第3章 安裝工程精度及分析

第3章安裝工程精度及分析3.1測量基礎知識

3.2極限與配合

3.3尺寸鏈原理3.4安裝測量控制網

3.5安裝精度與基準3.6安裝工程精度實例分析

3.1測量基礎知識3.1.1測量的基本概念

3.1.2長度基準與量值傳遞系統(tǒng)

3.1.3測量器具及基本度量指標

3.1.4常用測量器具

3.1.5測量誤差與數(shù)據處理

3.1.1測量的基本概念1.測量對象

2.測量單位

3.測量方法

4.測量精度1.測量對象測量對象所對應的是測量“誰的什么量”的問題，是要用數(shù)字或符號來進行表達、解釋、說明的對象。如幾何量的測量包括了長度、角度、表面粗糙度及形位公差等；物理量的測量包括了位移、速度、加速度、應變、溫度、濕度、壓力、振動、噪聲等。2.測量單位測量單位所對應的是“如何表示測量結果”的問題。我國于1984年2月27日由國務院頒發(fā)了《關于在我國統(tǒng)一實行法定計量單位的命令》，在采用國際單位制的基礎上，規(guī)定我國測量單位一律采用《中華人民共和國法定計量單位》。如在幾何量測量中，長度單位是米(m），其它常用單位有毫米(1mm=10-3m)、微米(1μm=10-3mm)、納米(1nm=10-3μm)；角度單位是弧度(rad)，其它常用單位還有度(°)、分(′)、秒(″)。3.測量方法測量單位所對應的是“如何表示測量結果”的問題。我國于1984年2月27日由國務院頒發(fā)了《關于在我國統(tǒng)一實行法定計量單位的命令》，在采用國際單位制的基礎上，規(guī)定我國測量單位一律采用《中華人民共和國法定計量單位》。如在幾何量測量中，長度單位是米(m），其它常用單位有毫米(1mm=10-3m)、微米(1μm=10-3mm)、納米(1nm=10-3μm)；角度單位是弧度(rad)，其它常用單位還有度(°)、分(′)、秒(″)。4.測量精度測量精度反映測量結果與真值接近的程度，它與測量誤差的大小相對應，因此可用誤差大小來表示精度的高低，誤差小則精度高，誤差大則精度低。3.1.2長度基準與量值傳遞系統(tǒng)1.長度基準

2.量值傳遞系統(tǒng)1.長度基準我國度量衡的計量單位全部采用國際單位制。國際單位制的基本單位規(guī)定長度的基本單位是“米”。2.量值傳遞系統(tǒng)圖3-1我國長度量值傳遞系統(tǒng)3.1.3測量器具及基本度量指標1.測量器具的分類

2.測量器具的基本度量指標1.測量器具的分類(1)量具以固定形式復現(xiàn)量值的測量器具稱為標準量具。

(2)量規(guī)量規(guī)是沒有刻度的專用測量器具。

(3)量儀量儀即測量儀器。

(4)測量裝置測量裝置是一種專用檢測設備，是測量器具和輔助設備的總體。2.測量器具的基本度量指標(1)刻度間距a刻度間距是指測量器具標尺或刻度盤上兩相鄰刻線(通常是等距刻線)中心線間的距離，為了適于人眼觀察和讀數(shù)，刻線間距一般為0.75～2.5mm。

(2)分度值i分度值也稱刻度值，是指測量器具標尺或刻度盤上每一個刻度間距所代表的量值，在幾何量測量中，常用的分度值如1mm、0.1mm、0.02mm、…、0.0005mm等。

(3)測量范圍測量范圍是指在允許誤差范圍內測量器具所能測量的被測量最小值到最大值的范圍，測量范圍的最大、最小值稱為測量范圍的“上限值”、“下限值”，其差值稱為量程。

