武理工精密机械设计实验指导

实验一、常用机构认知（基础型）学时：1学时一、实验目的为了加深学生对机构与机器的感性认识，通过对学生展示大量机构模型、实际机械、使学生初步了解各种机器、机构的组成、工作原理及运动特点。二、实验设备机构陈列室三、实验原理机构陈列室由十个陈列柜组成，主要展示各种常用机构的模型，介绍基本类型和用途，演示传动基本原理，增强学生对机构与机器的认识和理解。(一)对机构的认识通过参观平面连杆机构、连杆机构的运用、空间连杆机构、凸轮机构、齿轮机构的类型、轮系的类型、轮系的功用、间歇运动机构、组合机构，了解常用机构的运动特性和结构特点，提出新的机器运动方案或改进意见。展柜中展示有实际应用的机器设备、仪器仪表的运动机构。从这里可以看出，机器都是由一个或几个机构按照一定的运动要求串、并联组合而成的。所以在学习机械设计基础课程中一定要掌握好各类基本机构的运动特性，才能更好地去研究任何机构(复杂机构)特性。(二)对机器的认识1．通过实物模型和机构的观察，了解机器的组成原理，加深对机器总体感性认识；2．了解机器的常用机构和零部件，为专业课的学习打下良好的感性知识基础；3．了解机器的运动原理和分析方法，使学生对机器总体感性认识上升为理性认识；4．了解机器的控制方式和特点。展柜中展示有实际应用的机器设备、仪器仪表的运动机构。从这里可以看出，机器都是由一个或几个机构按照一定的运动要求串、并联组合而成的。所以在学习机械设计基础课程中一定要掌握好各类基本机构的运动特性，才能更好地去研究任何机构(复杂机构)特性。四、实验步骤1、实验老师对十个陈列柜中的常见机构的模型进行讲解，介绍基本类型和用途，演示传动基本原理，增强学生对机构与机器的认识和理解。2、学生自我参观和认识。五、、实验分析与思考写出参观体会作为实验报告。

技术测量的基本知识学时：1学时目的任务：掌握技术测量的基本概念、基本知识；学会选择并组合量块。重点难点：测量方法分类、测量工具度量指标；量块的按“级”测量和按“等”测量；量块的选择及组合教学方法：讲授基本知识测量的一般概念技术测量主要是研究对零件的几何参数进行测量和检验的一门技术。所谓“测量”就是将一个待确定的物理量，与一个作为测量单位的标准量进行比较的过程。他包括四个方面的因素，即：测量对象、测量方法、测量单位和测量精度。“检验”具有比测量更广泛的含义。例如表面疵病的检验，金属内部缺陷的检验，在这些情况下，就不能采用测量的概念。长度单位基准及尺寸传递系统为了保证测量的准确度，首先需要建立统一可靠的测量单位。公制的基本长度单位为米(m)，机械制造中常用的公制单位为毫米（mm）,精密测量时，多用微米（μm）为单位，它们之间的换算关系为：1m=1000mm1mm=1000μm使用光速作为长度基准，虽然可以达到足够的准确，但却不便于直接应用在生产中的尺寸测量。为保证长度基准量值能够准确地传递到生产中去，在组织上和技术上都必须建立一套系统，这就是尺寸传递系统。如表1-1为我国尺寸传递图表，它体现了我国尺寸传递的全过程。表1-1尺寸传递系统测量工具的分类测量工具可按其测量原理、结构特点及用途分以下四类：基准量具：①定值基准量具；②变值量具。通用量具和量仪：它可以用来测量一定范围内的任意值。按结构特点可分为以下几种：固定刻线量具游标量具螺旋测微量具机械式量仪光学量仪气动量仪电动量仪极限规：为无刻度的专用量具。检验量具：它是量具量仪和其它定位元件等的组合体，用来提高测量或检验效率，提高测量精度，在大批量生产中应用较多。测量方法的分类由于获得被测结果的方法不同，测量方法可分为：直接量法间接量法根据测量结果的读值不同，测量方法可分为：绝对量法（全值量法）相对量法（微差或比较量法）根据被测件的表面是否与测量工具有机械接触，测量方法可分为：接触量法不接触量法根据同时测量参数的多少，可分为：综合量法分项量法按测量对机械制造工艺过程所起的作用不同，测量方法分为：被动测量主动测量测量工具的度量指标度量指标：指的是测量中应考虑的测量工具的主要性能，它是选择和使用测量工具的依据。刻度间隔C：简称刻度，它是标尺上相邻两刻线之间的实际距离。分度值i：标尺上每一刻度所代表的测量数值。标尺的示值范围：量仪标尺上全部刻度所能代表的测量数值。测量范围：①标尺的示值范围②整个量具或量仪所能量出的最大和最小的尺寸范围。灵敏度：能引起量仪指示数值变化的被测尺寸的最小变动量。灵敏度说明了量仪对被测数值微小变动引起反应的敏感程度。示值误差：量具或量仪上的读数与被测尺寸实际数值之差。测量力：在测量过程中量具或量仪的测量面与被测工件之间的接触力。放大比（传动比）：量仪指针的直线位移（或角位移）与被测量尺寸变化的比。这个比等于刻度间隔与分度值之比。测量误差1．测量误差：被测量的实测值与真实值之间的差异。 即δ=X–Q式中：δ—测量误差；X—实际测得的被测量；Q—被测值的真实尺寸。