互换性与技术测量实验课件

互换性与技术测量实验,实验老师：周春英,1孔轴配合的认识及基本技术测量,一、实验目的,1掌握技术测量的基本概念、基本知识；2加深对光滑圆柱体结合的公差与配合的认识；3学会选择并组合量块；4认识和学会使用几种常用的机械式量仪；5了解随机误差的处理。,二、实验内容,1明确减速箱中孔轴配合的类型；2介绍测量方法分类、测量工具；3量块的选择及组合；4量仪的使用及测量。,三、测量误差及数据处理,1、测量误差的概念,=XQ,2、测量误差产生的原因,测量仪器的误差、基准件误差、测量力引起的变形误差、读数误差、温度变化引起的误差,3、测量误差的分类及特征,（1）系统误差：有一定变化规律的误差（2）随机误差：正态分布（3）粗大误差：和其它测量值相差较大,4、测量精度,精密度、正确度、精确度,5、数据处理,（1）系统误差,（2）随机误差,算术平均值任一测得值标准偏差估计值算术平均值标准偏差估计值测量结果。,（3）粗大误差,发现、剔除,发现、消除（根除法、修正法、抵消法）,四、测量原理及计量器具说明,1、量块,量块的精度指标、选用及注意事项,2、机械式量仪,常用游标量具有游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺。分度值常用的有0.05、0.02mm。,（1）游标量具与测微量具,、游标量具,a).结构,b).刻线原理,c).读数方法,d).读数原理：利用主尺刻线间距与游标刻线部距之差，提高人眼对主尺毫米刻线的细分能力,e).使用注意事项,使用前应将测量面擦干净，检查两测量爪间不能存在显著的间隙，并校对零位。移动游框时力量要适度，测量力不易过大注意防止温度对测量精度的影响，特别是测量器具与被测件不等温产生的测量误差。读数时其视线要与标尺刻线方向一致，以免造成视差。尽量减少阿贝误差对测量的影响。测量时量爪的位置要正确，避免下图所示的错误,.测微量具,常用的测微量具有外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺等，其中外径千分尺在生产中应用广泛。其分度值为0.01mm，测量范围有0-25、25-50、50-75、75-100、100-125、125-150等。,a).结构,由尺架、测量面、微分筒、固定套筒、测力装置、锁紧装置、隔热垫等组成,b).工作原理,通过螺旋付传动，将被测尺寸的直线位移（即丝杆的轴向位移），转换成微分筒的角位移。,c).刻线原理,d).读数方法,e).使用注意事项,测量读数时要特别注意半毫米刻度的读取。,使用前必须校对零位。,手应握在隔热垫处，测量器具与被测件必须等温，以减少温度对测量精度的影响。,当测量面与被件表面将接触时，必须使用测量力装置。,.量具的维护与保养,b).不得作工具使用。,f).使用有效期满后，要及时送计量部门检修。,a).应与腐蚀性物质隔离，防止表面锈蚀。,c).不能将游标卡尺和外径千分尺的锁紧装置锁紧后作卡规使用。,d).不要测量运动着的工件。,e).使用完毕要擦净测量面并涂上专用防锈油后置于盒内保管。,(2).百分表,游丝:消除齿侧间隙,提高测量精度,弹簧:控制百分表的测量力,.百分表的结构原理,百分表的分度值为0.01mm,表面刻度盘上共有100条等分刻线。因此，百分表齿轮传动机构，应使量杆移动1mm时，指针回转一圈。百分表的测量范围，有03、05、010mm三种。,.内径百分表,表分表和不同的表架组合，可进行不同项目的测量，下图是测量孔的形状和孔径的内径百分表。,1.活动量杆2.等臂杠杆3.固定量杆4.壳体5.长管6.推杆7.9.弹簧8.百分表10.定位护桥,内径百分表的活动测头，其移动量很小，它的测量范围是由更换或调整可换测头的长度达到的。内径百分表的测量范围有以下几种：1018、1835、3550、50100、100160、160250、250450mm。用内径百分表测量孔径是一种相对量法，测量前应根据被测孔径的大小，在千分尺或其他量具上调整好尺寸后才能使用。,五、实验步骤,3.试用83块一套的量块进行尺寸组合；,1.观察减速箱中孔轴配合的类型，齿轮和轴、轴承和轴、端盖和轴承座孔处等等。,2.分别用游标卡尺测量和外径轴外径千分尺测量轴径5次，对测量数据进行处理，并比较测量结果；,2用立式光学计测量轴径,3.加深理解计量器具与测量方法的常用术语。,一、实验目的,1.了解立式光学计的测量原理。,2.熟悉用立式光学计测量外径的方法。,用立式光学计测量轴径。,二、实验内容,三、测量原理及计量器具说明,立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。,上图为立时光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。,照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为一平行光束，若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺象7与刻度尺8对称。