公差配合與技術(shù)測(cè)量第2章課件

1、第2章 技術(shù)測(cè)量基本知識(shí) 2.1 概 述 2.2 長(zhǎng)度基準(zhǔn)與長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng) 2.3 計(jì)量器具與測(cè)量方法的分類 2.4 測(cè)量誤差的基本知識(shí) 思考題與習(xí)題2.1 概 述 在機(jī)械制造業(yè)中，判斷加工完成的零件是否符合設(shè)計(jì)要求， 需要通過(guò)測(cè)量技術(shù)來(lái)進(jìn)行。測(cè)量技術(shù)主要是研究對(duì)零件的幾何量進(jìn)行測(cè)量和檢驗(yàn)的一門(mén)技術(shù)， 其中零件的幾何量包括長(zhǎng)度、 角度、 幾何形狀、 相互位置以及表面粗糙度等。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)， 測(cè)量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)互換性的保證。 測(cè)量技術(shù)就像機(jī)械制造業(yè)的眼睛一樣， 處處反映著產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣， 在生產(chǎn)中占據(jù)著舉足輕重的地位。 所謂“測(cè)量”，是指確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。通俗地講

2、，就是將一個(gè)被測(cè)量與一個(gè)作為測(cè)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過(guò)程。這一過(guò)程必將產(chǎn)生一個(gè)比值，比值乘以測(cè)量單位即為被測(cè)量值。測(cè)量可用一個(gè)基本公式來(lái)表示，即 L=q E 式中：L被測(cè)量值； E測(cè)量單位； q比值。 測(cè)量單位的選擇取決于被測(cè)幾何量所要求的測(cè)量精度，精度要求越高，測(cè)量單位就應(yīng)選得越小。 分析整個(gè)測(cè)量過(guò)程可知，一個(gè)完整的測(cè)量過(guò)程包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容： (1) 被測(cè)對(duì)象：主要指零件的幾何量。 (2) 計(jì)量單位：是指國(guó)家的法定計(jì)量單位，長(zhǎng)度的基本單位是米（m）， 其它常用單位有毫米（mm）和微米(m)。 (3) 測(cè)量方法：是指測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量器具、測(cè)量原理以及檢測(cè)條件的綜合。 (4) 測(cè)量精度

3、：是指測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。任何測(cè)量都避免不了會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此，精度和誤差是兩個(gè)相互對(duì)應(yīng)的概念。精度高，說(shuō)明測(cè)量結(jié)果更接近真值，測(cè)量誤差更??；反之，精度低，說(shuō)明測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)離真值，測(cè)量誤差大。由此可知，任何測(cè)量結(jié)果都是一個(gè)表示真值的近似值。 “檢驗(yàn)”是一個(gè)比“測(cè)量”含義更廣泛的概念。對(duì)于金屬內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)、表面裂紋的檢驗(yàn)等，就不能用“測(cè)量”這一概念。對(duì)于零件幾何量的檢驗(yàn)，通常只是判斷被測(cè)零件是否在規(guī)定的驗(yàn)收極限范圍內(nèi)，確定其是否合格，而不一定要確定其具體的量值。 2.2 長(zhǎng)度基準(zhǔn)與長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)2. 2. 1 長(zhǎng)度基準(zhǔn) 為了保證工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)度測(cè)量的精確度， 首先要建立統(tǒng)一、 可靠的長(zhǎng)度

4、基準(zhǔn)。 國(guó)際單位制中的長(zhǎng)度單位基準(zhǔn)為米（m）， 機(jī)械制造中常用的長(zhǎng)度單位為毫米（mm）， 精密測(cè)量時(shí)，多用微米(m)為單位， 超精密測(cè)量時(shí)， 則用納米（nm）為單位。 它們之間的換算關(guān)系如下： 1 m=1000 mm， 1 mm=1000 m， 1 m=1000 nm 在1983年的第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上審議并批準(zhǔn)了一個(gè)米的新定義： “米等于光在真空中在1/299 792 458秒的時(shí)間間隔內(nèi)的行程長(zhǎng)度”。 新定義帶有根本性變革， 它建立在一個(gè)重要的基本物理常數(shù)（真空中的光速 c = 299 792 458米/秒）的基礎(chǔ)上。 c常數(shù)是一個(gè)不存在誤差的精確值，精度上不受任何條件的限制，其穩(wěn)定性和

