距离，与百分表的示值相等，因此内径百分表传动机构的传动比为 1。 在活动测头的两侧有定位护桥（对称的定位板），装上测头后，即与定位护桥连成一个整体。定位护桥在弹簧的作用下，对称的压靠在被测孔壁上，以保证测头的轴线通过被测孔的直径，而不是弦长。 四、 测量步骤： 1安装工作 将百分表装在测量杠杆的螺孔上，给于一定的压缩量后锁紧螺钉。按被测孔径的基本尺寸要求，选用合适的可换测头，拧入在测量杠杆相应螺孔内。 2零位调整 将外径千分尺作为基准，调整到需要尺寸后，安放在专用的表架，进行调试、校对内径百分表的零位工作。校对时，一只手握着内径百分表的测量杠杆隔热手柄，另一只手按压住其定位护桥，使活动测头压靠在外径千分尺一端的测头中心处后，松开定位护桥，将可换测头与外径千分尺另一端测头接触，边转动边观察百分表的变化，给予适当压缩量后锁紧螺钉。在基准的垂直和水平两个方向上，反复摆动内径百分表，从指针摇摆中找最小值（即读数转折点）后，旋转表圈，使百分表的指针正好对准零刻度，零位校整完毕。 3开始进行测量 将内径百分表放进被测孔径中，沿被测孔轴线方向测量三个截面，每个截面都在相互垂直的两个部位上各测一次。 测量时，轻轻摆动百分表，记下示值变化的最小值（注意正负号：如孔径尺寸小于标准尺寸，迫使活动测头压缩，使指针顺时针方向旋转时为负值。反之，大于标准尺寸，逆时针旋转为正值）。 4数据处理 按被测孔的极限偏差和圆度公差要求，根据测量数据，判断被测孔径是否合格，作出正确结论。 .五、主要仪器设备及耗材 1内径百分表、外径千分尺 2专用表架 3无水乙醇、航空汽油、棉纱布 六、思考题 用内径百分表和内径千分尺测量孔径的直径时，各属于何种测试方法？ 请按下列表格填写实验纪录：实验三 孔径尺寸和圆度误差的测量实验四 导轨直线度误差测量一、实验内容 直线度误差是属于形状误差的范畴。对于机床、仪器导轨或其他窄而长的平面，为了控制直线度误差，常在给定平面（垂直或水平）内进行测量。当采用“与理想要素比较”原则测量时，其测量方法可分为两大类。 第一类，直接测量法：理想直线用实物模拟，直接测出被测实际线到测量基准的直线距离。如以刀口尺、平尺作为理想直线与被测实际线相比较，量值直接用自估、塞尺或量块、指示器等获得。 第二类，间接测量法：理想直线是水平线或线光束。测量时依次测出被测实际线各分段的斜率变化，通过作图画出被测线的近似轮廓折线，或通过计算得出各测点的坐标值，然后按某种评定基准来确定相应的直线度误差。常用的小角度仪有水平仪（钳工、框式、合象和电子水平仪）和自准直仪两种，本次实验是采用跨距法，用光学合象水平仪测量机床导轨在垂直面内的直线度误差。 二、实验目的 1了解光学合像水平仪的结构、原理及使用方法。 2学习用光学合像水平仪测量直线度误差和数据处理的方法。 3加深对直线度公差与误差的定义及特征的理解。 三、实验基本原理与方法 光学合像水平仪是用来测量平面和圆柱面对水平方向微小倾斜角的仪器，常用于测量导轨的直线度、平板的平面度和设备安装位置的正确性。仪器的测量范围为0 5mm/m，分度值为 0.01mm/m。图 4-1图 4-2 合像水平仪外形及结构原理如图 4-1（a）（d）所示。外形为底座（平面及120V型槽）与壳体。其内部则由杠杆、水准器、两个棱镜、读数装置以及窗口所组成。