互換性實驗指導(dǎo)書

1、互換性與測量技術(shù)實驗指導(dǎo)書測控技術(shù)教研室機械與汽車工程學(xué)院實驗一 尺寸誤差測量一、實驗?zāi)康?. 了解立式光學(xué)計的測量原理。2. 熟悉用立式光學(xué)計測量外徑的方法。3. 加深理解計量器具與測量方法的常用術(shù)語。二、實驗內(nèi)容1. 用立式光學(xué)計測量賽規(guī)。2. 根據(jù)測量結(jié)果，按國家標準 GBl957 81光滑極限量規(guī)查出被測塞規(guī)的尺寸公差 和形狀公差，作出適用性結(jié)淪。三、測量原理及計量器具說明 投影立式光學(xué)計用于長度測量，其測量方法屬于接觸測量，一般用相對測量法測量 軸的尺寸。光學(xué)計比較儀是一種精密度較高、結(jié)構(gòu)簡單的常用光學(xué)儀器，除主要用于軸 類零件的精密測量外， 還用來檢定 5 等（3、4級）量塊。本儀

2、器采用光學(xué)投影讀數(shù)方法， 它操作方便、工作效率較高。同時本儀器的投影屏采用臘屏新技術(shù)，并在其臘屏前設(shè)置 一塊讀數(shù)放大鏡， 對提高刻線的成像質(zhì)量及整個視場獲得較勻稱的主觀亮度有一定的效 果。（一）儀器結(jié)構(gòu)：儀器結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，投影光學(xué)計管是由上端殼體 12 及下端測量管 17二部分組 成的，上端殼體 12 內(nèi)裝有隔熱片、分線板、反射棱鏡、投影物鏡、直角棱鏡、反射鏡、 投影屏及放大鏡等光學(xué)零件，在殼體的右側(cè)上裝有調(diào)節(jié)零位的微動螺釘4，轉(zhuǎn)動微動螺釘 4 可使分劃板得到一個微小的移動而使投影屏上的刻線迅速對準零位。測量管17插入儀器主體橫臂7內(nèi)，其外徑為© 28d，在測量管17內(nèi)裝有

3、準直物鏡，平面反射鏡及光學(xué)杠桿放大系統(tǒng)的測量桿，測帽 9 裝在測量桿上，測量桿上下移動時， 測量桿上端的鋼珠頂起平面反射鏡， 致使平面反射鏡座以杠桿板上的另二顆鋼珠為擺動 軸，而傾斜一個©角，其平面反射鏡與測量桿是由二個抗拉彈簧牽制，對測定量塊或量 規(guī)有一定的壓力。測量桿下端露在測量管 17 外，以備套上各種帶有硬質(zhì)合金頭的測帽。測量桿的上 下升降是借助于測帽提升器 9 的杠桿作用，立式提升器 9 上有一個滾花螺釘，可以調(diào)節(jié) 其上升距離，達到方便地使被測工件推入測帽下端，并靠兩個抗拉彈簧的拉力使測頭與 被測工件良好接觸。（二）儀器規(guī)格I投影光學(xué)計管的主要規(guī)格：1.投影光學(xué)計的總放大率

4、1650X2.投影物鏡的放大率18.75X3.讀數(shù)放大鏡率1.1 X4.光學(xué)杠桿的放大率80X5.分劃板分劃值0.001mm6.分劃板分劃范圍± 0.1mm7.測量力2N± 0.2N8.零位調(diào)節(jié)范圍20格9.測量桿的自由升降距離0.5mm10.投影光學(xué)計管外徑配合尺寸© 28h 611.測量桿與測帽配合的外徑尺寸© 6g 6n測量范圍：0180mmE儀器的最大不準確度0.25 um儀器的不穩(wěn)定性0.1 um1投影燈2投影燈固定螺釘3支柱4零位微動螺釘5立柱6橫臂固定螺釘7橫臂8微動偏心手輪9立式測頭提升器10工作臺調(diào)整螺釘11工作臺底盤12殼體13微動托