5、復(fù)現(xiàn)性是原定義的100倍以上，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。 2. 2. 2 長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng) 使用光波長(zhǎng)度基準(zhǔn)，雖然可以達(dá)到足夠的準(zhǔn)確性， 但卻不便直接應(yīng)用于生產(chǎn)中的量值測(cè)量。為了保證長(zhǎng)度基準(zhǔn)的量值能準(zhǔn)確地傳遞到工業(yè)生產(chǎn)中去，就必須建立從光波基準(zhǔn)到生產(chǎn)中使用的各種測(cè)量器具和工件的尺寸傳遞系統(tǒng)（見(jiàn)圖2-1）。目前，量塊和線紋尺仍是實(shí)際工作中的兩種實(shí)體基準(zhǔn)，是實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)度基準(zhǔn)到測(cè)量實(shí)踐之間的量值傳遞媒介。 圖 長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng) 2-12. 2. 3 量塊基本知識(shí) 由圖2-1長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)可知，量塊是機(jī)械制造中精密長(zhǎng)度計(jì)量應(yīng)用最廣泛的一種實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)，它是沒(méi)有刻度的平面平行端面量具，是以兩相互平行的測(cè)量面之間的距

6、離來(lái)決定其長(zhǎng)度的一種高精度的單值量具。 量塊的形狀一般為矩形截面的長(zhǎng)方體和圓形截面的圓柱體（主要應(yīng)用于千分尺的校對(duì)棒）兩種，常用的為長(zhǎng)方體（見(jiàn)圖2-2）。 量塊有兩個(gè)平行的測(cè)量面和四個(gè)非測(cè)量面， 測(cè)量面極為光滑平整， 非測(cè)量面較為粗糙一些。 兩測(cè)量面之間的距離 L 為量塊的工作尺寸。 量塊一般用鉻錳鋼或其他特殊合金鋼制成，其線膨脹系數(shù)小，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變形，且耐磨性好。 量塊除了作為尺寸傳遞的媒介， 用以體現(xiàn)測(cè)量單位外， 還廣泛用來(lái)檢定和校準(zhǔn)量塊、量?jī)x；相對(duì)測(cè)量時(shí)用來(lái)調(diào)整儀器的零位；有時(shí)也可直接檢驗(yàn)零件， 同時(shí)還可用于機(jī)械行業(yè)的精密劃線和精密調(diào)整等。 1. 量塊的中心長(zhǎng)度 量塊長(zhǎng)度是指量塊上測(cè)

7、量面的任意一點(diǎn)到與下測(cè)量面相研合的輔助體（如平晶）平面間的垂直距離。 雖然量塊精度很高， 但其測(cè)量面亦非理想平面， 兩測(cè)量面也不是絕對(duì)平行的?？梢?jiàn)，量塊長(zhǎng)度并非處處相等。因此，規(guī)定量塊的尺寸是指量塊測(cè)量面上中心點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度，用符號(hào) L 來(lái)表示，即用量塊的中心長(zhǎng)度尺寸代表工作尺寸。量塊的中心長(zhǎng)度是指量塊上測(cè)量面的中心到與此量塊下測(cè)量 面相研合的輔助體（如平晶）表面之間的距離， 如圖2-3所示。 量塊上標(biāo)出的尺寸為名義上的中心長(zhǎng)度， 稱為名義尺寸（或稱為標(biāo)稱長(zhǎng)度），如圖2-2所示。尺寸小于6 mm的量塊，名義尺寸刻在上測(cè)量面上；尺寸大于等于6 mm的量塊， 名義尺寸刻在一個(gè)非測(cè)量面上， 而且該表面

