互換性及技術(shù)測量-第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)

1、互換性及技術(shù)測量-第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)第一頁，共50頁。第章技術(shù)測量基礎(chǔ)2-1 技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識2-2 測量誤差及數(shù)據(jù)處理2-3 用普通測量器具檢測第二頁，共50頁。【本章重點(diǎn)內(nèi)容】技術(shù)測量的基本概念量塊和量塊的選用計(jì)量器具的度量指標(biāo)測量方法及其分類測量誤差測量誤差的分類與處理計(jì)量器具的選用原則第章技術(shù)測量基礎(chǔ)第三頁，共50頁。第一節(jié)技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識在生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中，經(jīng)常要對一些現(xiàn)角和物體進(jìn)行檢測，以對其進(jìn)行定量或定性的描述。在機(jī)械制造中，技術(shù)測量主要研究對零件的幾何量（包括長度、角度、表面粗糙度、幾何形狀和相互位置誤差等）進(jìn)行測量和檢驗(yàn)，以確定機(jī)器或儀器的零部件加工后是滯符合設(shè)計(jì)圖樣上的

2、技術(shù)要求。第章技術(shù)測量基礎(chǔ)第四頁，共50頁。1. 測量將被測量與測量單位或標(biāo)準(zhǔn)量在數(shù)值上進(jìn)行比較，從而確定二者比值的過程。一個(gè)完整的測量過程應(yīng)包含:四個(gè)要素計(jì)量單位被測對象測量方法測量精度 基本的測量公式：一、技術(shù)測量的基本概念第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第五頁，共50頁。被測對象：零件的幾何量，包括長度、角度、表面粗糙 度、形狀和位置誤差等。計(jì)量單位：幾何量中的長度、角度單位。長度單位為米（m），角度單位是弧度（rad)。測量方法：測量時(shí)所采用的測量原理、計(jì)量器具和測量條件的綜合如：用游標(biāo)卡尺測量軸徑的直接測量法； 用量塊和立式光學(xué)計(jì)測量軸徑的比較測量法。測量精度：測量結(jié)果的可靠程度，即測量結(jié)果

3、與真值相一致的程度。一般用測量誤差的大小來反映測量精度的高低。偏離遠(yuǎn)，測量誤差大，測量精度低；反之，其測量精度高一、技術(shù)測量的基本概念第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第六頁，共50頁。2. 檢驗(yàn)確定被測幾何量是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，從而判斷其是否合格的實(shí)驗(yàn)過程，而不要求量值。3. 檢定為評定計(jì)量器具的精度指標(biāo)是否合乎該計(jì)量器具的檢定規(guī)程的全部過程。一、技術(shù)測量的基本概念第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第七頁，共50頁。為保證量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確性，必須規(guī)定一個(gè)基本的客觀標(biāo)準(zhǔn)，即長度基準(zhǔn)；國際單位制中，基本的長度單位有米制和英制兩種；我國法定長度的基本計(jì)量單位是“米” ；機(jī)械工程圖中常用的單位是“毫米” ；米的定義

4、：1米是光在真空中在1/299792458 秒時(shí)間間隔內(nèi)所傳播的距離。 1. 長度尺寸基準(zhǔn)和傳遞系統(tǒng)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第八頁，共50頁。長度量值傳遞系統(tǒng)由于光波波長作為長度基準(zhǔn)，不便于生產(chǎn)直接應(yīng)用，為保證零件在國內(nèi)、國際上具有互換性，即保證量值的統(tǒng)一，必須通過工作基準(zhǔn)把長度基準(zhǔn)的量值準(zhǔn)確地逐級傳遞到生產(chǎn)應(yīng)用的計(jì)量器具和零件上去。 量塊：端面量具系統(tǒng)線紋尺：刻線量具系統(tǒng)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第九頁，共50頁。第十頁，共50頁。角度也是機(jī)械制造中重要的幾何參數(shù)之一我國法定計(jì)量單位規(guī)定平面角的角度單位為弧度及角、分、秒1. 角度尺寸基準(zhǔn)和傳