5、圈14微動托圈固定螺釘15光管定位螺釘16測量管定位螺釘17測量管18測帽19變壓器圖1-1（三）工作原理投影立式光學(xué)計的工作原理如圖1-2所示，“由白熾燈泡1發(fā)出的光線經(jīng)過聚光燈 2和濾光片6,再通過隔熱片7照明分劃板8的刻線面，再通過反射鏡9后射向準直物 鏡12。由于分線板8的刻線面置于準直物鏡12的焦平面上，所以成像光束通過準直物 鏡12后成為一束平行光入射于平面反射鏡 13上，根據(jù)自準直原理，分劃板刻線的像被 平面反光鏡13反射后，再經(jīng)準直物鏡12被反射棱鏡9反射成像在投影物鏡4的物平面上，然后通過投影物鏡4,直角棱鏡3和反射鏡5成像在投影屏10上，通過讀數(shù)放大鏡 11觀察投影屏10上

6、的刻線像?！庇捎跍y帽15接觸工件后，其測量桿14使平面反光鏡傾斜了一個角度©，在投影屏 上就可以看到刻線的像也隨著移動了一定的距離，其關(guān)系計算如下（如圖1-3）:圖1-2圖1-3S設(shè)：測量桿移動的距離為S,其平面反射鏡則以0為軸線擺動©角，因此tg 2（其a中a為測量桿軸線到平面反射鏡13的擺動軸線0之距離）所以S a tg又設(shè)：入射在平面反射鏡13上的主光鏡為MN1根據(jù)反射定律，當平面反射鏡轉(zhuǎn)動 了©角時，其反射光線與入射光線夾角應(yīng)為 2©角，因此M點轉(zhuǎn)動M1點，令N1M1=f即準直物鏡焦距）。因此，tg2!+所以t f tg2因此，光學(xué)杠桿的傳動比k

7、 t f SS a tg由于©角很小，可視作tg22 ,tg故得，K2fa假設(shè)投影物鏡放大率為V1,讀數(shù)放大鏡的放大率為V2o則投影光學(xué)計的總放大率n.2fk V| v2V| v2a令光學(xué)計的準直物鏡焦距 f=200mm, a=5mm, w=18.75X, v 2=1.1X2 200故n18.75 1.11650 X5由上式可知，當測量桿移動一個微小的距離一一 0.001m m經(jīng)過1650X的放大后，就 相當于在投影屏上看到的1.65m m的距離。四、測量步驟1. 核對儀器精度與被測零件精度是否適應(yīng)。2. 調(diào)整投影燈，并緩慢地撥動立式測頭提升器，從目鏡中能看到標尺影像，使投影屏 能獲

8、得均勻照明。3. 選擇測帽：測平面或圓柱面用球形測帽；測小于 10mm勺圓柱面用刀口形測帽；測球 面用平測帽。測帽選擇的原則是：被測工件與測帽的接觸面必須使其最小，接近于點或 線接觸以減少其測量誤差。當選好測帽后，將其套在光學(xué)計管下端的測量桿上，并用其 螺釘固緊。4. 選擇工作臺，其選擇原則與測帽的要求相同。5. 組合量塊：按被測工件(塞規(guī))的基本尺寸組合量塊。6. 用無水酒精將工作臺、測量頭、量塊及被測塞規(guī)表面清洗、拭干。7. 調(diào)整儀器零位(1) 置量塊 組合好量塊后，將量塊組置于工作臺的中央，并使測量頭對準量塊組 上工作面中央。(2) 粗調(diào)整 松開橫臂固定螺釘，轉(zhuǎn)動升降螺母，使橫臂緩慢下降

9、，直到測頭與量 塊輕微接觸，并能在目鏡視場中看到刻度尺成像為止，然后擰緊橫臂固定螺釘。(3) 細調(diào)整松開測量管固定螺釘16,轉(zhuǎn)動微動偏心手輪8使刻線零位與指標線相 重合，然后固定測量管固定螺釘16。(4) 微調(diào)整調(diào)節(jié)零位微動螺釘4,準確重合對零，并多次撥動立式測頭提升器(9)， 刻線零位應(yīng)與指示線多次嚴格重合。8. 測量塞規(guī)：按實驗規(guī)定的部位進行測量，把測量結(jié)果填入實驗報告。9. 查出被測塞規(guī)的尺寸公差，與測量結(jié)果比較，判斷被測塞規(guī)的合格性。10. 整理儀器。五、思考題1. 用立式光學(xué)計測量塞規(guī)屬于什么測量方法?專業(yè)的分類是 接觸式測量”立式光學(xué)計的原理是光學(xué)杠桿的放大作用，所以也是一種光學(xué)檢