8、的左右側(cè)面分別為上測(cè)量面和下測(cè)量面。 圖2-2 量塊 圖2-3 量塊的中心長(zhǎng)度 2. 量塊的研合性 每塊量塊只代表一個(gè)尺寸， 由于量塊的測(cè)量平面十分光潔和平整， 因此當(dāng)表面留有一層極薄的油膜時(shí)（約0.02 m），用力推合兩塊量塊使它們的測(cè)量平面互相緊密接觸，因分子間的親和力，兩塊量塊便能粘合在一起，量塊的這種特性稱為研合性，也稱為粘合性。利用量塊的研合性，就可以把各種尺寸不同的量塊組合成量塊組，得到所需要的各種尺寸。 3. 量塊的組合 為了組成各種尺寸，量塊是按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)的， 一套包含一定數(shù)量不同尺寸的量塊，裝在一特制的木盒內(nèi)。國(guó)家量塊標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了17種成套的量塊系列，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)G

9、B 60932001中摘錄的幾套量塊的尺寸系列如附表2-1 （P71)所示。 量塊組合方法及原則: (1）選擇量塊時(shí)，無(wú)論是按“級(jí)”測(cè)量還是按“等”測(cè)量，都應(yīng)按照量塊的名義尺寸進(jìn)行選取。若為按“級(jí)”測(cè)量，則測(cè)量結(jié)果即為按“級(jí)”測(cè)量的測(cè)得值；若為按“等”測(cè)量，則可將測(cè)出的結(jié)果加上量塊檢定表中所列各量塊的實(shí)際偏差，即為按“等”測(cè)量的測(cè)得值。 (2）組合量塊成一定尺寸時(shí)， 應(yīng)從所給尺寸的最后一位小數(shù)開(kāi)始考慮，每選一塊應(yīng)使尺寸至少去掉一位小數(shù)。 (3）使量塊塊數(shù)盡可能少，以減少積累誤差，一般不超過(guò)35塊。 (4）必須從同一套量塊中選取，決不能在兩套或兩套以上的量塊中混選。 (5）組合時(shí)，不能將測(cè)量面與

10、非測(cè)量面相研合。 (6）組合時(shí)，下測(cè)量面一律朝下。 例如：要組成28.935的尺寸，若采用83塊一套的量塊，參照附表2-1，其選取方法如下： 以上四塊量塊研合后的整體尺寸為28.935。第一塊量塊尺寸為1.005第二塊量塊尺寸為1.43第三塊量塊尺寸為6.5第四塊量塊尺寸為20 4. 量塊的精度 1） 量塊的分級(jí) 按國(guó)標(biāo)的規(guī)定，量塊按制造精度分為6級(jí)，即00、 0、1、2、3和K級(jí)。其中00級(jí)精度最高，依次降低，3級(jí)精度最低，K級(jí)為校準(zhǔn)級(jí)。 量具生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)各級(jí)量塊的國(guó)標(biāo)要求，在制造時(shí)就將量塊分了“級(jí)”，并將制造尺寸標(biāo)刻在量塊上。使用時(shí)，就使用量塊上的名義尺寸。這叫做按“級(jí)”測(cè)量。 2） 量塊

11、的分等 量塊按其檢定精度，可分為1、 2、 3、 4、 5、 6六等，其中1等精度最高，依次降低，6等精度最低。 當(dāng)新買(mǎi)來(lái)的量塊使用了一個(gè)檢定周期后（一般為一年），再繼續(xù)按名義尺寸使用即按“級(jí)”使用，組合精度就會(huì)降低（由于長(zhǎng)時(shí)間的組合、 使用， 量塊有所磨損）。 所以，就必須對(duì)量塊重新進(jìn)行檢定，測(cè)出每塊量塊的實(shí)際尺寸，并按照各等量塊的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將其分成“等”。使用量塊檢定后的實(shí)際尺寸進(jìn)行測(cè)量，叫做按“等”測(cè)量。 這樣，一套量塊就有了兩種使用方法。按“級(jí)”使用時(shí)，所根據(jù)的是刻在量塊上的名義尺寸，其制造誤差忽略不計(jì)；按“等”使用時(shí)，所根據(jù)的是量塊的實(shí)際尺寸，而忽略的只是檢定量塊實(shí)際尺寸時(shí)的測(cè)量誤差，