使用时将合像水平仪放在被测表面上，或将其置于跨距为 L的桥板（图4-2）上相对不动，通过两光学棱镜将气泡两端像的一半多次反射，可从窗口看到汽泡两端的半边像。若被测表面不直或安放位置不理想（即与大地水准面有一微小倾斜角），导致汽泡移动，此时两半边像错开。如果被测表面无直线度误差，此时水准器上的汽泡处于两棱镜的中间位置，气泡两端的半边像合在一起，其视场如图4-1(b) (c)所示。 将合像水平仪置于 1m 长的被测表面上，若该段表面有一微小倾角，水准器的汽泡向右偏移，则从窗口内看到的两半边合像右半长些，左半边短些，此时将读数装置朝“十”方向旋转带动螺杆向下移动，经杠杆作用，水准器处入水平位置。在这一过程中，可以见到左半边像逐渐增长，右半边像逐渐缩短，直到两半边像逐渐重合，转动读数装置带动刻度盘（圆周等分 100 刻度）转过的格数，即是合像水平仪在 1m长度上倾斜的高度差。 对合像水平仪进行读数时，应先从毫米刻度读整数，再从刻度盘上读小数；转动读数旋钮带动刻度盘转一圈（100 格刻度）时，精密螺杆带动刻度指标移动1mm，所以，刻度盘上每一格，代表仪器在 1m长度上高度差为 0.01mm。例如：毫米刻度指标所指刻度是3mm多一点，刻度盘上刻度为14格（即0.140mm），则合像水平仪的读数值为 3.140mm。（由于本实验直线度误差很小，没有超过1mm，可以不读毫米刻度，这样更为简捷）。 四、测量步骤 1准备工作 将被测表面用汽油擦洗干净，并分成 n 个相邻的测量段，根据分段长度选择桥板跨距L。将分度值为 0.01mm/m的光学合像水平仪放在桥板上，先后置于被测导轨的两端，使其大致调平。 2开始进行测量 按分段（跨距）从首点至终点依次测量。测量时要注意，每次移动桥板必须将后支点放在前支点处，记下相对测量值（ai）。测量过程中，不允许水平仪调换方向。必要时，可以再从终点至首点依次进行测量。回测时桥板不要调头，取各相应测点两次读数的平均值作为该测点的测量值。 3数据处理 将测量读数值依次填入实验记录中，并进行数据处理。为了作图和计算方便，最好用简化读数（如例题）。 按上述方法测量若干次，取其中最大的直线度误差作为被测件的评定值。4例题 用合像水平仪测量长度为 2000mm 的平面导轨在垂直面内的直线度误差。选用跨距L=165mm（用合像水平仪底座为跨距），测得的数据列入表 4-1。 表 4-1 注：本例取 a=25.0格 在坐标纸上以横坐标 x 代表测点序号或跨距长度（mm），纵坐标 y 代表各测点的简化读数 ai的累积值 （格）。作出被测导轨近似轮廓曲线（见图 4-3中）。 图4-3 被测导轨的近似轮廓曲线图将误差值 fi（格）按下式折算成线性值 f ( m) 式中：c为水平仪分度值（0.01mm/m）；L 为使用的跨距（mm）。 由于本实验用合像水平仪底座（165mm）作为跨距，因此，实际分度值为 f=0.01165/1000=0.00165mm 根据GB/T 1958-2004 的规定，形状误差是被测实际要素对理想要素的变动量，理想要素的位置应符合最小条件。因此进行数据处理时，应采用最小包容区域法。由图 4-3可看出，B3点为高点，B0、B6两点为低点。过 B0、B6连一直线L1，过 B3作L2L1，这两条平行线之间的区域即为最小包容区域。