互換性與測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書資料

1、互換性與測景技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書主編：唐芬南湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)一：用立式光學(xué)比較儀測量軸的直徑1實(shí)驗(yàn)二：用內(nèi)徑指示表測內(nèi)孔7實(shí)驗(yàn)三：直線度誤差測量10實(shí)驗(yàn)四：用雙管顯微鏡測量表面粗糙度18實(shí)驗(yàn)一、用立式光學(xué)比較儀測雖軸的直徑線性尺寸可以用相對測量法（比較測量法）進(jìn)行測量。相對測量常用的量儀有機(jī)械、光學(xué)、電氣和氣動(dòng)比較儀等幾種，本實(shí)驗(yàn)用立式光學(xué)比較儀測量外尺寸，用比較儀測量時(shí)，先用量塊（或標(biāo)準(zhǔn)器）調(diào)整量儀示值零位，測量工件所得的示值為被測尺寸相對于量塊尺寸的偏差。、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解光學(xué)比較儀的結(jié)構(gòu)并熟悉它們的示值零位調(diào)整方法和使用方法2. 熟悉量塊的使用與維護(hù)方法。圖1-1立式光學(xué)比較儀1

2、-反射蠣2藹蕓指示界限濡節(jié)手輪；8目鏡；光籽I光管軻詢手柄；6光管緊固嫌釘：7測頭提升器f愚一測桿及側(cè)頭；9-被測工的10工作血I上一工作臺(tái)調(diào)整鰥釘iU底座；13-升降螺母;橫皆；15Tt1立柱6.謎光反射鏡9.標(biāo)尺4.分劃板10.指標(biāo)線骸1%號(hào)位調(diào)節(jié)輻12.測娼圖1-2光學(xué)比較儀系統(tǒng)的光學(xué)二、用立式光學(xué)比較儀測量光滑極限塞規(guī)1. 量儀說明和測量原理立式光學(xué)比較儀也稱立式光學(xué)計(jì)，是一種精度較高且結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的光學(xué)儀器，用于測量外尺寸。圖1-1為量儀外形圖；量儀主要由底座12、立柱16、橫臂14、直角形光管4和工作臺(tái)10等幾部分組成。量儀的光學(xué)系統(tǒng)安裝在光管內(nèi)，光學(xué)系統(tǒng)如圖1-2所示。光管工作時(shí)的

3、測量原理是光學(xué)杠桿放大原理。光線經(jīng)反射鏡6、棱鏡7投射到分劃板4上的刻度尺9（它在分劃板左半面）。分劃板位于物鏡2的焦平面上。當(dāng)刻度尺9被照亮后，從刻度尺發(fā)出的光束經(jīng)直角轉(zhuǎn)向棱鏡3,物鏡2形成平行光束，投射到平面反射鏡1上。光束從反射鏡1反射回來，在分劃板4右半面形成刻度尺9的影象，從目鏡5可以觀察到該影象和一條固定指示線?？潭瘸呱嫌幸粭l零刻線。它的兩側(cè)各有100條均布的刻線，這些刻線與零刻線構(gòu)成200格刻度間距。零刻線位于固定指示線上。測量時(shí)，若反射鏡1垂直于物鏡2的主光軸，則分劃板右半面胸刻度尺影象與其左半面的刻度尺的上下位置是對稱的，即零刻線影象位于固定指示線上。如果反射鏡1與物鏡2的主

4、光軸不垂直，則分劃板右半面的刻度尺影象就相對于其左半面的刻度尺上下移動(dòng)。參看圖1-3所示的光學(xué)比較儀測量原理圖（圖中沒有畫出圖1-2中的直角轉(zhuǎn)向棱鏡），從圖1-3.光學(xué)比較儀測量原理圖物鏡焦平面上的焦點(diǎn)C發(fā)出的光線，經(jīng)物鏡后變成一束平行光投射到平面反射鏡P上。若平面反射鏡P垂直于物鏡主光軸，則從反射鏡P反射的光束由原光路回到焦點(diǎn)c,象點(diǎn)C'與焦點(diǎn)C重合（即刻度尺影象與刻度尺的上下位置保持對稱）。如果被測尺寸變動(dòng)，使測桿產(chǎn)生微小的直線位移S推動(dòng)反射鏡P繞支點(diǎn)0轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度也，那么反射鏡P與物鏡主光軸不垂直，反射光束與入射光束間的夾角為2oc,從反射鏡P反射的光束匯聚于象點(diǎn)C"（