12、但可用較低精度的量塊進(jìn)行比較精密的測(cè)量。因此，按“等”測(cè)量比按“級(jí)”測(cè)量的精度高。2.3 測(cè)量方法與測(cè)量器具 2. 3. 1 計(jì)量器具的分類 計(jì)量器具可按其測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途分為以下五類： (1) 基準(zhǔn)量具和量?jī)x：在測(cè)量中體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)量的量具和量?jī)x。例如：量塊、角度量塊、激光比長(zhǎng)儀、基準(zhǔn)米尺等。 (2) 通用量具和量?jī)x：可以用來(lái)測(cè)量一定范圍內(nèi)的任意尺寸的零件，它有刻度，可測(cè)出具體尺寸值。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為以下幾種： 固定刻線量具：如米尺、鋼板尺、卷尺等 游標(biāo)量具：如三用游標(biāo)卡尺（含帶表游標(biāo)卡尺、數(shù)顯游標(biāo)卡尺等）、游標(biāo)深度尺、游標(biāo)高度尺、齒厚游標(biāo)卡尺、游標(biāo)量角器等。 螺旋測(cè)微量具：如外徑千分尺、

13、內(nèi)徑千分尺、 螺紋中徑千分尺、公法線千分尺等。 機(jī)械式量?jī)x：如百分表、內(nèi)徑百分表、千分表、杠桿齒輪比較儀、扭簧儀等。 光學(xué)量?jī)x：如工具顯微鏡、光學(xué)比較儀等。 氣動(dòng)量?jī)x：是將零件尺寸的變化量通過(guò)一種裝置轉(zhuǎn)變成氣體流量（或壓力等）的變化，然后將此變化測(cè)量出來(lái)即可得到零件的被測(cè)尺寸。 如浮標(biāo)式、 壓力式、 流量計(jì)式氣動(dòng)量具等。 電動(dòng)量?jī)x：是將零件尺寸的變化量通過(guò)一種裝置轉(zhuǎn)變成電流（或電感、電容等）的變化，然后將此變化測(cè)量出來(lái)即可得到零件的被測(cè)尺寸。如電接觸式、電感式、電容式電動(dòng)量?jī)x等。 (3) 極限規(guī)：為無(wú)刻度的專用量具。它只能用來(lái)檢驗(yàn)零件是否合格，而不能測(cè)得被測(cè)零件的具體尺寸。 如：塞規(guī)、卡規(guī)、環(huán)

14、規(guī)、螺紋塞規(guī)、螺紋環(huán)規(guī)等。 (4) 檢驗(yàn)裝置：是量具量?jī)x和其它定位元件等的組合體，用來(lái)提高測(cè)量或檢驗(yàn)效率，提高測(cè)量精度，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用較多。 2. 3. 2 計(jì)量器具的基本技術(shù)指標(biāo) 度量的技術(shù)指標(biāo)是指測(cè)量中應(yīng)考慮的測(cè)量工具的主要性能，它是選擇和使用測(cè)量工具的依據(jù)。計(jì)量器具的基本度量指標(biāo)如圖2-4所示。 圖 2-4 計(jì)量器具的基本度量指標(biāo) (1) 刻度間隔 C：也叫刻度間距，簡(jiǎn)稱刻度，它是標(biāo)尺上相鄰兩刻線中心線之間的實(shí)際距離（或圓周弧長(zhǎng)）。為了便于目測(cè)估讀，一般刻線間距在12.5 mm 范圍內(nèi)。 (2) 分度值 i：也叫刻度值、精度值，簡(jiǎn)稱精度，它是指測(cè)量器具標(biāo)尺上一個(gè)刻