10、測測量。精度一般可以達到 0.01毫米以上(理論值)。2. 測量范圍和刻度尺的示值范圍有什么不同？如果儀器的測量范圍只有一檔，那么二者是一樣的。如果測量范圍多于一檔，那么刻度尺與相應(yīng)的 量程之間有一個換算關(guān)系。一般在刻度尺上有好幾行數(shù)字，對應(yīng)不同的量程。通常立式光學(xué)計是用 比較法測量，儀器的測量范圍是指儀器保證精度的有效測量范圍?？潭戎凳局捣秶褪菧y量精度的細分，主要精度就是在刻度尺上的分劃刻線實驗二形位誤差測量實驗2-1用指示表測量平面度誤差、實驗?zāi)康?1) 了解平板測量方法。(2) 掌握平板測量的評定方法及數(shù)據(jù)處理方法。二、測量方法測量平板的平面度誤差主要方法有： 用標準平板模擬基準平面，

11、用指示表進行 測量。如圖所示。標準平板精度較高一 般為0級或I級。對中、大型平板常用水 平儀或自準直儀進行測量，可按一定的布 線方式，測量若干直線上的各點，再經(jīng)適 當?shù)臄?shù)據(jù)處理，統(tǒng)一為對某一測量基準平 面的坐標值。不管用何種方法，測量前都先在被測 平面上畫方格線，并按所畫線進行測量。測量所得數(shù)據(jù)是對測量基準而言的，為了評定平面度誤差，還需進行坐標變換，以便將測得值轉(zhuǎn)換為與評定方法相應(yīng)的評定基準的坐標值三、實驗步驟本實驗是用標準平板作為測量基準，用指示表測量小型平板。(1) 如圖1所示，將被測平板沿縱橫方向畫好網(wǎng)格、本例中為測量9個點，四周邊緣留10mm然后將被測平板放在基準平臺上，按畫線交點位

12、置，移動干分表架，記下各 點讀數(shù)并填入表中。(2)對測得的各點示值處理數(shù)據(jù)，求解平面度誤差值。四、平面度誤差的評定方法1 .按最小條件評定參看圖2，當兩平行平面包容實際被測表面時，實際被測表面上應(yīng)至少有三至四點 分別與這兩個平行平面接觸，且滿足下列條件之一。此時這兩個包容平面之間的區(qū)域稱 為最小包容區(qū)域。最小包容區(qū)域的寬度即為符合最小條件的平面度誤差值。(1) 三角形準則：有二點與一個包容平面接觸，有一點與另一個包容平面接觸，使該 點的投影能落在上述三點連成的三角形內(nèi)(圖2 (a)。(2) 交叉準則：至少各有兩點分別與兩平行平面接觸，且分別由相應(yīng)兩點連成的兩條 直線在空間呈交叉狀態(tài)(圖2 (b

13、)。(3) 直線準則：有兩點與一個包容平面接觸，有一點與另一個包容平面接觸，且該點 的投影能落在上述兩點的連線上(圖2 (c)。2 按對角線平面法評定用通過實際被測表面的一條對角線且用平行于另一條對角線的平面作為評定基準， 以各測點對此評定基準的偏離值中的最大偏離值與最小偏離值之差作為平面度誤差值。測點在對角線平面上方時，偏離值為正值。測點在對角線平面下方時，偏離值為負值。3 按三遠點平面法評定用實際被測表面上相距最遠的三個點建立的平面作為評定基準，以各測點對此評定基準偏離值中的最大偏離值與最小偏離值之差作為平面度誤差值。測點在三遠點平面上方時，偏離值為正值，測點在三遠點平面下方時，偏離值為負