由于X可能大于或小于Q，因此，δ可能是正值、负值或零。这样，上式可写成Q=X±δ2．测量误差产生的原因（即测量误差的组成）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（1）系统误差：有一定变化规律的误差（2）随机误差：变化无规律的误差，随机误差的特性及处理将在第四节介绍。（3）粗大误差：由于测量时疏忽大意（如读数错误、计算错误等）或环境条件的突变（冲击、振动等）造成的某些较大的误差。量块一．量块的结构尺寸量块也叫块规，它是保持度量统一的工具，在工厂中常作为长度基准。量块的结构尺寸：量块通常做成矩形截面的长方块，具有两个经过精密加工的很平很光的平行平面，作为它的测量平面（图1-1）。两测量平面之间的距离为工作尺寸L。量块的标称尺寸大于10毫米者，其横截面尺寸为35×9毫米，标称尺寸在10毫米以下者，则为30×9毫米。图1-1量块二．量块的研合性（粘合性）：量块的测量平面十分光洁和平整，当用力推合两块量块使它们的测量平面互相紧密接触时，两块量块便能粘合在一起，量块的这种特性称为研合性。利用量块的研合性，就可以把各种尺寸不同的量块组合成量块组。三．量块的成套：为了组成各种尺寸，量块是成套制造的，一套包括一定数量的不同尺寸的量块，装在一特制的木盒内，常用成套量块的尺寸见表1-2。表1-2成套量块尺寸表(摘自GB6093-85)套别总块数级别尺寸系列/mm间隔/mm块数19100,0,10.511.001,1.002,……,1.0091.01,1.02,……,1.491.5,1.6,……,1.92.0,2.5,……,9.10,20,……,1000.0010.010.10.510119495161028300,0,1,2,(3)0.511.0051.01,1.02,……,1.491.5,1.6,……,1.92.0,2.5,……,9.510,20,……,1000.010.10.51011149516103460,1,211.001,1.002,……,1.0091.01,1.02,……,1.091.1,1.2,……,1.92,3,……,910,20,……,1000.0010.010.111019998104380,1,2,(3)11.0051.01,1.02,……,1.091.1,1.2,……,1.92,3,……,910,20,……,1000.010.11101199810四．选择组合量块方法：组合量块成一定尺寸时，应从所给尺寸的最后一位数字开始考虑，每选一块应使尺寸的位数少一位，并使量块尽可能最少，以减少积累误差（一般不超过4-5块）。例如：要组成38.935mm的尺寸，若采用83块一套的量块，其方法是：38.935-1.005第一块量块尺寸为1.005毫米37.93-1.43第二块量块尺寸为1.43毫米36.5-6.5第三块量块尺寸为6.5毫米30-30第四块量块尺寸为30毫米0全组尺寸38.935毫米五．量块的中心长度：是指量块的一个测量平面的中心到与量块的另一个测量平面相研合的平晶表面间的垂直距离（如图1-2）。图1-2量块的中心长度六．量块的“级”和“等”：量块的尺寸精度分为00、0、1、2、（3）五级。其中00级最高，精度依次降低，（3）级最低，一般根据定货供应。各级量块精度指标见表1-3。表1-3各级量块的精度指标(摘自GB6093-85)（μm）标称长度/mm00级0级1级2级(3)级标准级K①②①②①②①②①②①②-10>10-25>25-50>50-75>75-100>100-1500.060.070.100.120.140.200.050.050.060.060.070.080.120.140.200.250.300.400.100.100.100.120.120.140.200.300.400.500.600.800.160.160.180.080.200.200.450.600.801.001.201.600.300.300.300.350.350.401.01.21.62.02.53.00.500.500.550.550.600.650.200.300.400.500.600.800.050.050.060.060.070.08量块长度的0.0极限偏差(±).长度变动量允许值.表1-4各等量块的精度指标(摘自JJG100-81)（μm）标称长度/mm1等2等3等4等5等6等①②①②①②①②①②①②-10>10-18>18-35>30-50>50-800.050.060.060.070.080.100.100.100.120.120.070.080.090.100.120.100.100.100.120.120.100.150.150.200.250.200.200.200.250.250.200.250.300.350.450.200.200.200.250.250.50.60.60.70.80.40.40.40.50.61.01.01.01.51.50.40.40.40.50.5中心长度测量的极限偏差(±).平面平行线允许偏差.量块按给定精度，可分为1、2、3、4、5、6六等，其中1等最高，精度依次降低，6等最低。各等量块精度指标见表1-4。量块按“级”使用时，所根据的是刻在量块上的标称尺寸，其制造误差忽略不计；按“等”使用时，所根据的是量块的实际尺寸，而忽略的只是检定量块实际尺寸时的测量误差，但可用较低精度的量块进行比较精密的测量。因此，按“等”测量比按“级”测量的精度高。