15、度間隔所代表的測(cè)量數(shù)值。 (3) 示值范圍：是指測(cè)量器具標(biāo)尺上全部刻度間隔所代表的測(cè)量數(shù)值。 (4) 量程：計(jì)量器具示值范圍的上限值與下限值之差。 (5) 測(cè)量范圍：測(cè)量器具所能測(cè)量出的最大和最小的尺寸范圍。一般地，將測(cè)量器具安裝在表座上，它包括標(biāo)尺的示值范圍、表座上安裝儀表的懸臂能夠上下移動(dòng)的最大和最小的尺寸范圍。 (6) 靈敏度：能引起量?jī)x指示數(shù)值變化的被測(cè)尺寸的最小變動(dòng)量。靈敏度說(shuō)明了量?jī)x對(duì)被測(cè)數(shù)值微小變動(dòng)引起反應(yīng)的敏感程度。 (7) 示值誤差：量具或量?jī)x上的讀數(shù)與被測(cè)尺寸實(shí)際數(shù)值之差。 (8) 放大比 K：也叫傳動(dòng)比，它是指量?jī)x指針的直線位移（或角位移）與引起這個(gè)位移的原因（即被測(cè)量尺

16、寸變化）之比。這個(gè)比等于刻度間隔與分度值之比， 即 K=C/i。 (9) 修正值：是指為了消除和減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的數(shù)值。它的大小和示值誤差的絕對(duì)值相等，而符號(hào)相反。在測(cè)量結(jié)果中加入相應(yīng)的修正值后，可提高測(cè)量精度。 (10)不確定度：是指在規(guī)定條件下測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量誤差的存在，被測(cè)幾何量值不能肯定的程度。 2. 3. 3 測(cè)量方法的分類 在測(cè)量中， 測(cè)量方法是根據(jù)測(cè)量對(duì)象的特點(diǎn)來(lái)選擇和確定的，其特點(diǎn)主要是指測(cè)量對(duì)象的尺寸大小、精度要求、形狀特點(diǎn)、材料性質(zhì)以及數(shù)量等。主要可分為以下幾種： (1) 據(jù)獲得被測(cè)結(jié)果的方法不同，測(cè)量方法可分為直接測(cè)量和間接測(cè)量。 直接測(cè)量：測(cè)量時(shí)，可

17、直接從測(cè)量器具上讀出被測(cè)幾何量的大小值。例如：用千分尺、卡尺測(cè)量軸徑，就能直接從千分尺、卡尺上讀出軸的直徑尺寸。 間接測(cè)量：被測(cè)幾何量無(wú)法直接測(cè)量時(shí)，首先測(cè)出與被測(cè)幾何量有關(guān)的其他幾何量，然后，通過(guò)一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算來(lái)求得被測(cè)幾何量的尺寸值。 通常為了減小測(cè)量誤差，都采用直接測(cè)量，而且， 也比較簡(jiǎn)單直觀。但是，間接測(cè)量雖然比較繁瑣，當(dāng)被測(cè)幾何量不易測(cè)量或用直接測(cè)量達(dá)不到精度要求時(shí)， 就不得不采用間接測(cè)量了。 (2) 根據(jù)被測(cè)結(jié)果讀數(shù)值的不同，即讀數(shù)值是否直接表示被測(cè)尺寸，測(cè)量方法可分為絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量。 絕對(duì)測(cè)量（全值測(cè)量）：測(cè)量器具的讀數(shù)值直接表示被測(cè)尺寸。例如：用千分尺測(cè)量零件尺寸