5、遞系統(tǒng)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng) 在計(jì)量部門，為了方便，采用多面棱體作為角度量值的基準(zhǔn)。 多面棱體標(biāo)準(zhǔn)測角儀角度量塊各種角度測量器具圖2.2 角度基準(zhǔn)的量值傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十一頁，共50頁。一種無刻度的標(biāo)準(zhǔn)端面量具材料：特殊合金鋼形狀：長方六面體結(jié)構(gòu)圖2.3量塊量塊的作用： 尺寸傳遞系統(tǒng)的中間標(biāo)準(zhǔn)量具作為標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整儀器的零位直接測量零件1. 量塊二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十二頁，共50頁。1）量塊的尺寸量塊長度（Li）：從量塊一個(gè)測量面上任意一點(diǎn)（距邊緣0.5mm區(qū)域除外）到與另一個(gè)測量面相研合的平晶表面的垂直距離。中心長度（L）：從量塊一個(gè)測量面中

6、心點(diǎn)到與這個(gè)量塊另一個(gè)測量面相研合的面的垂直距離。圖2.4量塊長度L4L3L2L量塊L1平晶二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十三頁，共50頁。標(biāo)稱長度：量塊上標(biāo)出的數(shù)字。 尺寸6mm 長度標(biāo)記刻在測量面上； 尺寸6mm 長度標(biāo)記刻在非測量面上； 量塊標(biāo)稱長度二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十四頁，共50頁。劃分方法： 1）“級”：按制造精度分為K，0， ,1，2，3五級。K級最高，3級最低。 按“級”使用時(shí)，按標(biāo)稱尺寸，忽略制造誤差和磨損誤差。 2）“等”：按檢定精度從高到低分為1，2，3，4，5五等。 按“等”使用時(shí)，按檢定后所給出的實(shí)際中心長度尺寸作

7、為工作尺寸，忽略其測量誤差。由于檢定時(shí)的測量誤差小于制造誤差，所以量塊按“等”使用比按“級”使用更準(zhǔn)確。二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念量塊的“級”和“等”：量塊的“級” 和“等” 為滿足不同的測量精度要求，量塊精度分“級”和“等”兩種。2）量塊的尺寸第十五頁，共50頁。量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)國標(biāo)量塊標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了17種成套的量塊系列最少的量塊數(shù)組成所需的尺寸，獲得更高的尺寸精度 一般不超過4塊選用量塊時(shí)，應(yīng)從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開始， 每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念2）量塊的使用第十六頁，共50頁。1.0052

8、01.286.528.785第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十七頁，共50頁。1. 計(jì)量器具三、計(jì)量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念（1）按用途分類基準(zhǔn)量具 用來校對或調(diào)整計(jì)量器具或作為標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行相對測的量量稱為基準(zhǔn)量具。如量塊等。通用計(jì)量器具 能將被測量轉(zhuǎn)換成可直接觀測的指示值或等效信息的測量工具，如千分尺、百分表、測量儀等。極量量規(guī)類一種沒有刻度的專用檢驗(yàn)工具。如塞規(guī)、卡規(guī)，螺紋量規(guī)、功能量規(guī)等。檢驗(yàn)夾具也是一種專用的檢驗(yàn)工具，它在和相應(yīng)的計(jì)量器具配套使用時(shí)，可方便地栓驗(yàn)出被測件的各項(xiàng)參數(shù)，如圓度儀、基節(jié)儀等。第十八頁，共50頁。第十九頁，共50頁。第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十頁，共5

9、0頁。機(jī)械式比較儀光學(xué)比較儀第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十一頁，共50頁。分度值i 分度值i是指在測量器具的標(biāo)尺或度盤上，相鄰兩刻線所代表被測量的量值之差?？潭乳g距a 標(biāo)尺間距a是指計(jì)量器具的刻度尺或分度盤上相鄰兩刻線中心之間的距離。通常a值取11.25mm示值范圍b 標(biāo)尺范圍是指計(jì)量器具所顯示或指示的最小值到最大值的范圍。 （）計(jì)量器具的度量指示三、計(jì)量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十二頁，共50頁。測量范圍B 測量范圍是指計(jì)量器具所能測量零件的最小值到最大值的范圍。靈敏度K 靈敏度是指計(jì)量器具對被測量變化的反應(yīng)能力。若用dL表示被觀測變量的增量，用dX表示被測量的增量，則K=d