(4)示值范圍示值范圍是指由測量器具所顯示或指示的最小值到最大值的范圍。

(5)示值誤差示值誤差是指測量器具顯示的讀數(shù)值與被測量的真值之差。

(6)極限誤差極限誤差是按國家技術規(guī)范、檢定規(guī)程等對給定測量器具所規(guī)定的最大允許誤差值。

(7)靈敏度S靈敏度是指測量儀器對被測量微小變化的反應能力。(7)靈敏度S

3.1.4常用測量器具表3-1安裝工程中常用測量器具及能達到的測量精度等級和用途3.1.4常用測量器具表3-1安裝工程中常用測量器具及能達到的測量精度等級和用途3.1.4常用測量器具表3-1安裝工程中常用測量器具及能達到的測量精度等級和用途3.1.4常用測量器具表3-1安裝工程中常用測量器具及能達到的測量精度等級和用途3.1.5測量誤差與數(shù)據處理1.誤差的基本概念

2.誤差分類

3.測量誤差的基本特性和處理方法1.誤差的基本概念(1)誤差的定義

(2)誤差表示方法

(3)引用誤差γ(1)誤差的定義1)測量誤差δi2)偏差υi

3)真值X

1)測量誤差δi指實際的測量值與真值之差。2)偏差υi各測量值與其算術平均值之差。3)真值X在測量某一個量時，該量本身所具有的確定值。①理論真值(絕對真值)

②規(guī)定真值(約定真值)

③相對真值③相對真值不同精度等級的測量器具，其上一等級的指示值即為下一等級的真值。(2)誤差表示方法1)絕對誤差是某一測得的值和真值之差，即

2)相對誤差是絕對誤差與真值的比值，表示某一量的測量值偏離真值的程度，即(3)引用誤差γ量儀的示值誤差δ與量儀的量程L(或測量范圍)的比值?！纠?-1】一個測溫計量程為0～100℃，水溫實際為50℃，測溫計測得溫度為51℃，則由此可知，“引用誤差”表示了量儀本身的精度。2.誤差分類(1)系統(tǒng)誤差(2)隨機誤差Δi(3)粗大誤差v

(4)系統(tǒng)誤差與隨機誤差的轉化(5)測量精度(1)系統(tǒng)誤差ε

在同一測量條件下，對同一被測對象進行多次重復測量時，其測量值、測量誤差及符號保持不變；或在測量條件改變時，按某一確定的規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。(2)隨機誤差Δi

在同一測量條件下，對同一被測對象進行多次重復測量時，每次測量誤差的絕對值和符號都以不可預知的方式變化的誤差，稱為隨機誤差。(2)隨機誤差Δi

產生隨機誤差的原因主要有以下幾個方面：1)測量裝置方面的因素。零部件配合的不穩(wěn)定性、零部件的變形、零件表面油膜不均勻、摩擦等。2)環(huán)境方面的因素。噪聲干擾、溫度微變、電磁場微變、光照強度變化、空氣擾動、大地微震、灰塵等。3)人員方面的因素。測量人員感官的無規(guī)律變化，如瞄準、讀數(shù)的不穩(wěn)定等。(3)粗大誤差vi

超出在規(guī)定條件下預期的誤差稱為粗大誤差。(4)系統(tǒng)誤差與隨機誤差的轉化在任何一次測量中，系統(tǒng)誤差與隨機誤差一般都是同時存在的，系統(tǒng)誤差和隨機誤差之間并不存在絕對的界限，它們在一定條件下是可以互相轉化的。(5)測量精度圖3-2準確度、精密度、精確度的關系反映測量結果與真值接近程度的量，稱為測量精度，它與誤差的大小相對應，因此可用誤差大小來表示精度的高低，誤差小則精度高，誤差大則精度低。3.測量誤差的基本特性和處理方法在測量過程中，系統(tǒng)誤差和粗大誤差一般是可以修正或在測量時予以消除的，而隨機誤差則是不可避免的。誤差存在的必然性和普遍性已被大量實踐所證明。通常所指的誤差，實際上是指隨機誤差。隨機誤差正態(tài)分布規(guī)律的數(shù)學表達式為圖3-3隨機誤差的正態(tài)分布曲線3.測量誤差的基本特性和處理方法3.測量誤差的基本特性和處理方法從曲線中可看出隨機誤差具有如下特性：1)隨機誤差的單峰性。

2)隨機誤差的對稱性。

3)隨機誤差的有界性。

4)隨機誤差的抵償性。

4)隨機誤差的抵償性。圖3-4不同σ值對應不同的誤差曲線3.測量誤差的基本特性和處理方法(1)算術平均值對某一個被測對象進行多次測量時，由于隨機誤差的存在，其測得值均不相同。