18、時(shí)可直接讀出被測(cè)尺寸的數(shù)值。 相對(duì)測(cè)量（微差或比較測(cè)量）：測(cè)量器具的讀數(shù)值表示被測(cè)尺寸相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的微差值或偏差。該測(cè)量方法有一個(gè)特點(diǎn)，即在測(cè)量之前必須首先用量塊或其他標(biāo)準(zhǔn)量具將測(cè)量器具對(duì)零。例如：用杠桿齒輪比較儀或立式光學(xué)比較儀測(cè)量零件的長(zhǎng)度，必須先用量塊調(diào)整好儀器的零位，然后進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得值是被測(cè)零件的長(zhǎng)度與量塊尺寸的微差值。 一般地，相對(duì)測(cè)量的測(cè)量精度比絕對(duì)測(cè)量的高， 但測(cè)量較為麻煩。 (3) 根據(jù)零件的被測(cè)表面是否與測(cè)量器具的測(cè)量頭有機(jī)械接觸，測(cè)量方法可分為接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量。 接觸測(cè)量：測(cè)量器具的測(cè)量頭與零件被測(cè)表面以機(jī)械測(cè)量力接觸。例如：千分尺測(cè)量零件、百分表測(cè)量軸的圓跳動(dòng)等。

19、非接觸測(cè)量：測(cè)量器具的測(cè)量頭與被測(cè)表面不接觸，不存在機(jī)械測(cè)量力。例如：用投影法（如：萬(wàn)能工具顯微鏡、大型工具顯微鏡等）測(cè)量零件尺寸、用氣動(dòng)量?jī)x測(cè)量孔徑等。 接觸測(cè)量由于存在測(cè)量力，會(huì)使零件被測(cè)表面產(chǎn)生變形，引起測(cè)量誤差，使測(cè)量頭磨損以及劃傷被測(cè)表面等，但是對(duì)被測(cè)表面的油污等不敏感；非接觸測(cè)量由于不存在測(cè)量力，被測(cè)表面也不會(huì)引起變形誤差，因此， 特別適合薄結(jié)構(gòu)易變形零件的測(cè)量。 (4) 根據(jù)同時(shí)測(cè)量參數(shù)的多少，測(cè)量方法可分為單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量。 單項(xiàng)測(cè)量：?jiǎn)为?dú)測(cè)量零件的每一個(gè)參數(shù)。例如：用工具顯微鏡測(cè)量螺紋時(shí)可分別單獨(dú)測(cè)量出螺紋的中徑、螺距、牙型半角等。 綜合測(cè)量：測(cè)量零件兩個(gè)或兩個(gè)以上相關(guān)參數(shù)

20、的綜合效應(yīng)或綜合指標(biāo)。例如：用螺紋塞規(guī)或環(huán)規(guī)檢驗(yàn)螺紋的作用中徑。 綜合測(cè)量一般效率較高，對(duì)保證零件的互換性更為可靠，適用于只要求判斷工件是否合格的場(chǎng)合。單項(xiàng)測(cè)量能分別確定每個(gè)參數(shù)的誤差，一般用于工藝分析(即分析加工)過(guò)程中產(chǎn)生廢品的原因等。 (5) 根據(jù)被測(cè)量或敏感元件（測(cè)量頭）在測(cè)量中相對(duì)狀態(tài)的不同，測(cè)量方法可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量。 靜態(tài)測(cè)量：測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與敏感元件處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。 動(dòng)態(tài)測(cè)量：測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與敏感元件處于（或模擬）工作過(guò)程中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)測(cè)量生產(chǎn)效率高，并能測(cè)出工件上一些參數(shù)連續(xù)變化的情況，常用于目前大量使用的數(shù)控機(jī)床(如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等設(shè)