14、值。五、示例檢驗一小平板所測得數(shù)據(jù)如表2-1所示表2-10：+ 24* 7>* 4+ 4,+ 5%F 121 + 2用旋轉(zhuǎn)法求平面度誤差值，按圖3依次旋轉(zhuǎn)。按三點法：平面度誤差值為f 8 0 8 m，如圖3(c)所示。按對角線法則：平面度誤差值為f 8 ( 1) 9 m，如圖3(d)所示。按最小區(qū)域法則：平面度誤差值為f 0 ( )6.7 m，如圖3(f)所示(符合交叉原則)。由以上看出：最小條件法評定平面度誤差值最小，也最合理。（«）lb（tj圖3要求：本次實驗至少用上述三種方法中的一種方法評定平面度誤差值，且最好按最 小條件法評定。六思考題測量基準和評定基準是如何確定的，能

15、否采用評定基準進行測量？平面度誤差平面度誤差是指被測實際表面相對其理想平面的變動量，理想平面的位置應(yīng)符合最小條件。平面度誤差的測量方法，比如： 1統(tǒng)一基準法2.對角線法平面度誤差評定方法常用的有：三點法、對角線法、最小區(qū)域法實驗2-2用偏擺檢查儀測量跳動誤差一、實驗?zāi)康?. 掌握徑向圓跳動、徑向全跳動和端面圓跳動的測量方法。2. 理解圓跳動、全跳動的實際含義。二、儀器簡介偏擺檢查儀主要由干分表、懸臂、支柱、底座和頂尖座組成，儀器外觀及測量示意 如圖4所示。圖4三、實驗步驟與數(shù)據(jù)處理本實驗的被測工件是軸類零件如圖 5所示。Br-0柚*1零伴指示憲 / J t0占描示在裝恥華并1-忙）檢聞亡雜訕1

16、 徑向圓跳動誤差的測量測量時，首先將軸類零件安裝在兩頂尖間，使被測工件能自由轉(zhuǎn)動且沒有軸向竄動。 調(diào)整懸臂升降螺母至干分表以一定壓力接觸零件徑向表面后， 將零件繞其基準軸線旋轉(zhuǎn) 一周，若此時千分表的最大讀數(shù)和最小讀數(shù)分別為 amax和amin時，則該橫截面內(nèi)的徑向 圓跳動誤差為同法測量n個橫截面上的徑內(nèi)圓跳動，選取其中最大者即為該零件的徑向圓跳動誤 差。2 端面圓跳動誤差的測量零件支承方法與測徑向跳動相同，只是測頭通過附件 （用萬能量具時，千分表測頭 與零件端面直接接觸）與端面接觸在給定的直徑位置上。零件繞其基準軸線旋轉(zhuǎn)一周， 這時千分表的最大讀數(shù)和最小讀數(shù)之差為該零件的端面圓跳動誤差 了1。

17、若被測端面直徑較大，可根據(jù)具體情況，在不同直徑的幾個軸向位置上測量端面圓 跳動值，取其中的最大值作為測量結(jié)果。3徑向全跳動誤差的測量徑向全跳動的測量方法與徑向圓跳動的測量方法類似，但是在測量過程中，被測零 件應(yīng)連續(xù)回轉(zhuǎn)，且指示表沿基準軸線方向移動（或讓零件移動）。則指示表的最大讀數(shù)差 即為徑向全跳動|o 四、思考題1. 徑向圓跳動測量能否代替同軸度誤差測量？能否代替圓度誤差測量？徑向圓跳動測量能否代替同軸度誤差測量 ？一一可以。原理相近。能否代替圓度誤差測量 ?不可以。圓度誤差是形狀誤差，無基準要求。原理不同。2. 端面圓跳動能否完整反映出端面對基準軸線的垂直度誤差？端面圓跳動在一定情況下能綜