3.測量誤差的基本特性和處理方法(2)標準誤差(均方根誤差)

3.測量誤差的基本特性和處理方法(3)算術平均值的標準誤差前面所描述的標準誤差σ，是指服從正態(tài)分布的一組測量值的誤差，表示其對算術平均值偏離的程度，故稱單次測量誤差。

3.測量誤差的基本特性和處理方法(3)算術平均值的標準誤差圖3-5算術平均值的標準誤差

與測量次數(shù)n的關系3.測量誤差的基本特性和處理方法(4)測量結果的置信度圖3-6不同的置信區(qū)間有不同的度3.測量誤差的基本特性和處理方法(5)有限次測量的結果表達方式1)置信概率為99.73%時，測量結果的表示方式

2)置信概率為95.44%時，測量結果的表示方式

3)置信概率為68.27%時，測量結果的表示方式【例3-2】計算例3-1中室溫的算術平均值、標準誤差、算術平均值的標準誤差、取不同置信度的室溫測量結果。(1)室溫的算術平均值(2)標準誤差【例3-2】3.2極限與配合3.2.1基本術語與定義

3.2.2幾何公差

3.2.1基本術語與定義1.尺寸要素

2.孔與軸

3.尺寸

4.偏差

5.尺寸公差

6.極限制、零線與公差帶

7.配合、配合公差、配合制

8.標準公差和基本偏差

9.極限與配合的代號

10.極限與配合在圖樣上的標注

11.極限與配合的選用1.尺寸要素由一定大小的線性尺寸或角度尺寸確定的幾何形狀。2.孔與軸(1)孔孔是指工件圓柱形內尺寸要素，也包括非圓柱形的內尺寸要素(由兩平行平面或切面形成的包容面)。

(2)軸軸是指工件圓柱形外尺寸要素,也包括非圓柱形的外尺寸要素(由兩平行平面或切面形成的被包容面)。3.尺寸(1)公稱尺寸公稱尺寸是由圖樣規(guī)范確定的理想形狀要素的尺寸。

(2)實際尺寸實際尺寸是由接近實際(組成)要素所限定的工件實際表面的組成要素部分。

(3)極限尺寸極限尺寸是尺寸要素允許的尺寸的兩個極端，即以公稱尺寸為基數(shù)確定允許尺寸變化的界限值。1)上極限尺寸尺寸要素允許的最大尺寸，也稱為最大極限尺寸。

2)下極限尺寸尺寸要素允許的最小尺寸，也稱為最小極限尺寸。4.偏差(1)實際偏差實際尺寸減去其公稱尺寸。

(2)極限偏差1)上極限偏差上極限尺寸減去其公稱尺寸所得的代數(shù)差，也稱為上偏差，用ES或es表示。

2)下極限偏差下極限尺寸減去其公稱尺寸所得的代數(shù)差，也稱為下偏差，用EI或ei表示。5.尺寸公差

6.極限制、零線與公差帶(1)極限制經標準化的公差與偏差制度稱為極限制。

(2)零線零線是在極限與配合圖解(簡稱公差帶圖)中表示公稱尺寸的一條直線，以其為基準確定偏差和公差。

(3)公差帶在公差帶圖解中，公差帶是由代表上、下極限偏差或上、下極限尺寸的兩條直線所限定的一個區(qū)域。圖3-7極限與配合圖解6.極限制、零線與公差帶7.配合、配合公差、配合制(1)配合配合是公稱尺寸相同并且相互結合的孔和軸公差帶之間的關系。

(2)配合公差組成配合的孔與軸的公差之和稱為配合公差，它是允許間隙或過盈的變動量。

(3)配合制在制造相互配合的零件時，使其中一種零件作為基準件，其基本偏差固定，通過改變另一種非基準件的偏差來獲得各種不同性質的配合制度稱為配合制。(1)配合1)間隙配合。