5、即刻度尺影象相對于刻度尺在上下方向產(chǎn)生位移）。C"點(diǎn)與C點(diǎn)的距離計(jì)算式如下：l=ftg2a式中f物鏡的焦距；a反射鏡偏轉(zhuǎn)角度。而測桿位移S與反射鏡偏轉(zhuǎn)角度a的關(guān)系為,s=btga式中b-測桿到支點(diǎn)0的距離。這樣，刻度尺影象位移l對測桿位移S的比值即為光管放大倍數(shù)n計(jì)算式如下,n旦二蛙sbtgaa,因a角很小;取tg2ar2a,tgaRa，則2fn=-bb=5mm。于是光管中物鏡的焦距f=200mm,測桿到平面反射鏡鍵支點(diǎn)的距離2X200ccn=805目鏡的放大倍數(shù)為12。因此，量儀的放大倍數(shù)K=12n=960光管中分劃板上刻度尺的刻度間距為0,08m,從目鏡中看到的刻度尺影象的刻度間

6、距為d=l2x0,08=0.96mm。因此，量儀的分度值.a12沖.08E，I=0.001mm=1umK12X80從目鏡中可以讀出刻度尺零刻線影象相對于固定指示線移動(dòng)的格數(shù)，將它乘以量儀的分度值就是量儀示值。由于零刻線兩釧各有100格刻度，因此量儀的示值范圍為-100um到+1OOum。2. 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 根據(jù)被測表面的幾何形狀，選擇測頭并把它安裝在測桿上。(2) 根據(jù)被測塞規(guī)工作部分的基本尺寸或極限尺寸選取幾塊量塊，并把它們研合成量塊組。參看圖1-1,接通電源，擰動(dòng)四個(gè)螺釘11,調(diào)整工作臺(tái)10的位置，使它與測桿8運(yùn)動(dòng)方向垂直(調(diào)整好后，切勿再擰動(dòng)螺釘11)。調(diào)整量儀示值零位。將量塊組放在工

7、作臺(tái)10上，并使測頭對準(zhǔn)量塊測量面的中央，按下列三個(gè)步驟進(jìn)行調(diào)整。a. 粗調(diào)整：松開螺釘15,轉(zhuǎn)動(dòng)螺母13;使橫臂14緩緩下降，直至測頭與量塊測量面接觸，且從目鏡3的視場中看到刻度尺影象為止；再擰緊螺釘15;b. 細(xì)調(diào)整：松開螺釘15,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪5,使刻度尺零刻線的影象接近固定指示線，圖如1-4(a)，然后擰緊螺釘6。C.微調(diào)整：輕輕按動(dòng)測頭提升器7,使測頭起落數(shù)次，零刻線影象的位置穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)動(dòng)另位調(diào)節(jié)手輪13(圖1-2),使零刻線影象與固定指示線重合，圖如1-4(b)。按動(dòng)測頭提升器7,使測頭抬起，取下量塊組，換上被測軸。分別對相隔900的徑向位置AA'、BB'進(jìn)行測量。在工作

8、臺(tái)10上移動(dòng)軸進(jìn)行測量時(shí)，注意讀取刻度尺影象示值中的最大值。(3) 取下被測軸，再放上量塊組復(fù)查示值零位。其誤差不得超過也.5um,否則重新測量。圖1-43. 注意事項(xiàng) 、測量前應(yīng)先擦凈零件表面及儀器工作臺(tái)。 、操作要小心，不得有任何碰憧，調(diào)整時(shí)觀察指針位置，不應(yīng)超出標(biāo)尺示值范圍。 、使用量塊時(shí)要正確推合，防止劃傷量塊測量面。 、取拿量塊時(shí)最好使用棉手套，避免用手直接接觸量塊.以減少手溫對測量精度的影晌。 、注意保護(hù)量塊工作面，禁止量塊碰撞或掉落地上。 、量塊使用前，要用棉花擦干凈。 、測量結(jié)束前，不應(yīng)拆開量塊，以便隨時(shí)校對零位。四、思考題1. 列舉你所使用過的長度測理器具，比較其精確度，測量