,光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图所示。,照明光线经反射镜1照射到刻度尺8上，,再经直角棱镜2、物镜3，,若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4饶支点转动某一角度如右上图，则反射光线相对于入射光线偏转2角度，从而使刻度尺象7产生位移t如右下图，它代表被测尺寸的变动量。物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反射镜支点间的距离，s为测杆移动的距离，则仪器的放大比K为：,光学计的目镜放大倍数为12，,，,由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。,当很小时，,故仪器的总放大倍数n为：,四、测量步骤,1.测头的选择,测头有球形、平面形和刀口形三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。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，选用刀口形测头。,2.按被测轴径的基本尺寸组合量块。,3.调整仪器零位,（1）选好量块组后，将下测量面置于工作台的中央，并使测头对准上测量面中央。,（2）粗调节：松开支臂紧固螺钉，转动调节螺母，使支臂缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉锁紧。,（3）细调节：松开紧固螺钉，转动调节凸轮，直至在目镜中观察到刻度尺象与指示线接近为止如上图所示。然后拧紧螺钉。,（4）微调节：转动刻度尺寸微调螺钉，使刻度尺的零线影象与指示线重合如上图。然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。,（5）将测头抬起，取下量块。,4.测量轴径：按实验规定的部位（在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果填入实验报告。,5.由轴径零件图（由学生自己设计、画出）的要求，判断轴径的合格性。,3用合象水平仪测量直线度误差,一、实验目的,3.掌握直线度误差的评定方法。,1.掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。,2.加深对直线度误差定义的理解。,二、实验内容,用合象水平仪测量直线度误差。,三、测量原理及计量器具说明,为了控制窄长平面的直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行直线度误差的检测。常用的计量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度变化。由于被测表面存在着直线度误差，计量器具置于不同的被测部位上，其倾斜角度就要发生相应的变化。如果节距（相邻两测点的距离）一经确定，这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对逐个节距的测量，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差。,合象水平仪的测量准确度高、测量范围大（10mm/m）、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，故在检测工作中得到了广泛的采用。,合象水平仪的结构如图1a、d所示，它由底板1和壳体4组成外壳基体，其内部则由杠杆2、水准器8、两个棱镜7、测量系统9、10、11以及放大镜6所组成。,使用时将合象水平仪放于桥板如左上图上相对不动，再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差，并与自然水平基准平行，此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置，气泡边缘通过合象棱镜7所产生的影象，在放大镜6中观察将出现如右上图所示的情况。,实际测量中，由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直，导致气泡移动，其视场情况将如中上图所示。此时可转动测微螺杆10，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组7的中间位置，左上图中两影象的错移量消失而恢复成一个光滑的半圆头如右上图。,如上图，测微螺杆移动量s导致水准器的转角与被测表面相邻两点的高低差h有确切的对应关系，即h0.01L（m）0.01合象水平仪的分度值（mmm）L桥板节距（mm）角度读数值（用格数来计数）,四、实验步骤,1.