10、L/dX測量力 測量力是指計(jì)量器具的測頭與被測表面之間的接觸力。示值誤差 示值誤差是指計(jì)量器具上的示值與被測量真值的代數(shù)差。 （）計(jì)量器具的度量指示三、計(jì)量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十三頁，共50頁。示值變動(dòng)量 示值變動(dòng)量是指在測量條件不變的情況下，用計(jì)量器具對被測量多次（一般510次）所得示值中的最大差值?；剞D(zhuǎn)誤差（滯后誤差） 回轉(zhuǎn)誤差是指在相同條件下，對同一被測量進(jìn)行往返兩個(gè)方向測量時(shí)，計(jì)量器具示值的最大變動(dòng)量。不確定度 不確定度是指由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度。 （）計(jì)量器具的度量指示三、計(jì)量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十四頁，共50頁。2.

11、 測量方法的分類1) 按實(shí)測幾何量是否為被測幾何量 直接測量 被測幾何量的量值直接由計(jì)量器具讀出。 間接測量 欲測量的幾何量的量值由實(shí)測幾何量的量值按一定的函數(shù)關(guān)系式運(yùn)算得出。 2) 按示值是否為被測幾何量的量值 絕對測量 計(jì)量器具的示值就是被測幾何量的量值。 相對測量 （比較測量）示值為被測幾何量相對于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差，被測幾何量的量值等于已知標(biāo)準(zhǔn)量與該偏差值的代數(shù)和。 三、計(jì)量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十五頁，共50頁。3) 被測表面與計(jì)量器具的測頭是否接觸 接觸測量 測頭和被測表面的接觸會引起彈性變形，產(chǎn)生測量誤差； 非接觸測量 注意：接觸測量會產(chǎn)生彈性變形，故易變形的軟質(zhì)表

12、面或薄壁工件多用非接觸測量。4) 按工件上是否有多個(gè)被測幾何量同時(shí)被測量 單項(xiàng)測量 對工件上的各個(gè)被測量分別進(jìn)行測量； 綜合測量 對工件上幾個(gè)相關(guān)幾何量的綜合效應(yīng)同時(shí)測量得到綜合指標(biāo)，以判斷綜合結(jié)果是否合格。 例如：齒距儀測量齒輪的齒距累積誤差，反映公法線長度變動(dòng)和齒圈徑向跳動(dòng)誤差的綜合結(jié)果。 注意：綜合測量的效率比單項(xiàng)測量的效率高。三、計(jì)量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十六頁，共50頁。5) 其他分類形式： 測頭和被測表面之間是否有相對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)測量：動(dòng)態(tài)測量效率高，能測出工件上幾何參數(shù)連續(xù)變化的情況。靜態(tài)測量主動(dòng)測量 在加工工件的同時(shí)對被測幾何量進(jìn)行測量。三、計(jì)量器具和測量方

13、法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十七頁，共50頁。第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第章技術(shù)測量基礎(chǔ)一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因二、測量誤差的分類與處理三、測量誤差的合成第二十八頁，共50頁。一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因 測量誤差：測得值與被測量的真值之差。絕對誤差: 測量結(jié)果與被測量的真值之差 = x- Q 相對誤差 : 測量的絕對誤差的絕對值與被測量真值之比，用于評定不同被測量的測量精度絕對誤差測量結(jié)果被測量的真值用多次測量的算術(shù)平均值代替1. 測量誤差的概念第二十九頁，共50頁。一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因例：儀器讀數(shù)在100mm處的絕對誤差為0

14、.005mm，當(dāng)用它測量工件，讀數(shù)正好為100mm時(shí)，問工件的實(shí)際尺寸是多少？相對誤差是多少？解： = x- Q 0.005= 100 Q 工件的實(shí)際尺寸Q = 100.05 0.005/100.005100% 0.005% 工件的相對誤差為0.005% 第三十頁，共50頁。一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因2. 測量誤差產(chǎn)生原因1）計(jì)量器具的誤差2）標(biāo)準(zhǔn)件誤差3）測量方法誤差4）環(huán)境條件引起的誤差5）人為誤差第三十一頁，共50頁。二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因 隨機(jī)誤差 隨機(jī)誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量值時(shí)，其數(shù)值大小和符號以不可預(yù)定的方