9、范圍及使用場院合。2.試分析絕對測量和比較測量的優(yōu)缺點(diǎn)。3. 試分析產(chǎn)生測量誤差的原因。技術(shù)測星實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)學(xué)號(hào)姓名同組實(shí)驗(yàn)者實(shí)驗(yàn)一用立式光學(xué)計(jì)測雖軸的直徑一、儀器及被測零件、測量記錄-儀器讀數(shù)（urn）被測軸實(shí)際尺寸方向軸1軸2軸3軸4截面A-AB-BA-AB-BA-AB-BA-AB-B最小(mm)最大(mm)I-In-n合格性結(jié)論：內(nèi)絲指示袞L擔(dān)動(dòng)制興可定烈頭定心眼；4捐示支實(shí)驗(yàn)二用內(nèi)徑指示表測雖孔徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解內(nèi)徑指示表的結(jié)構(gòu)并熟悉其使用方法2. 掌握用內(nèi)徑指示表進(jìn)行比較測量的原理。、量儀說明和測量原理內(nèi)徑指示表是測量孔徑的常用量儀。它由指示表和裝有杠桿系統(tǒng)的測量裝置組成，其結(jié)

10、構(gòu)如圖2-1所示。測量時(shí)，活動(dòng)測頭1和固定測頭2分別與孔壁接觸，活動(dòng)測頭1向內(nèi)移動(dòng)，其位移經(jīng)等臂直角杠桿，推動(dòng)挺桿向上移動(dòng)，使彈簧壓縮，并推動(dòng)指示表4的指針回轉(zhuǎn)。該彈簧的反作用力使活動(dòng)測頭1對孔壁產(chǎn)生測量力。定心板3在彈簧的作用下始終對稱地與孔壁接觸。定心板3與孔壁的接觸點(diǎn)的連線和被測孔的直徑線互相垂直，使兩測頭位于該孔的直徑方向上。量儀附有一組長短不同的固定測頭，可根據(jù)被測孔直徑的大小來選擇使用。用內(nèi)徑指示表測量孔徑，是采用比較測量的方法進(jìn)行的?？捎镁哂写_定內(nèi)尺寸L的標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)或用裝在量塊夾中的量塊組成的確定尺寸來調(diào)整內(nèi)徑指示表的示值零位。然后用它測量被測孔徑，指示表的示值即為實(shí)際被測孔徑對確

11、定尺寸L的偏差L。因此，實(shí)際被測孔徑X=L+L。三、實(shí)驗(yàn)步驟1. 根據(jù)被測孔的基本尺寸選取量塊，或研合成量塊組，裝入量塊夾中（或使用具有確定內(nèi)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)）。2. 根據(jù)被測孔的基本尺寸選擇合適的固定測頭，把它擰入內(nèi)徑指示表的測量裝置上相應(yīng)的螺孔中，并加以固緊。按量塊組（或標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)）的確定尺寸調(diào)整指示表示值零位。將內(nèi)徑指示表的兩個(gè)測頭小心地放入量塊夾的兩個(gè)量爪之間（要先放入活動(dòng)測頭，并壓緊定心板，然后放入固定測頭）；按圖2-2所示的方法擺動(dòng)量儀。當(dāng)指示表指針回轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)（最小示值）時(shí)，這表示測頭與量塊夾的量爪表面垂直.然后轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤使指針指向其零刻線。如此反復(fù)多次，直到指針穩(wěn)定地在零刻線處轉(zhuǎn)折

12、為止（內(nèi)徑百分表在校零時(shí)應(yīng)注意手握直管上的隔熱手柄）。將內(nèi)徑指示表的量桿放入被測孔中，在孔的兩個(gè)截面兩個(gè)方向上，共測四個(gè)點(diǎn)，測量時(shí)應(yīng)左右擺動(dòng)指示表，找出最小讀數(shù)（見實(shí)驗(yàn)報(bào)先告測量示意圖）。測量時(shí)要特別注意該實(shí)際偏差的正、負(fù)符號(hào)：當(dāng)表針按順時(shí)針方向未達(dá)到零點(diǎn)的讀數(shù)是正值，當(dāng)表針按順時(shí)針方向超過零點(diǎn)的讀數(shù)是負(fù)值。3. 根據(jù)測量結(jié)果，確定被測孔的尺寸形狀誤差的大小，作出其合格性結(jié)論。4. 填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，清洗量儀及被測工作。指示表示值等位12-S洲置孔徑四、思考題1. 為什么內(nèi)徑指示表調(diào)整示值零位和測量孔徑時(shí)都要擺動(dòng)量儀找指針?biāo)甘镜淖钚∈局担?. 用內(nèi)徑指示表測量孔徑屬于何種測量方法？固定測頭磨損對