量出被测表面总长，确定相邻两点之间的距离，按节距L调整桥板的两圆柱中心距。,2.将合象水平仪放于桥板上，桥板依次放在各节距的位置。每放一个节距后，要旋转微分筒合象，放大镜中出现光滑的半圆头，可进行读数。先读螺杆的旋转圈数；再读微分筒的读数，顺测、回测各一次。回测时桥板不能调头，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。注意，一测点两次读数相差不应太大大。,3.为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差，如下表。,4.根据各测点的相对差，在坐标纸上取点。作图时不要漏掉首点（零点），同时后一测点的坐标位置是以前一点为基准，根据相邻差数取点的。然后连接各点，得出误差折线。,5.用两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（最低）点想切，在两切点之间，应有一个最低（最高）点与另一条平行直线想切。这两条平行直线之间的区域才是最小包容区域。从平行于坐标方向画出这两条平行直线间的距离，此距离就是被测表面的直线度误差值f(格）,（格）按下式折算成线性值（微米），并按国家标准GB118480评定被测表面直线度的公差等级。,0.01Lf（格）,6.完成实验报告,4表面粗糙度的测量,一、实验目的,1、掌握比较法测量工件表面粗糙度的技能；,2、学习双管显微镜测量Rz值的原理。,3、掌握使用TR100表面粗糙度测量仪测量表面粗糙度；,4、建立对表面粗糙度评定的感性知识；,1、使用TR100表面粗糙度测量仪测量加工零件表面粗糙度;,二、实验内容,2、对比粗糙度样板;,三、测量原理及计量器具说明,1.粗糙度比较块,将被测表面与粗糙度标准样板相比较，对被测表面的粗糙度作出评定的方法。,2.双管显微镜,双管显微镜利用“光切原理”测量表面粗糙度的，能检测1-80m的表面粗糙度的Rz值,该方法通过视觉、触感等其它方法比较被测表面和标准样板的粗糙度。粗糙度标准样板如上图所示。,1-光源；2-立柱；3-锁紧螺钉；4-微调手轮；5-横臂；6-升降螺母；7-底座；8-纵向千分尺9-工作台固紧螺钉；10-横向千分尺；11-工作台；12-物镜组；13-手柄；14-壳体；15-测微鼓轮；16-目镜；17-照相机安装孔,被测表面为P1、P2阶梯表面，当一平行光束从45方向投射到阶梯表面上时，就被折成S1和S2两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大象S1和S2。同样，S1和S2之间的距离h也被放大为S1和S2之间的距离h1。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。,测微目镜中十字线的移动方向和被测量光带边缘宽度h1成45斜角，如上图。故目镜测微器刻度套筒上的读数值h1与不平度高度的关系为：h1=h1/cos45=Nh/cos245所以h=h1cos245/N=h1/2N式中，1/2N=C，C为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。,3、粗糙度仪,R100表面粗糙度测量仪是专用于测量被加工零件表面粗糙度的新型智能化仪器。,TR100表面粗糙度测量仪集当今微处理器技术和传感技术于一体，以先进的微处理器和优选的高度集成化的电路设计，构成适应当今仪器发展趋势的超小型的体系结构，完成粗糙度参数的采集、处理和显示工作。,TR100表面粗糙度测量仪适用于加工业、制造业、检测、商检等部门，尤其适用于大型工件及生产流水线的现场检验，以及检测、计量、商检等部门的外出检定。,采用优化的电路设计及传感器结构设计,将电箱、驱动器及显示部分合为一体，达到高度集成化。任意选择Ra、Rz测量参数。它不仅可测量外圆、平面、锥面，还可测长宽大于8030mm的沟槽,测量参数：Ra、Rz测量范围：Ra:0.05-10mRz:0.1-50m取样长度：0.25mm、0.8mm、2.5mm评定长度：1.25mm、4mm、5mm扫描长度：6mm示值误差：15示值变动性：12传感器类型：压电晶体电源：3.6V2镉镍电池工作温度：0C-40C重量：200g外型尺寸：1257326mm,四、实验步骤,用表面粗糙度测量仪测量表面粗糙度，完成实验报告。,4齿轮齿厚偏差测量,一、实验目的,1、熟悉齿轮游标卡尺的结构和使用方法；掌握弦齿高和弦齿厚的计算公式。,2、掌握测量齿轮齿厚的方法；加深理解齿轮齿厚偏差的定义。,二、实验内容,用齿轮游标尺测量齿轮的齿厚偏差。,三、测量原理及计量器具说明,上图为测量齿厚偏差的齿轮游标尺。它是由两套相互垂直的游标尺组成。垂直游标尺用于控制测量部位（分度圆至齿顶圆）的弦齿高hf，水平游标尺用于测量所测部位（分度圆）的弦齿厚,齿轮游标尺的分度值为0.02mm，其原理和读数方法与普通游标尺相同。,用齿轮游标尺测量齿厚偏差，是以齿顶圆