導軌直線度誤差測量

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗二 導軌直線度誤差測量一、實驗目的 1、了解合像水平儀或自準直儀的結(jié)構(gòu)并熟悉使用它測量直線度方法；2、掌握給定平面內(nèi)直線度誤差值的評定方法；3、掌握按兩端點連線和最小條件作圖求解直線度誤差值的方法。二、實驗內(nèi)容：1、了解實驗使用的儀器的原理及使用方法；2、測量給定導軌的直線度；3、數(shù)據(jù)處理。三、實驗步驟及要求：1、直線度誤差的評定直線度誤差是指實際被測直線對其理想直線的變動量,理想直線的位置符合最小條件。最小條件是指實際被測直線對其理想直線(評定基準)的最大變動量為最小。測量數(shù)據(jù)可以用指示表測量實際被測直線上均勻布置的各測點相對平板(測量基準)的高度來獲得,也可以

2、用水平儀或自準直儀對實際被測直線均勻布點測量,測量兩相鄰測點之間的高度差來獲得。然后，按照最小條件或以首、尾兩個測點的連線(兩端點連線)評定基準，由獲得的測量數(shù)據(jù)用作圖或計算的方法求解直線度誤差值。2、用合像水平儀測量直線度誤差(1)量儀說明和測量原理合像水平儀是一種精密測角儀器,用自然水平面為測量基準。合像水平儀的結(jié)構(gòu)見圖 1，它的水準器8是一個密封的玻璃管，管內(nèi)注入精鎦乙醚，并留有一定量的空氣，以形成氣泡。管的內(nèi)壁在長度方向具有一定的曲率半徑。氣泡在管中停住時,氣泡的位置必然垂直于重力方向。就是說，當水平儀傾斜時，氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個原理，將水平儀放在橋板上使用，

3、便能測出實際被測直線上相距一個橋板跨距的兩點間高度差，如圖 2所示。在水準器玻璃管管長的中部，從氣泡的邊緣開始向兩端對稱地按弧度值(mm/m)刻有若干條等距刻線。水平儀的分度值i用角秒和mm/m表示。合像水平儀的分度值為2"，該角度相當于在1m長度上，對邊高0.01mm的角度，這時分度值也用0.01mm/m或0.01/1000表示。1底板；2杠桿；3支承；4殼體；5支承架；6放大鏡；7棱鏡；8水準器；9微分筒；10測微螺桿；11放大鏡；12刻線尺圖 1 合像水平儀I橋板；水平儀；實際被測直線；L橋板跨距；0,1,2,n測點序號圖 2 用水平儀測量直線度誤差時的示意圖 參看圖 1和圖

4、3，測量時，合像水平儀水準器8中的氣泡兩端經(jīng)棱鏡7反射的兩半像從放大鏡6觀察。當橋板兩端相對于自然水平面無高度差時，水準器8處于水平位置。則氣泡在水準器8的中央，位于棱鏡7兩邊的對稱位置上，因此從放大鏡6看到的兩半像相合(如圖 3(a)所示)。如果橋板兩端相對于自然水平面有高度差,則水平儀傾斜一個角度,因此，氣泡不在水準器8的中央，從放大鏡6看到的兩半像是錯開的(如圖 3(b)所示),產(chǎn)生偏移量。 (a)相合 (b)錯開圖 3 氣泡的兩半像為了確定氣泡偏移量A的數(shù)值，轉(zhuǎn)動測微螺桿10使水準器8傾斜一個角度，以使氣泡返回到棱鏡7兩邊的對稱位置上。從放大鏡中觀察到氣泡的兩半像恢復成圖 3(a)所示

5、相合的兩半像。偏移量A先從放大鏡11由刻線尺12讀數(shù)，它反映測微螺桿10轉(zhuǎn)動的整圈數(shù)；再從測微螺桿手輪9(微分筒)的分度盤讀數(shù)(該盤每格為刻線尺一格的百分之一)；它是螺桿10轉(zhuǎn)動不足一圈的細分讀數(shù)。讀數(shù)取值的正負由測微螺桿手輪9指明。測微螺桿10轉(zhuǎn)動的格數(shù)、橋板跨距L(mm)與橋板兩端相對于自然水平面的高度差h之間的關系為： (2)實驗步驟1) 測量時，水平儀放置在實際被測直線的兩端，把實際被測直線調(diào)整到大致水平，使水平儀在兩端的示值不要相差太大。然后在實際被測直線旁標出均勻布置的各測點的位置。2)根據(jù)兩相鄰測點間的距離選擇跨距適當?shù)臉虬?。將水平儀安放在橋板上，然后沿著實際被測直線把橋板放在該