13、測量結(jié)果是否有影響技術(shù)測星實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)學(xué)號(hào)姓名同組實(shí)驗(yàn)者實(shí)驗(yàn)二用內(nèi)徑指示表測內(nèi)孔實(shí)驗(yàn)三、直線度誤差測雖一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 了解合像水平儀的結(jié)構(gòu)并熟悉使用它們測量直線度誤差的方法；2. 掌握按最小條件和兩端點(diǎn)連線作圖求解直線度誤差值的方法。二、直錢度誤差的評定：直線度誤差是指實(shí)際被測直線對其理想直線的變動(dòng)量，理想直線的位置應(yīng)符合最小條件。最小條件是指實(shí)際被測直線對其理想直線（評定基準(zhǔn)）的最大變動(dòng)量為最小。測量數(shù)據(jù)可以用指示表測量實(shí)際被測直線上各測點(diǎn)相對于平板（測量基準(zhǔn)）的高度來獲得，也可以用水平儀或自準(zhǔn)直儀對實(shí)際被測直線均勻節(jié)點(diǎn)測量，測量兩相鄰測點(diǎn)之間的高度差來獲得。然后，按照最小條件或以首.尾

14、兩個(gè)測點(diǎn)的連線（即兩端點(diǎn)連線）作為評定基準(zhǔn)，由獲得的測量數(shù)據(jù)用作圖或計(jì)算方法求解直線度誤差值。三.用合象水平儀測量直線度誤差：1.量儀說明和測量原理合象水平儀是一種精密測量儀器，用自然水平面作為測量基準(zhǔn)。合象水平儀的結(jié)構(gòu)見圖3-1,它的水準(zhǔn)器8是一個(gè)密封的玻璃管，管內(nèi)注入精儲(chǔ)乙酰，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(shí)，氣泡的位置必然W1圖3-1合像水平儀6放大鏡；7棱鏡;1底板；2一杠桿；3一支承；4一殼體；5一支承架；8水準(zhǔn)器；9一微分筒；10-測微螺桿；11一放大鏡；12-刻度尺BB3-2用水平儀測量直線度誤差的示意困If;I-水平儀;頁一

15、實(shí)躍故知1線；L一橋板跨！0;OJ.25-測點(diǎn)序號(hào)垂直于黃力方向。就是說，當(dāng)水平儀傾斜時(shí),氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個(gè)原理，將水平儀放在橋板上使用，便能測出實(shí)際被刪直線上相距一個(gè)橋板跨距的兩點(diǎn).何高度差，如圖2所示。在水準(zhǔn)器玻璃管管長的中部，從氣泡的邊緣開始向兩靖對稱地按弧度tftCmm/m)刻有若干均勻的刻度。水平儀的分度值用角秒和mm/m表示。合象水平儀的分度值為2,這角度相當(dāng)于在Im長度上，對邊高0.01mm的角度，這時(shí)分度值也用0.01mm/m或0.01/1000表示。參看圖3-1和圖3-3,測量時(shí)，合象水平儀水準(zhǔn)器8中的氣池兩端經(jīng)棱鏡7反射的兩半象從放大鏡6觀察。當(dāng)

16、橋板兩端相對于自然水平面無高度差時(shí)，水準(zhǔn)器8處于水平位置，蛔氣泡在水準(zhǔn)器8的中央，位于棱儻7兩邊的對稱位置上,因此從放大鏡6看到的兩半象相合(如圖33。所示)。如果橋板兩瑞相對于自然水平面有高度差,.則水平儀煩斜一個(gè)角度a,因此氣泡不在水準(zhǔn)器8的中央，從放大僚6看甄的兩半象是借開的(如圖3-36所示),產(chǎn)生偏移量:(«)相fh9)惜開A3-3氣泡的兩半象為了確定氣泡偏移量/的數(shù)值,轉(zhuǎn)動(dòng)測微螺桿10使水準(zhǔn)器8傾斜一個(gè)角度a,以使氣海返何到棱鏡7兩邊的對稱位置上。從放大鏡中觀察到氣泡的兩半象恢纂成圖3-3a所示相合的兩半像。偏移ft，先從放大鏡U由刻度尺12讀數(shù)，它反映清微城桿10轉(zhuǎn)動(dòng)的