2)過盈配合。

3)過渡配合。1)間隙配合。

2)過盈配合。

3)過渡配合。3)過渡配合。圖3-8配合類型

a)間隙配合b)過盈配合c)過渡配合(2)配合公差1)間隙配合：配合公差=最大間隙-最小間隙。

2)過盈配合：配合公差=最大過盈-最小過盈。

3)過渡配合：配合公差=最大間隙-最大過盈。

(2)配合公差圖3-9極限與配合(3)配合制在制造相互配合的零件時，使其中一種零件作為基準件，其基本偏差固定，通過改變另一種非基準件的偏差來獲得各種不同性質的配合制度稱為配合制。1)基孔制配合是以基本偏差為一定的孔公差帶，與不同基本偏差的軸公差帶形成不同松緊程度的各種配合的一種制度。

2)基軸制配合是以基本偏差為一定的軸公差帶，與不同基本偏差的孔公差帶形成不同松緊程度的各種配合的一種制度。圖3-10配合制

a)基孔制配合b)基軸制配合(3)配合制8.標準公差和基本偏差(1)標準公差在GB/T1800.1—2009極限與配合制中，所規(guī)定的任一公差，稱為標準公差。

(2)基本偏差在GB/T1800.1—2009極限與配合制中，確定公差帶相對零線位置的那個極限偏差，稱為基本偏差。(1)標準公差在GB/T1800.1—2009極限與配合制中，所規(guī)定的任一公差，稱為標準公差。

(2)基本偏差

圖3-11基本偏差系列9.極限與配合的代號(1)公差帶代號公差帶代號由公稱尺寸、基本偏差代號、公差等級代號組成。

(2)配合代號配合代號由相同的公稱尺寸后面跟孔、軸公差帶表示。(1)公差帶代號圖3-12公差帶代號(2)配合代號配合代號由相同的公稱尺寸后面跟孔、軸公差帶表示。10.極限與配合在圖樣上的標注圖3-13極限與配合的標注11.極限與配合的選用(1)配合制的選用孔比軸加工難，一般優(yōu)先選用基孔制配合，有助于加工孔的刀具系列化、標準化、降低加工成本。

(2)標準公差等級的選用公差等級直接影響零件的尺寸精度和配合性能以及加工成本，應在滿足工作要求的前提下盡量選用較低的公差等級。

(3)配合的選用配合選用應首先根據配合要求確定配合制和配合類型。

(4)基本偏差代號的選用在基孔制(基軸制)配合中，基本偏差a～h(A～H)用于間隙配合；j～zc(J～ZC)用于過渡配合和過盈配合。3.2.2幾何公差1.幾何要素分類

2.幾何公差

3.幾何公差符號及標注1.幾何要素分類(1)按結構特征分

(2)按存在狀態(tài)分

(3)按測量關系和功能關系分(1)按結構特征分1)組成要素。2)導出要素。1)組成要素。構成零件外形的可直接觸及的點、線、面。也稱輪廓要素。2)導出要素。由一個或幾個尺寸要素的對稱中心得到的不可觸及的中心點、中心線、中心平面、回轉表面的軸線等。也稱中心要素。(2)按存在狀態(tài)分1)理想要素。

2)實際要素。1)理想要素。具有幾何學意義的點、線、面，且沒有任何誤差的要素。2)實際要素。零件在加工后實際存在，且有誤差的要素。通常由有限測點組成的測得要素(也稱提取要素)代替實際要素。(3)按測量關系和功能關系分1)被測要素。在圖樣上給出幾何公差要求，且需要測量的要素。

①單一要素。僅對其要素本身給出形狀公差要求的要素。

②關聯(lián)要素。對其他要素有功能關系的要素，并在圖樣上給出位置公差要求。

2)基準要素。用以確定被測要素方向或位置的要素，如基準點、基準直線和基準平面。2.幾何公差1)形狀公差。

2)位置公差。1)形狀公差。形狀公差是指單一實際要素的形狀所允許的變動全量，形狀公差用形狀公差帶表示，包括公差帶形狀、方向、位置和大小等四個因素。2)位置公差。位置公差是指關聯(lián)實際要素的位置對基準所允許的變動全量，其公差帶是限制關聯(lián)實際要素變動的區(qū)域，被測實際要素位于此區(qū)域內為合格，區(qū)域的大小由公差值決定。3.幾何公差符號及標注表3-2幾何公差分類、項目和符號3.幾何公差符號及標注圖3-14幾何公差的標注3.3尺寸鏈原理3.3.1尺寸鏈的基本概念