根据最小区域判别法，由两平行直线包容实际线时，三个接触点的位置应符合“两高夹一低”（高一低一高）或“两低夹一高”（低一高一低）的相间准则。这样，两个平行理想直线间沿纵坐标方向的距离 为被测表面实际线的直线度误差（由于 和fi之间所夹的 角度很小，为计算方便可以忽略不计，所以）。 因此，该被测导轨的直线度误差为： 五、 主要仪器设备及耗材 1光学合像水平仪 2仪器导轨、 3航空汽油、棉纱 请按下列表格填写实验记录： 实验四 导轨直线度误差测量实验五 垂直度误差的测量一、实验内容 测量活塞销孔轴线对活塞裙部外圆轴线的垂直度误差。 二、实验目的 1了解用平板、芯轴体现基准，熟悉轴线定向误差的测量方法及相互关系。 2掌握用指示表类量仪测量平行度误差后的数据处理。 3加深对定向误差定义的理解。 三、实验基本原理与方法 加工活塞外圆时是以底面和趾口为基准，以保证活塞裙部外圆轴线对底面的垂直。当活塞销孔轴线对活塞裙部外圆轴线不垂直时，则销孔轴线对其趾口底面就不平行，因此本实验采用测量平行度的方法，确定垂直度误差值。 图 5-1 四、测量步骤 1如图5-1所示，将活塞趾口底面（工艺基准）放在平板上，以平板平面为基准面，装上与销孔无间隙配合的芯轴（被测孔轴线由芯轴模拟）。 2移动带指示表的测量架，测量芯轴两端距离为 L（钢直尺量出）部位的最高点（读数转折点），其读数为 M1、M2，这两读数之差|M1M2|即为L 长度上的平行度误差（亦即垂直度误差）。 3下式转换为 长度上的垂直度误差：式中： 为被测销孔轴线长度（即活塞裙部外径尺寸）。 那么，所求销孔轴线任意 100mm长度上垂直误差值则为：4最后作合格性评定。 五、主要仪器设备及耗材 1百分表、钢比尺、平板 2百分表架、芯轴、活塞 3航空汽油、棉纱 请按下列表格填写实验记录。 实验五 垂直度误差的测量实验六 圆跳动的测量一、实验内容 根据允许变动的方向，圆跳动分为径向圆跳动、端面圆跳动和斜向圆跳动。本实验是在偏摆检查仪上，测量阶梯轴（机械零件）的径向圆跳动和端面圆跳动的误差值。 二、实验目的 1了解圆跳动的一般测量方法，并加深对其概念的理解。 2熟悉偏摆检查仪的使用和操作，掌握测量数据的处理。 3能进行数据处理，作出正确判断。 三、实验基本原理与方法 跳动公差是为了便于检测而规定的形位公差项目，它兼有表示形状、方向和位置的综合精度要求，故称为综合公差。 圆跳动公差是关联实际被测要素对理想圆的允许变动。理想圆的圆心在基准轴线上。 径向圆跳动公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内，半径差为公差值t、且圆心在基准轴线上的两同心圆之间的区域,如图6-1-a所示。 轴向（端面）圆跳动公差带是在以基准轴线为轴线的任一直径的测量圆柱面上，沿其母线方向宽度为公差值 t 的圆柱面区域，如图 6-2-a所示。 测量时，将被测件绕基准轴线回转，指示表的测头必须垂直于被测表面。通常应在被测表面上不同的截面内测量，取各截面或方向中最大跳动值作为被测表面的跳动值。如图 6-1-b、6-2-b 所示。图6-1 径向圆跳动测量图6-2 端面圆跳动测量 四、测量步骤1将阶梯轴擦洗干净，安装在偏摆检查仪两顶尖之间，锁紧仪器底座螺钉，转动顶尖调试装置，达到接触间隙为最佳状态，方可进行测量（注意：工件转动自由，但要防止轴向窜动）。 