21、備)的測(cè)量裝置。由此可見(jiàn)，動(dòng)態(tài)測(cè)量是測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向之一。 (6) 根據(jù)測(cè)量對(duì)機(jī)械制造工藝過(guò)程所起的作用不同， 測(cè)量方法可分為被動(dòng)測(cè)量和主動(dòng)測(cè)量。 被動(dòng)測(cè)量：在零件加工后進(jìn)行的測(cè)量。這種測(cè)量只能判斷零件是否合格，其測(cè)量結(jié)果主要用來(lái)發(fā)現(xiàn)并剔除廢品。 主動(dòng)測(cè)量：在零件加工過(guò)程中進(jìn)行的測(cè)量。這種測(cè)量可直接控制零件的加工過(guò)程，及時(shí)防止廢品的產(chǎn)生。 2.4 測(cè)量誤差的基本知識(shí) 2. 4. 1 測(cè)量誤差的基本概念及產(chǎn)生原因1 測(cè)量誤差的基本概念 測(cè)量誤差是指測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之差，以絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來(lái)表示。 絕對(duì)誤差是指測(cè)量結(jié)果（x）與被測(cè)量真值（x0）之間的差值，即 = xx0式中： 測(cè)量誤差；

22、x被測(cè)量的實(shí)際測(cè)得值； x0被測(cè)量的真值。 測(cè)量結(jié)果可能大于或小于真值，故值可能為正值，亦可能為負(fù)值，絕對(duì)誤差為代數(shù)值。絕對(duì)誤差只能反映同一尺寸的測(cè)量精度，評(píng)定不同尺寸的測(cè)量精度就需要用到相對(duì)誤差。相對(duì)誤差f是指測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值（x0）之比的絕對(duì)值。由于測(cè)量結(jié)果近似于真值，因此常用測(cè)量結(jié)果代替真值，即 相對(duì)誤差f是一個(gè)沒(méi)有單位的數(shù)值，通常用百分?jǐn)?shù)（%）表示。 例如：有兩個(gè)被測(cè)量的實(shí)際測(cè)得值 X1 =100 , X2 = 10 ， , 則其相對(duì)誤差為 由上例可以看出 兩個(gè)不同大小的被測(cè)量，雖然具有相同大小的絕對(duì)誤差，其相對(duì)誤差是不同的，顯然， ，表示前者的精確度比后者高。 f1f2f1

23、f22 測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因 產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因很多，主要有以下幾個(gè)方面： （1）測(cè)量器具誤差。是指測(cè)量器具內(nèi)在誤差，包括設(shè)計(jì)原理、制造、裝配調(diào)整存在的誤差。 （2）基準(zhǔn)件誤差。常用基準(zhǔn)件如量塊或標(biāo)準(zhǔn)件，都存在制造誤差和檢定誤差，一般來(lái)說(shuō)，基準(zhǔn)件的誤差不應(yīng)超過(guò)總測(cè)量誤差的1/51/3。 （3）環(huán)境誤差。是指由于環(huán)境因素與要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致以及測(cè)量裝置和被測(cè)量本身的變化、機(jī)構(gòu)失靈、相互位置改變等引起的誤差。 這些環(huán)境因素包括溫度、濕度、氣壓（引起空氣各部分的擾動(dòng)）、震動(dòng)（大地微震、沖擊、碰動(dòng)等）、照明（引起視差）、電磁場(chǎng)等。其中溫度誤差的影響最大。 （4）測(cè)量方法誤差。是指測(cè)量時(shí)選用的測(cè)量方法不

24、完善而引起的誤差。 （5）人員讀數(shù)誤差。是指測(cè)量人員因生理差異和技術(shù)不熟練引起的誤差，常表現(xiàn)為視差、觀測(cè)誤差、估讀誤差和讀數(shù)誤差等。2. 4. 2 測(cè)量誤差的分類和測(cè)量方法 1. 測(cè)量誤差的分類 根據(jù)誤差的特點(diǎn)與性質(zhì)，以及誤差出現(xiàn)的規(guī)律， 可將測(cè)量誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三種基本類型。 (1) 系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是指在同一條件下，對(duì)同一被測(cè)幾何量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，誤差的數(shù)值大小和符號(hào)均保持不變；或按某一確定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。前者稱為定值系統(tǒng)誤差，如，量塊檢定后的實(shí)際偏差，千分尺不對(duì)零而產(chǎn)生測(cè)量誤差等。后者稱為變值系統(tǒng)誤差，所謂確定規(guī)律，是指這種誤差可表達(dá)為一個(gè)因素或幾