6、實際被測直線的一端，記下水平儀第一個示值1(格數(shù))。按各測點畫的位置依次逐段地移動橋板，同時記錄各測點的示值i(格數(shù))。注意每次移動時，應使橋板的支承在前后位置上首尾相接，而且水平儀不得相對于橋板產(chǎn)生位移。由始測點順測到終測點后，再由終測點返測到始測點。返測時，橋板切勿調(diào)頭。3)將在各個測量間隔記錄的兩次示值的平均值分別作為各個測量間隔的測量數(shù)據(jù)，求解直線度誤差值。若某個測量間隔兩次示值的差異較大，則表明測量不正常，查明原因重測。(3)直線度誤差值的評定方法1)按最小條件評定 直線度誤差值應該采用最小包容區(qū)域來評定。參看圖 4，由兩平行直線包容實際被測直線時，實際被測直線的測點中應至少有三個測

7、點分別與這兩條直線接觸(成高底一高三極點或低一高一低三極點相間接觸)，則位于實際被測直線體外的那條包容直線的位置符合最小條件，它就是評定基準。這兩條平行直線之間的區(qū)域稱為最小包容區(qū)域(簡稱最小區(qū)域)。最小包容區(qū)域?qū)挾燃礊榉献钚l件的直線度誤差值fMZ。 (a)高低高三極點 (b)低高低三極點高極點；低極點圖 4 直線度誤差最小包容區(qū)域判別準則2)按兩端點連線評定 參看圖 5，以實際被測直線兩端點B和E的連線lBE作為評定基準，取各測點相對于該連線的偏離值hi中的最大偏離值hmax與最小偏離值hmin之差fBE作為直線度誤差值。測點在連線lBE上方的偏離值取正值，測點在連線lBE下方的偏離值取

8、負值。即 按最小條件評定的誤差值小于或等于按兩端點連線評定的誤差值，因此前者可以獲得最佳的技術經(jīng)濟效益。(4)數(shù)據(jù)處理1)按兩端點連線法圖解直線度誤差 參看圖 6，在坐標紙上用橫坐標軸x表示測量間隔(各測點的序號)，用縱坐標軸y表示測量方向上的數(shù)值。將它們分別按縮小和放大的比例把各測點標在坐標紙上，然后把各測點連成一條誤差折線，該折線可以表示實際被測直線。在誤差折線上，連接其兩個端點B、E，得到兩端點連線lBE。從誤差折線上找出各測點中相對于兩端點連線的最高點和最低點。從坐標紙上分別量取這兩個測點至兩端點連線的y坐標距離，它們的代數(shù)差即為直線度誤差值fBE。圖 5 以兩端點連線作為評定基準圖

9、6 圖解直線度誤差值2)按最小條件圖解直線度誤差值 參看圖 6，從誤差折線上確定低高低（或高低高）相間的三個極點。過兩個低極點（或兩個高極點）作一條直線，再過高極點（或低極點）作一條平行與上述直線的直線，包容這條誤差折線，從坐標紙上量取這兩條平行線間的坐標距離，它的數(shù)值即為直線度誤差值fMZ。3)圖解法處理數(shù)據(jù)示例 用分度值為0.01mm/m的合像水平儀測量工作長度為1400mm的導軌的直線度誤差。所采用的橋板跨距為200mm，將導軌分成7段（8個測點）進行測量。測量數(shù)據(jù)見表43第二行所列的示值。表43 直線度誤差測量數(shù)據(jù)測點序號i01234567示值i(格數(shù))01210111示值累積值01344323參看圖 6，按表43所列各測點的示值累積值，在坐標紙上畫出誤差折線。作通過誤差折線首、尾兩點的直線lBE。從該坐標紙上量得誤差折線相對于直線lBE的最大偏離值hmax=+2.7格，最小偏離值hmin=-0.6格。因此，按兩端點連線評定的直線度誤差值為fBE=0.01×(2.7+0.6)×200=6.6m從誤差折線上找出兩個低極點(0，0)和(6，+2)及一個高極點(3，+4)。作通過兩個低極點的直線，再作過高極點且平行于兩低極點