17、整圈敬j再從測微螺桿手輪9的刻度盤讀數(shù)(該盤每格為刻度尺一格的百分之一)，它是螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)不足一圈的細(xì)分讀數(shù)。讀數(shù)取值的正負(fù)由測微螺桿手輪9指明，測微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)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菱h之間的關(guān)系為8h=O.OlaLpm2. 實(shí)瞼步喙(1) 把被泌直線調(diào)整到大致水平，并在被測宜線旁標(biāo)出均勻布點(diǎn)的各測點(diǎn)的位置。.(2)根據(jù)兩相鄰測點(diǎn)間的距離選擇舞距適當(dāng)?shù)霓I板。將水平儀安放在橋板上，然后沿被科直綬把析板放在被測直線的一墻，記下水平儀第一個(gè)示值，m皎各測點(diǎn)的位置依次逐段地修動(dòng)橋板，同時(shí)記錄各測點(diǎn)的示也4.注意每次移動(dòng)時(shí)，應(yīng)使橋板的支承在前后位置上首尼相按，而且

18、水平儀不得相對于橋板產(chǎn)生位移，由始測點(diǎn)廉別到終測點(diǎn)后.再由終測點(diǎn)返測到始留點(diǎn)。返溜時(shí)，橋板切勿調(diào)頭。(3)由溜得的各測點(diǎn)示值4處理數(shù)據(jù)，求解直線度誤差值°3. 直線度識(shí)差的評定方法(1)按最小條件評定參看圖3-4,由兩平行直線包容實(shí)際被測宜線時(shí)，成高-低-高三極點(diǎn)或低-高-低三極點(diǎn)相間接U形式之一，則理想旻素(評定基準(zhǔn)的位處符合最小條件這兩條平行直線之間的區(qū)域彌為最小包容區(qū)域。II小包容區(qū)域的寬度叩為符合最小條件的直線度誤差值M3-4最小包容區(qū)域Of極京；A低板點(diǎn)按兩端點(diǎn)連線評定，套看圖3-5，以實(shí)際被測直線兩翌點(diǎn)B和E的連線R作為評定基準(zhǔn)，取各測點(diǎn)相對于該連統(tǒng)的«Kffi

19、九中的最大偏高值h*與最小偏離值h.i.之差作為直綬度設(shè)差值，測點(diǎn)在連線舊上方的偏離值取正值，瀏點(diǎn)在連線上下方的偏離值取負(fù)值。Bp/BE=h».«-h«i.o4. 敷據(jù)處理<1)按最小條件圖解直線度誤差值，參看圖34,在坐標(biāo)紙上用橫坐標(biāo)x衰示測兼間隔(各測點(diǎn)的序號(hào)，用縱坐標(biāo)y表示泌量方向上的數(shù)值。將它們分別按縮小和放大的比例把各泌點(diǎn)標(biāo)在坐標(biāo)紙上，然后把各測點(diǎn)連接成一條誤差折線，該折線可以表示實(shí)際被洲直線，技最小條件從誤差折線上確定高、低相間的三個(gè)極點(diǎn)，井作兩條平行直線包容這條折線。從坐標(biāo)紙上量取這兩條平行宜線間的縱坐標(biāo)距離，它的教值即為直線度誤差值M(2)按

20、兩端點(diǎn)連線圖解直線度誤要值，在坐標(biāo)紙上面出很菱折線，然后連接其兩個(gè)崩點(diǎn)，得到兩堵點(diǎn)連線。從誤差折線上找出相對于它的最高點(diǎn)和最低點(diǎn).從坐標(biāo)紙上分別量取V3-6圖解直線度誤差值這兩點(diǎn)至兩端點(diǎn)連線的縱坐標(biāo)距離，它們的絕對值之和即為直線度誤差值fBE.（3）圖解法處理數(shù)據(jù)示例：用分度值為0.01mm/m的合像水平儀測量長度為1400mm的導(dǎo)軌的直線度誤差。所采用的橋板跨距為165mm，將導(dǎo)軌分成7段進(jìn)行測量。測量數(shù)據(jù)見表31表31直線度誤差測量數(shù)據(jù)儀器位置測點(diǎn)序號(hào)及測量間隔01122334455667示值（格）順測26.524.528.530282725返測26.525.528.329.627.626.825平均值i26.52528.429.827.826.925相對差值j=ia(j=1,26)0-1.5+1.9+3.3+1.3+0.4-1.5累積值jj0-1.5+0.4+3.7+5.0+5.4+3.9按表3-1所列各測點(diǎn)的示值累積值，在坐標(biāo)紙上畫出折線（見圖3-6）。找其上兩個(gè)高極點(diǎn)（0,0）和（5,+5）及一個(gè)低極點(diǎn)（2,-1.5）.作通過兩個(gè)高極點(diǎn)的直線，再作過低極點(diǎn)且平行于高極點(diǎn)連線的直線，得到最小包容區(qū)域。從圖上量得該區(qū)域的寬度為3.5格。因此,按最小條件評定的直線度誤差值