25、個(gè)因素的函數(shù)。例如：尺長(zhǎng)是溫度的函數(shù)，改變溫度， 尺長(zhǎng)將按照熱脹冷縮的確定規(guī)律變化， 從而引起誤差。 又如：分度盤(pán)偏心所引起的按正弦規(guī)律周期變化的測(cè)量誤差。 系統(tǒng)誤差由于具有一定的規(guī)律，理論上講比較容易發(fā)現(xiàn)和剔除。但是，也有一些系統(tǒng)誤差由于變化規(guī)律非常復(fù)雜，一般不太容易發(fā)現(xiàn)和剔除。 (2)隨機(jī)誤差 在相同的條件下，多次測(cè)量同一量值，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)定的方式變化著，但誤差出現(xiàn)的整體是服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，這種類型的誤差叫隨機(jī)誤差。 大量的實(shí)踐證明，多數(shù)隨機(jī)誤差，特別是在各不占優(yōu)勢(shì)的獨(dú)立隨機(jī)因素綜合作用下的隨機(jī)誤差，是服從正態(tài)分布規(guī)律的。曲線計(jì)算公式： 式中： y概率密度； e自然對(duì)數(shù)的底數(shù)2

26、.71828； d 隨機(jī)誤差； s均方根誤差，又稱標(biāo)準(zhǔn)偏差。 正態(tài)分布曲線如圖2-5所示。隨機(jī)誤差有如下特性。 對(duì)稱性。絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等。 單峰性。絕對(duì)值小的隨機(jī)誤差比絕對(duì)值大的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多。圖2-5 正態(tài)分布曲線 有界性。在一定測(cè)量條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)大于某一界限值。 抵償性。當(dāng)測(cè)量次數(shù)n無(wú)限增多時(shí)，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨向于零。 (3) 粗大誤差 粗大誤差（也叫過(guò)失誤差）是指超出了在一定條件下可能出現(xiàn)的誤差。它的產(chǎn)生是由于測(cè)量時(shí)疏忽大意（如讀數(shù)錯(cuò)誤、計(jì)算錯(cuò)誤等）或環(huán)境條件的突變（沖擊、振動(dòng)等）而造成的某些較大的誤差。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，必須按一定的準(zhǔn)則從測(cè)量數(shù)

27、據(jù)中剔除。 粗大誤差的數(shù)值較大，它是由測(cè)量過(guò)程中各種錯(cuò)誤造成的，對(duì)測(cè)量結(jié)果有明顯的歪曲，如已存在，則應(yīng)予剔除。常用的剔除方法為，當(dāng)測(cè)量值與算術(shù)平均值之差即殘余誤差的絕對(duì)值|di|3s 時(shí)，測(cè)得值就含有粗大誤差，應(yīng)予剔除。3s 作為判斷粗大誤差的界限，此方法稱為3s 準(zhǔn)則。2. 隨機(jī)誤差的數(shù)據(jù)處理（1）隨機(jī)誤差的評(píng)定指標(biāo)。 算術(shù)平均值。是測(cè)量列中的n個(gè)測(cè)量值的代數(shù)和除以測(cè)量次數(shù)n。 殘余誤差vi。 殘余誤差vi有兩個(gè)特性：一是殘余誤差的代數(shù)和等于零；二是殘余誤差的平方和為最小。 任一測(cè)得值的標(biāo)準(zhǔn)偏差s 。由于隨機(jī)誤差是未知的，標(biāo)準(zhǔn)偏差s 就不能確定，所以只能用殘余誤差估算出標(biāo)準(zhǔn)偏差s 。標(biāo)準(zhǔn)偏差s 近似等于各誤差平方和的平均數(shù)的平方根。 算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)于有限次測(cè)量來(lái)說(shuō)，隨機(jī)誤差超出3 范圍的可能性可以當(dāng)作零，因此可將認(rèn)為3 看作隨機(jī)誤差的極限值。同理。（2）隨機(jī)誤差的