18、合反映端面對基準軸線的垂直度誤差但應(yīng)注意當零件制成內(nèi)凹或中凸時，端面圓跳動可能為零，但卻存在著垂直度誤差。所以應(yīng)根據(jù)零件的功能要求選用相應(yīng)的公差 項目。實驗三表面粗糙度測量一、實驗?zāi)康?. 了解用光切顯微鏡測量表面粗糙度的原理和方法。2. 加深對表面粗糙度輪廓評定參數(shù)的理解。二、實驗內(nèi)容用光切顯微鏡測量表面粗糙度的 Rz值。三、測量原理及計量器具說明1、儀器概述光切顯微鏡以光切法測量和觀察機械制造中零件加工表面的微觀幾何形狀，在不破壞表面的條件下，測出截面輪廓的微觀不平度和溝槽寬度的實際尺寸。此外，還可測量 表面上個別位置的加工痕跡和破損。本儀器適用于測量Rz0.880微米表面粗糙度，除對金屬

19、表面進行測定，亦可對如紙張、木材和人工材料等進行測量。2、工作原理儀器是采用光切法測量被測表面的微觀不平度，其工作原理如圖1所示：圖1狹縫被光源發(fā)出的光線照射后，通過物鏡發(fā)出一束光帶以傾斜45°方向照射在被測量的表面上。具有齒狀的不平表面，被光亮的具有平直邊緣的狹縫象的亮帶照射后，表 面的波峰在S點產(chǎn)生反射，波谷在S點產(chǎn)生反射，通過觀測顯微鏡的物鏡，它們各成像 在分劃板的a和a點。在目鏡中觀察到的即為具有與被測表面一樣的齒狀亮帶如圖2b，通過目鏡的分劃板與測微器測出 a點到a之間的距離N,被測表面的微觀不平度h即為:h Ncos45°NV- 2Vv物鏡放大倍數(shù)為了測量和計算

20、方便，測微目鏡中十字線的移動方向（圖2a）和被測景光帶邊緣寬度 hl x成45度斜角（圖2b），故目鏡測微器刻度套筒上的讀數(shù)值 hT與不平度高度的關(guān) 系為；璘坪屮：上 惑堆片1上脊可功 眈問J為JV+唄紳班u >圖2fl *庭十字熾?？偟你薇UCb>3、使用與操作方法（1）光切顯微鏡可用測微目鏡測出表面不平度 R 在測量時，所測量的表面范圍不少于五個波峰。（2）被測工作物的安放和顯微鏡調(diào)焦：a、被檢工件放在工作臺上時，測量表面之加工紋路應(yīng)與顯微光軸面平行，即與狹縫 像垂直，并使測量表面平行于工作臺平面；對于圓柱形或錐形工作物可放在工作臺上之 V型塊上。b、選擇適當?shù)奈镧R插在滑板上，拆

21、下物鏡時應(yīng)先按下手柄，插入所需的物鏡后，放 松手柄即可。c、接通電源，調(diào)整粗調(diào)手輪和微調(diào)手輪，調(diào)焦在測量平面上，使視場中出現(xiàn)最清晰 的狹縫像和表面輪廓像。如果狹縫邊緣像（下面邊）與表面輪廓象不能同時調(diào)清晰時， 可稍稍轉(zhuǎn)動手輪。一般情況下，請不要轉(zhuǎn)動它。d、旋轉(zhuǎn)測微目鏡之固緊螺釘，轉(zhuǎn)動測微目鏡使其中十字線之水平線與狹縫像平行，并用螺釘把它固定在這個位置上，此時目鏡內(nèi)分劃板運動方向與狹縫像成45°角度。在這以后，就可以進行表面輪廓不平度的測量工作。（3）輪廓不平度的測量：為測量表面輪廓不平度，須使與狹縫平行的分劃水平線與狹縫清晰邊緣（下面邊） 最高點相切，如圖2b所示。然后記下目鏡分劃板

22、與測微鼓上的讀數(shù)，再使十字線的水 平線與狹縫最低點相切，第二次記下分劃板與鼓動輪的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差：a N 逅（2）將式（2）中的N代入式（1）后得：NV .2a C2) 1V 2a2V(3)a分劃板的二次讀數(shù)差四、思考題常用的表面粗糙度測量方法有幾種？常用的測量方法有比較法、觸針法、光切法和干涉法等。各適用于測量哪些參數(shù)？書上 P142實驗四齒輪齒厚偏差測量一、實驗?zāi)康?. 熟悉齒厚游標卡尺的結(jié)構(gòu)和使用方法。2. 掌握齒輪分度圓弦齒高和弦齒厚公稱值的計算方法3. 加深對齒厚偏差定義的理解，熟悉齒厚測量方法。二、量具簡介齒厚偏差可以用齒厚游標卡尺(圖5-11)或光學(xué)測齒卡尺測出。本實驗用齒厚