3.3.2尺寸鏈分類

3.3.3尺寸鏈的解算3.3.4裝配尺寸鏈

3.3.1尺寸鏈的基本概念1.尺寸鏈的定義

2.尺寸鏈的特點

3.尺寸鏈的組成1.尺寸鏈的定義在設備裝配或零件加工過程中有一些相互關聯(lián)的尺寸組合，把這些相關尺寸抽象出來，構成封閉圖形，組成封閉圖形的相關尺寸組稱為尺寸鏈。2.尺寸鏈的特點(1)封閉性組成尺寸鏈的各個尺寸按一定順序構成一個封閉的尺寸鏈系統(tǒng)。

(2)相關性其中一個尺寸變動將會影響其他尺寸變動。3.尺寸鏈的組成圖3-15三環(huán)尺寸鏈3.尺寸鏈的組成3.3.2尺寸鏈分類1.按尺寸鏈應用范圍分類

2.按各環(huán)尺寸所處的空間位置分類

3.按尺寸鏈相互聯(lián)系的形態(tài)分類1.按尺寸鏈應用范圍分類(1)設計尺寸鏈在設計一套裝置(多臺設備的組合)、一臺設備(多個部件的組合)、一個部件(多個零件的組合)、一個零件(多個尺寸的組合)時，這些設備、部件、零件以及各個尺寸相對于設計基準都具有自身獨立的空間位置及精度要求，它們在設計圖上會重新形成一個個封閉的尺寸組合。

(2)工藝尺寸鏈在進行零部件加工時，由于加工工藝的需要，加工基準可能與設計基準不重合，則需要運用尺寸鏈原理來換算出新的加工尺寸或測量尺寸，會重新形成新的封閉尺寸組合，這個新的封閉尺寸組合稱為工藝尺寸鏈。

(3)裝配尺寸鏈全部組成環(huán)為不同零件設計尺寸所形成的尺寸鏈。2.按各環(huán)尺寸所處的空間位置分類(1)直線尺寸鏈尺寸鏈的各環(huán)尺寸在同一平面內，且彼此平行，如圖3-16所示。

(2)平面尺寸鏈尺寸鏈的各環(huán)尺寸在同一平面內，但不一定都平行，如圖3-17b所示。

(3)空間尺寸鏈尺寸鏈各環(huán)尺寸不在同一平面內，且不一定互相平行，如圖3-18所示。

(4)角度尺寸鏈由角度尺寸構成的尺寸鏈稱為角度尺寸鏈，其各環(huán)尺寸為角度、平行度、垂直度等。(1)直線尺寸鏈

圖3-16直線尺寸鏈(2)平面尺寸鏈圖3-17平面尺寸鏈(3)空間尺寸鏈

圖3-18空間尺寸鏈(4)角度尺寸鏈(4)角度尺寸鏈圖3-19角度尺寸鏈3.按尺寸鏈相互聯(lián)系的形態(tài)分類(1)并聯(lián)尺寸鏈幾個尺寸鏈具有一個或幾個公共環(huán)，如圖3-20a所示。

(2)串聯(lián)尺寸鏈每一后繼尺寸鏈由前一尺寸鏈的基面開始，如圖3-20b所示。

(3)混聯(lián)尺寸鏈并聯(lián)和串聯(lián)尺寸鏈的綜合，既有公共環(huán)又有共同基面，如圖3-20c所示。圖3-20尺寸鏈互相聯(lián)系的形態(tài)3.按尺寸鏈相互聯(lián)系的形態(tài)分類3.3.3尺寸鏈的解算1.基本計算公式

2.正計算

3.反計算

4.中間計算1.基本計算公式(1)封閉環(huán)的基本尺寸

(2)封閉環(huán)的極限尺寸

(3)封閉環(huán)的上、下偏差封閉環(huán)的上偏差應是封閉環(huán)最大極限尺寸與基本尺寸之差，也等于各增環(huán)上偏差之和減去各減環(huán)下偏差之和。