2径向圆跳动的测量 将指示表装在表架上，调整指示表测杆，使其垂直并通过工件轴线，测头与工件外圆表面最高点接触，并压缩指针12圈，紧固表架后，转动被测件一周，记下最大最小读数之差，即为该测量平面上的径向圆跳动。按上述方法，测量若干个截面，取各截面上测得的跳动量中的最大值作为该工件的径向圆跳动。 3端面圆跳动的测量 将指示表测杆与两顶尖连线（公共基准）平行，使测头与轴的端面接触并适当压缩，转动被测工件一周，记下最大最小读数之差，即为该测量圆柱面上的端面圆跳动。按上述方法，测量若干个圆柱面，取各测量圆柱面跳动量的最大值作为该工件的端面圆跳动。 4根据测量读数值进行数据处理，作出正确的判断。 五、主要仪器设备及耗材 1偏摆检查仪 2阶梯轴、芯轴 3航空汽油、棉纱布 请按下列表格填写实验记录。 实验六 圆跳动的测量实验七 齿轮齿圈径向跳动测量 一、实验内容 用齿轮径向跳动检查仪测量齿轮的齿圈径向跳动误差。 二、实验目的 1了解测量齿圈径向跳动的目的与意义。 2熟悉齿圈径向跳动的测量方法。 3能够进行数据处理，作出正确的判断。 三、实验基本原理与方法 齿圈径向跳动量 是指在齿轮一转范围内，测头依次在齿槽或齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线径向位置的最大变动量（7-1(a)）。测量时，将测头移入齿槽，从指示表上读数，逐齿测量一圈，其最大、最小读数之差即为齿圈径向跳动量。以指示表读数为纵坐标，测量齿序为横坐标，可作出误差曲线（7-1(b)），则 为曲线上最高与最低点的坐标距离。图 7-1齿轮齿圈径向跳动误差，可以在齿圈径向跳动检查仪、万能测齿仪或普通偏摆检查仪上带小量棒和指示表进行测量，本实验是用齿圈径向跳动检查仪进行测量。仪器外观图如图 7-2所示。图7-2 齿圈径向跳动检查仪齿圈径向跳动的测量，无论采用哪种齿轮测量仪器，均应在测量前根据被测齿轮模数选择适当大小的测头，以保证测头在齿高中部附近与轮齿双面接触。四、测量步骤 1将被测齿轮套上芯轴并安装在仪器顶针座上，使其转动灵活而无轴向窜动后，拧紧仪器顶针座上的紧固螺钉。 2选择测头 测头有两种形式，一是球形，另一是锥形成 V 型。若采用球形测头，应根据被测齿轮模数选择适当直径的测头，并装在指示表的测杆上。 3调整测量部位 旋转移动滑板手轮，使指示表测头位于轮齿齿宽中部，旋转升降调节螺母，将测头移入齿槽，与齿轮的两齿廓面相接触，并使指示表指针压缩在示值范围中间，但不一定要调至零位。 4进行测量 一只手按压手柄提升器，另一只手将套着齿轮的芯轴顺着一个方向旋转一周（排出间隙）后开始测量。使指示表测头移入第一个齿槽接触后，放松手柄提升器，记下第一个读数。按上述方法，记下一转范围内逐齿测量的读数值，取其中最大与最小值之差，即为齿圈径向跳动量 。 5作出合格性结论 五、主要仪器设备及耗材 1齿轮齿圈径向跳动仪 2齿轮、齿轮芯轴 3无水乙醇、棉纱布 请按下列表格填写实验记录： 实验七 齿轮齿圈径向跳动测量实验八 齿轮公法线测量测量前应根据齿轮的精度等级选用适当的量仪。本实验采用公法线千分尺（如图 8-1 所示）测量，其结构原理与普通千分尺相同，仅测砧由于测量的特殊要求被设计成碟形，以便能伸进齿间进行测量。