表面粗糙度及形位误差测量学时：2学时课题：一、粗糙度测量：二、形位误差测量1.直线度误差测量2.平面度误差测量3.平行度误差测量4.垂直度误差测量5.圆跳动误差测量目的任务：学会使用双管显微镜、自准直仪；掌握形位误差的常规检测方法重点难点：量具的使用教学方法：操作粗糙度测量1．目的：学会使用双管显微镜。2．采用仪器：JSG—1型双管显微镜，测量范围：0.8～63μm。3．实验步骤：⑴根据被测工件表面粗糙度的要求，选取合适的物镜组，选择时可参考表2—1。表2—1粗糙度（μm）所需物镜总放大倍数物镜组件与工件距离（mm）0.8～1.660×510×0.041.6～6.330×260×0.26.3～2014×120×2.520～637×60×9.5⑵把工件安放在工作台上，并使被测量面的切削痕迹与光带方向垂直，当测量圆柱工件时，应将工件放在V型工作台上。⑶见双管显微镜原理图用手托住横臂，松开螺钉，然后缓慢转动螺母，使横臂上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和轮廓表面不平的图象为止，再将螺钉紧固。⑷细调整：缓慢转动手轮进行细调，使图象清晰，而且位置在视场中央，同时调整光源镜头调节环，使光带最狭，图象清晰。⑸松开固定目镜的螺钉，转动整个目镜，使目镜中“+”字线中的一根线与波纹轮廓方向一致，然后，锁紧此螺钉。⑹旋转目镜千分尺刻度转筒，从目镜中观察，使“+”字线的水平线与光带的波峰（或波谷）相切，然后在目镜千分尺上记下读数，继续转动目镜千分尺转筒，使“+”字线的同一根线与光带的同一边缘上的波谷（或波峰）相切，记下第二个读数。⑺按规定的粗糙度等级选定基本长度1，利用工作台千分尺在被测轮廓上沿测量方向量取长度l，在l长度内，选择五个最高点和五个最低点，记下10个读数h1、h2、h3、……h10。由公式Rz=1×(h1+h3+h5+h7+h9)–(h2+h4+h6+h8+h10)2V5即可计算出RZ值。形位误差测量1．目的：了解并掌握自准直仪测量直线度的方法及数据处理（列表法和作图法），学会检测平面度、平行度、垂直度、圆跳动的一般方法。2．使用仪器：自准直仪、百分表、磁力表座、偏摆检查仪、垂直度检定仪、扭簧仪等。3．测量方法及步骤：⑴直线度误差测量该实验是利用JZD型自准直仪测量导轨的直线度误差。仪器工作距离0～9米仪器测量范围0～9米时0～10′仪器读数鼓轮格值1″被测零件长度1m，桥板跨距10mm零件分段10段要求测出零件的直线度误差，同时，用列表法和作图法进行误差分析。测量方法及步骤：⑵按照被测表面长度选定桥板的跨距（一般为100～250毫米）。桥板长度l确定之后，把被测表面分成n等分（n=L/l，其中L是被测表面长度）。⑶确定每一格（1秒）所表示的线值。在JZD型自准直仪中每格表示1秒。ai=ltgi=ltg1″=0.000005l若l的单位是mm，ai的单位为μm，则：ai=0.000005l×103=0.005l，取l=100，于是有：ai=0.5μm⑷仪器安装调试：应将自准直仪安装在稳固可靠的位置。最好与被测件刚性地连接固定，以减少振动，将反射镜装在桥板上，使桥板跨角处在分段的第0和第1点处。接通电源，使目镜视场内获得均匀照明调节目镜视度，使测量者感觉目镜分划板成像清晰，调整手轮4、5（见自准直仪），至在目镜视场内出现刻线的自准直象，并使自准直的十字丝象与物镜分划板的十字丝接近重合（即主光轴与反射镜面垂直），然后读数（假定为6′04″）。⑸测量：在读完第一次数后将桥板移到1、2段，等等，依次读出读数。如所测的全部读数为：6′04″、6′04″、6′06″、6′06″、6′06″、6′08″、6′10″、6′08″、6′08″、6′04″、6′02″。则各点对前一点的差值为：、ai′=ai″-ao″(秒)和线值ai=0.5(μm)位012345678910ai′(秒)0022246440-2ai(μm)0011123220-1⑹误差数据处理：①列表法测量点各点读数ai积累高度nΔhi=Σαi1测量点相应的理想高度直线度偏差Δi=Δhi-ΔhiΔhi′=inΣαi1n000001001.1-1.12112.2-1.23123.3-1.34134.4(-1.4)5255.5-0.56386.6+1.472107.7+