15、式變化的誤差。不可避免的 系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量時(shí)，誤差的大小和符號均不變或按一定規(guī)律變化的誤差。 粗大誤差 粗大誤差是指由于主觀疏忽或客觀條件發(fā)生突發(fā)變化而產(chǎn)生的誤差。第三十二頁，共50頁。1. 隨機(jī)誤差及其評定隨機(jī)誤差：在一定的測量條件下，多次測量同一量值時(shí)，測量誤差的絕對值和符號以不可預(yù)知的方式變化的誤差。產(chǎn)生的原因：有許多未知規(guī)律和難以控制的微小因素所造成，無法從測量結(jié)果中消除。分布規(guī)律：分布曲線多呈正態(tài)分布二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第三十三頁，共50頁。分布特征：（1）單峰性：絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)概率大 （2）對

16、稱性：絕對值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等 （3）有界性：在一定的測量條件下，隨機(jī)誤差的絕對值不會超出一定的界限 （4）抵償性：隨著測量次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨于零二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因1. 隨機(jī)誤差及其評定第三十四頁，共50頁。 隨機(jī)誤差的評定正態(tài)分布曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式概率密度標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，分布曲線越陡峭測量精度越高隨機(jī)誤差二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因1. 隨機(jī)誤差及其評定第三十五頁，共50頁。當(dāng)d =0時(shí)，正態(tài)分布的概率密度最大，即：此時(shí)， ，則Ymax，正態(tài)分布曲線越陡，分布越集中反之， ，則Ymax，正態(tài)分布曲線越分散。越小

17、，分布曲線越陡峭測量精度越高 隨機(jī)誤差的評定二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因1. 隨機(jī)誤差及其評定第三十六頁，共50頁。由概率論可知，全部隨機(jī)誤差的概率之和為“1” 隨機(jī)誤差的評定隨機(jī)誤差出現(xiàn)在區(qū)間（，）內(nèi)的概率為若令 ，則 ，拉普拉斯函數(shù)第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第三十七頁，共50頁。 隨機(jī)誤差的評定 在已知t時(shí)，可從拉普拉斯函數(shù)表中查的f（）值第三十八頁，共50頁。定義：在一定的測量條件下，多次測量同一量值時(shí)，測量誤差的大小和符號固定不變或按一定規(guī)律變化的誤差。 分類：已定系統(tǒng)誤差 未定系統(tǒng)誤差定值的系統(tǒng)誤差變值的系統(tǒng)誤差線性變化的系統(tǒng)誤差周期性變化的系統(tǒng)誤差復(fù)雜變化

18、的系統(tǒng)誤差二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因2. 系統(tǒng)誤差及其消除第三十九頁，共50頁。消除和減小系統(tǒng)誤差的方法從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源消除；用加修正值的方法消除；用兩次讀數(shù)法消除；利用被測量之間的內(nèi)在聯(lián)系消除二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因2. 系統(tǒng)誤差及其消除第四十頁，共50頁。粗大誤差是指由于主觀疏忽大意或客觀條件突然變化而產(chǎn)生的誤差 二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因3. 粗大誤差及其剔除粗大誤差：超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差;產(chǎn)生的原因：由于某些不正常的原因造成的；特點(diǎn)：數(shù)值大，對測量結(jié)果有明顯的歪曲，應(yīng)予以剔除；判斷準(zhǔn)則：3準(zhǔn)則，當(dāng)

19、出現(xiàn)i 3，即認(rèn)為是粗大誤差的測量值；剔除粗大誤差的方法：重復(fù)測量或改用另一種測量方法加以核對。在測量次數(shù)較少(小于10次）的情況下，最好不用3準(zhǔn)則， 而用其他準(zhǔn)則。第四十一頁，共50頁。精密度: 隨機(jī)誤差小，則精密度高；正確度：系統(tǒng)誤差小，則正確度高；準(zhǔn)確度（精確度): 隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都小，則準(zhǔn)確度高。 二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因4. 測量精度的分類第四十二頁，共50頁。1. 直接測量法測量誤差合成已定系統(tǒng)誤差： 隨機(jī)誤差或未定系統(tǒng)誤差：2. 間接測量法測量誤差合成系統(tǒng)誤差： 隨機(jī)誤差： 三、測量誤差的合成第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因自學(xué)內(nèi)容！第四十三頁，共50頁。例： 第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第四十四頁，共50頁。第章技術(shù)測量基礎(chǔ)第3節(jié)用普通測量器具檢測1. 尺寸誤檢的基本概