图8-1 公法线千分尺四、测量步骤2跨齿数 n的选择 对于直齿圆柱标准齿轮，测量公法线长度时，跨齿数 n 应使公法线千分尺上两个测砧的工作面在分度圆附近与齿面接触，最好使该接触点落在分度圆上，这样可以消除压力角误差对测量结果的影响。满足上述条件应卡齿数 n 的公式为：3校对量具零位 用棉花浸汽油或无水酒精将两测量面擦净后，检查零位读数的正确性。记下零位示值误差，以其值反号作为修正值。 4测量公法线长度变动 依次沿整个圆周测量所有公法线长度，其中最大读数与最小读数之差，即为公法线长度变动。 5测量公法线平均长度偏差 在轮齿圆周三个等距位置上测出三个公法线长度（从已测得值选出即可）其平均长度与公称长度之差即 。 6处理测量结果，作出合格性结论。 五、主要仪器设备及耗材 1公法线千分尺 2齿轮、平板 3无水乙醇、棉纱布 六 思考题 1测量公法线长度时，两测头与齿面哪个部位相切最合理？为什么？ 2只检验公法线长度变动量能保证齿轮传动的准确性吗？为什么？ 3公法线长度变动 与公法线平均长度偏差 在意义上有什么不同？各反映齿轮哪项使用要求？ 请按下列表格填写实验记录：实验八 齿轮公法线测量实验九 齿轮分度圆齿厚偏差测量一、实验内容 用齿厚游标卡尺测量齿轮分度圆齿厚偏差。 二、实验目的 1了解齿厚偏差的含义及其对齿轮转动的影响。 2熟悉齿厚偏差的测量方法及有关参数的计算或查表。 3能够进行数据处理，作出正确结论。 三、实验基本原理及方法 齿轮齿厚偏差 是指在分度圆柱面上，齿厚实际值与公称值之差。测量齿厚是为了判断齿轮是否已加工到保证齿轮转动所必需的齿侧间隙。 齿轮齿厚常用如图 9-1 所示的齿厚游标卡尺测量，齿轮游标尺的分度值0.02mm，测量模数有 122mm 和 126mm 两种。齿厚游标卡尺比普通的游标卡尺多了一个垂直游标尺。测量时首先把垂直刻度尺的游标调整到弦齿高 h （分度圆至齿顶圆之间距离）并以紧固螺钉固定，然后将卡尺两测量量爪卡在齿轮轮齿上（齿宽中心平面），并使定位高度尺与齿顶相切，再调整水平游标尺，使两测量量爪与齿廓正确接触后进行读数。其原理与读数方法与普通游标卡尺相同。图9-1 齿厚游标卡尺示意图1- 水平主尺；2-垂直主尺；3、4-游框；5、6-游框紧固螺钉7、8-微调螺旋；9、10-微调紧固螺钉；11-量爪；12-定位高度尺式中： 为齿顶圆实际直径。 四、测量步骤 1计算求出弦齿高 与弦齿厚 。 2将弦齿高 尺寸，在垂直游标尺上定位。即：用微调螺钉将垂直游标尺的高度尺定位(调整)到所要求的弦齿高 尺寸上，并紧固螺钉。 3将齿厚游标卡尺置于被测齿轮的单颗轮齿上，使齿厚游标卡尺其高度尺的顶端，与单颗轮齿齿顶正中接触，然后移动其水平游标尺，使其两量爪与齿廓接触，从水平游标尺上读出分度圆弦齿厚的实际尺寸（用透光法判断接触状况）。 4分别在齿轮圆周三等分上（间隔 120度）进行测量。 5将分度圆实际齿厚减去公称齿厚即为分度圆齿厚偏差。 五、主要仪器设备及耗材 1齿厚游标卡尺 2齿轮、平板 3无水乙醇、棉纱布六、思考题 1测量齿轮齿厚偏差的目的是什么？ 2齿厚极限偏差（Esmax，Esmin）和公法线平均长度极限偏差（Ewmax， Ewmin）有何关系？ 请按下列表格填写实验记录： 实验九 齿轮分度圆齿厚偏差测量实验十 齿轮双面啮合综合测量一、实验内容 用齿轮双面啮