(4)封閉環(huán)的公差(1)封閉環(huán)的基本尺寸圖3-21多環(huán)尺寸鏈(1)封閉環(huán)的基本尺寸則(2)封閉環(huán)的極限尺寸(3)封閉環(huán)的上、下偏差(4)封閉環(huán)的公差(4)封閉環(huán)的公差圖3-22平均尺

寸和平均偏差2.正計算已知各組成環(huán)的基本尺寸和上、下偏差，求封閉環(huán)的基本尺寸及上、下偏差，稱為正計算。這類計算一般用于校核計算。2.正計算圖3-23某齒輪與軸的裝配關系

a)裝配圖b)尺寸鏈圖【例3-3】如圖3-23a所示為一齒輪部件結構，其中設計要求間隙A0為0.1～0.45mm，試校核實際間隙是否滿足要求。解繪出尺寸鏈圖，如圖3-23b所示。1)根據結構圖查找組成環(huán)，并確定增環(huán)和減環(huán)。間隙A0為封閉環(huán)；尺寸A3為增環(huán)；尺寸A1、A2、A4、A5為減環(huán)。2)根據增環(huán)和減環(huán)的尺寸與上、下偏差，計算封閉環(huán)。封閉環(huán)基本尺寸：A0=A3-(A1+A2+A4+A5)=［43-(30+5+3+5)］mm=0mm

【例3-3】封閉環(huán)上偏差：

ES0=ES3-(EI1+EI2+EI4+EI5)={0.18-［(-0.13)+(-0.075)+(-0.04)+(-0.075)］}mm=0.50mm封閉環(huán)下偏差：EI0=EI3-(ES1+ES2+ES4+ES5)=［0.02-(0+0+0+0)］mm=0.02mm

封閉環(huán)實際尺寸：用豎式法驗算，見表3-3，得【例3-3】表3-3驗算封閉環(huán)【例3-3】3.反計算(1)等公差法(2)等精度法4.中間計算已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求解尺寸鏈中某些組成環(huán)的計算稱為中間計算。尺寸鏈的中間計算法在安裝工程中用得較多。3.3.4裝配尺寸鏈1.裝配尺寸鏈的定義

2.裝配尺寸鏈的建立1.裝配尺寸鏈的定義1)裝配尺寸鏈的封閉環(huán)多為設備或部件的某項裝配精度指標或技術要求，是裝配后間接形成的。

2)裝配尺寸鏈的構成取決于各相關零部件的結構設計。

3)裝配尺寸鏈的形式多樣，除常見的線性尺寸鏈和平面尺寸鏈外，還有角度尺寸鏈和空間尺寸鏈。2.裝配尺寸鏈的建立(1)裝配尺寸鏈的建立方法在裝配圖上，首先沿著裝配精度要求的位置和方向，以裝配基準面為聯(lián)系作為線索，按逆時針或順時針方向分別查找影響該精度的相關零件的有關尺寸，直至找回到測量裝配技術要求的起始基準，然后畫出裝配尺寸鏈圖，寫出尺寸鏈方程式。

(2)建立裝配尺寸鏈應遵循的原則1)封閉原則。

2)環(huán)數(shù)最少原則。1)封閉原則。無論是按逆時針或順時針方向尋找組成環(huán)，最后一定要封閉。2)環(huán)數(shù)最少原則。圖3-26傳動箱中傳動軸的軸向裝配尺寸鏈的建立

a)傳動箱結構簡圖b)尺寸鏈圖2)環(huán)數(shù)最少原則。圖3-27臥式萬能銑床裝配角度尺寸鏈3.4安裝測量控制網3.4.1概述

3.4.2安裝測量控制網的作用

3.4.3安裝測量控制網的建立

3.4.4安裝測量控制網的應用

3.4.1概述測量工作可分為：1)點控制測量——測定控制點位置。2)平面控制測量——測定控制點平面位置(x、y)。3)高程控制測量——測定控制點高程(H)。4)圖根控制測量——測定圖根點位置。建立平面控制網的方法主要有：1)導線測量。2)三角測量。3)三邊測量。建立高程控制網的方法主要有：1)水準測量。2)三角高程測量。3.4.1概述(1)國家控制網(2)城市控制網(3)小地區(qū)控制網(4)圖根控制網(5)安裝測量控制網(1)國家控制網國家控制網是在全國范圍內建立的控制網，它是用精密測量儀器和方法，依照施測精度按一、二、三、四等四個等級建立的，一等精度最高，四等最低，其低級點受高級點逐級控制。