23、游標卡 尺測量齒厚實際值。齒厚游標卡尺由互相垂直的兩個游標尺組成，測量時以齒輪頂圓作 為測量基準。垂直游標尺用于按分度圓弦齒高公稱值h確定被測部位，水平游標尺則用亠 _ j于測量分度圓弦齒厚實際值。齒厚游標卡尺的讀數(shù)方法與一般游標卡尺相同。三、測量原理齒厚偏差是指被測齒輪分度圓柱面上的齒厚實際值與公稱值之差。對于標準直齒圓柱齒輪，其模數(shù)為 m齒數(shù)為z，則分度圓弦齒高公稱值.h和弦齒厚公稱值飛按下式計算l+f(l-coS)J1mm勺各種不同齒數(shù)的齒輪分度圓弦齒高和弦m齒數(shù)為Z，基本齒廓角為a，變位系數(shù)為x，為了使用方便，按上式計算出模數(shù)為 齒厚的公稱值，列于下表。對于變位直齒圓柱齒輪，其模數(shù)為h

24、 =,L1 + 川-叫一一Jlj,f st + 4xInna S - JZUE 叫空則分度圓弦齒高公稱值和弦齒厚公稱值S按下式計算四、實驗步驟(1) 計算齒輪頂圓公稱直徑da和分度圓弦齒高公稱值和弦齒厚公稱值£ ;(或從下表中查取)。(2) 首先測量出齒輪頂圓實際直徑da實際。按.：的數(shù)值調(diào)整齒厚卡尺的垂直游標尺，然后將其游標加以固'定。(3) 將齒厚游標卡尺置于被測齒輪上，使垂直游標尺的高度板與齒頂可靠地接觸， 然后移動水平游標尺的量爪，使之與齒面接觸，從水平游標尺上讀出弦齒厚實際值一"實砂。這樣依次對圓周上均布的幾個齒進行測量。測得的齒厚實際值妝低 與齒厚公稱值

25、 之差即為齒厚偏差 皿臨0 。SrS? rk/mmifZmoiAt/nuut/cnni1?L036 21 56K 634E0J8 J：,370|$1.0 2rwuHMLC17 6J.510 219I.U32 41,569 0托L017 1J.57Q 320I 0MJSL$9 2菊1.PR 3211029 4I.S69 43*4LOJ« 2J.37Q J211.02S 1539L.0J5 £1 570 4羽1 026 8I.M9640L+0J5 41.570 41 023 7k9fi»74)1.01501.570 415lg 7】，剜#41U014 7kSTltM2

26、6一血71.565 E43kOU iI .5XJ 327L 402 8J W 944LOU I)1.57032A1.02201.S7Q 0躬LOB 7LW51 021 3R570 046i t>" d301 (J2i.i 31.570 147J.0I3 JL3TO 5乳1 0憐91.570 148I.DIZ 91.5705321 013J.570 243i.UJ2 eL5TO51 01% 71 *70 2彌1 012 JL.57O 5衰5-注：對于我使檢私的也堆.籾屮敕伍細最以槿數(shù).五、(4) 合格性條件為Eyni W m W Eyj思考題1. 測量齒輪齒厚是為了保證齒輪傳動的哪項使用要求？測量齒厚是為了評定齒輪傳動中齒厚減薄量用的側(cè)隙指標。主要是為了保證齒側(cè)間隙。2. 齒輪齒厚偏差可以用什么評定指標代替？可以用公法線長度極限偏差代替實驗五齒輪公法線的測量一、實驗?zāi)康?了解齒輪公法線長度及其變動量厶Fw的測量方法；2 掌握齒輪公法線平均長度偏差 Ewm勺測量方法；3學(xué)會齒輪公差表格的查閱。二、測