(1)國家控制網圖3-28國家三角網(1)國家控制網圖3-29國家水準網(2)城市控制網城市控制網是在國家控制點的基礎上，在城市地區(qū)為測圖或進行市政工程和建設工程施工放樣而建立的。(3)小地區(qū)控制網小地區(qū)控制網是在面積小于15km2范圍內建立的控制網。(4)圖根控制網圖根控制網是直接以測地形圖為目的而建立的控制網。(5)安裝測量控制網當安裝工程有特殊要求時，尤其是需要分段、分區(qū)安裝的設備和結構，或測量精度要求達到計量級(絕對測量精度達到毫米量級，相對測量精度達到10μm)時，例如高能加速器設備部件的安裝、衛(wèi)星和導彈發(fā)射軌道及精密機件傳送帶的鋪設、核電工程等，則必須建立安裝測量控制網，才能完成大型和特種精密設備與結構安裝時的定位放樣工作，以滿足它們的安裝精度要求。3.4.2安裝測量控制網的作用1.平面控制網的作用

2.高程控制網的作用1.平面控制網的作用1)為工程施工放樣、設備與結構安裝、調校和竣工測量提供精密平面控制點的精確數(shù)據。

2)為設備基礎、建(構)筑物及主要構件或系統(tǒng)的變形監(jiān)測提供分析、驗證和研究水平變形的基礎資料。

3)為同一工藝流程中的不同設備或分段、分區(qū)安裝的設備與結構提供統(tǒng)一、完整的精密控制測量基準。

4)實現(xiàn)工程設計坐標系與控制測量坐標系間的轉換。2.高程控制網的作用1)為工程施工放樣、設備與結構安裝、調校和竣工測量提供高程控制點的精確數(shù)據。

2)為設備基礎、建(構)筑物的變形監(jiān)測提供研究垂直變形的基礎資料。

3)為同一工程中不同設備與結構或分段、分區(qū)安裝的設備與結構提供統(tǒng)一的高程控制基準。圖3-30廣州新電視塔2.高程控制網的作用圖3-31一級測量控制網2.高程控制網的作用圖3-32一級空中定位導線測量網2.高程控制網的作用圖3-33二級測量控制網2.高程控制網的作用圖3-34三級軸線控制網和高程控制點2.高程控制網的作用圖3-35核心筒高程控制點2.高程控制網的作用圖3-36核心筒高程控制點傳遞2.高程控制網的作用3.4.3安裝測量控制網的建立1.安裝測量控制網的布設原則

2.安裝測量控制網的布設形式

3.安裝測量控制網的布設方法1.安裝測量控制網的布設原則(1)控制網的大小、圖形控制網的大小、圖形取決于工程形狀、規(guī)模和施工方法，以確保工程施工和變形監(jiān)測的需要為原則。

(2)控制網的精度以國家控制點為基準，盡量使用高精度儀器測量，以滿足安裝對象的精度要求為原則。

(3)控制網點位的選擇控制網點位的選擇應重點考慮工程的需要和使用方便。2.安裝測量控制網的布設形式安裝測量控制網的布設形式應根據工程形狀、施工總平面布置圖和施工現(xiàn)場地形條件來確定。3.安裝測量控制網的布設方法

圖3-37高程控制點標志

a)基準板式b)鉚釘式3.4.4安裝測量控制網的應用圖3-38大型精密基礎預埋件3.4.4安裝測量控制網的應用圖3-39施工現(xiàn)場第一次平面控制網3.4.4安裝測量控制網的應用圖3-40施工現(xiàn)場第二次平面控制網3.5安裝精度與基準3.5.1安裝精度概述

3.5.2安裝精度基準及選擇

3.5.3安裝工程中主要精度測量方法

3.5.4提高安裝精度的方法3.5.1安裝精度概述1.位置精度

2.制造精度

3.運行精度1.位置精度位置精度是指結構單元之間以及結構的各個節(jié)點之間、各獨立設備之間及零部件之間的相互位置要求。2.制造精度制造精度是指對結構與設備本體和零部件表面質量、形狀和幾何尺寸提出的精度要求。3.運行精度運行精度是指設備在試運轉中，各運動部件之間的相對運動精度，如直線運動精度、圓周運動精度、傳動精度等。3.5.2安裝精度基準及選擇1.測量基準

2.過渡基準

3.影響測量基準確定的因素

4.安裝精度測量基準的選擇原則

5.測量點的選擇原則1.測量基準圖3-41汽輪機組三個軸承座的同軸度2.過渡基準圖3-42汽輪機組安裝時的過渡基準3.影響測量基準確定的因素(1)尺寸鏈的影響

(2)測試方法的影響為了使大型汽輪機各軸承座軸線同軸，首先必須確定一個基準軸承座，使其軸線與基準軸線在垂直平面內平行或重合，然后以該基準軸承座軸線為基準，調整其他軸承座，使其與該基準軸承座軸線同軸，如圖3-45所示。

(3)基準件自身形狀誤差及表面粗糙度的影響實際工作中，經常用水平面、鉛垂面或軸線要素作為測量基準，而這類要素一般需要利用一個過渡基準來體現(xiàn)。(1)尺寸鏈的影響1)并聯(lián)尺寸鏈。

2)串聯(lián)尺寸鏈。(1)尺寸鏈的影響安裝工程涉及的不僅是一臺單獨的設備，更多的是多臺設備組合而成的裝置或生產線，有時甚至是多條生產線的組合。1)并聯(lián)尺寸鏈。圖3-43尺寸鏈的影響2)串聯(lián)尺寸鏈。圖3-44串聯(lián)尺寸鏈(2)測試方法的影響圖3-45激光準直儀調整大型汽輪機各軸承座同軸度(3)基準件自身形狀誤差及表面粗糙度的影響實際工作中，經常用水平面、鉛垂面或軸線要素作為測量基準，而這類要素一般需要利用一個過渡基準來體現(xiàn)。4.安裝精度測量基準的選擇原則常用的測量基準面有：1)設備的主要結合面。

2)加工與裝配一致的基準面。

3)部件上加工精度較高的表面。

4)設備上應為水平或鉛垂的輪廓面。

5)支持滑動部件的導向面。

6)相關零部件幾個裝配尺寸鏈的公共環(huán)。5.測量點的選擇原則1)測量點的選擇應具有代表性，能代表其所在的測量面或線。

2)測量點數(shù)量的確定不宜太多，以保證調整的效率。3.5.3安裝工程中主要精度測量方法1.位置精度

2.形狀精度1.位置精度(1)平行度平行度是指被測要素相對于基準要素平行(或呈0°)的程度，其公差值是按與基準要素平行的理想要素方向包容被測實際要素所構成的最小區(qū)域的寬度t或直徑?t，如圖3-46所示。

(2)垂直度垂直度是指被測要素相對于基準要素垂直(或呈90°)的程度，其公差值是按與基準垂直的理想要素方向包容被測實際要素所構成的最小區(qū)域的寬度t或直徑?t，如圖3-55所示。

(3)同軸度同軸度是指被測軸線相對于基準軸線同軸的程度，其公差值是直徑為?t，且與基準要素(基準軸線)同軸的圓柱面內的區(qū)域，如圖3-64a所示。(1)平行度圖3-46平行度公差

a)面與面b)線與面c)線與線(1)平行度圖3-47平行度的三種類型

a)壓板機活動壓板與下壓板的平行度b)銑床主軸與工作平臺的平行度c)變速箱兩齒輪軸的平行度(1)平行度1)平行度測量方法

①內徑千分尺法。測量的基本原理是以其中某一被測對象為測量基準，測量另一被測對象與之的平行度誤差。②拉鋼絲法。測量的基本原理是以拉緊的鋼絲為測量基準，在水平方向互為180°兩位置測量卡尺上測點與鋼絲的間隙值，來確定兩軸的平行度誤差。2)平行度特例—水平度測量方法。①內徑千分尺法。

圖3-48內徑千分尺測量卷板機軋輥間平行度②拉鋼絲法。圖3-49拉鋼絲法測量平行度2)平行度特例—水平度測量方法。①水平儀法。測量的基本原理是以水平面為測量基準，分別測量被測對象實際表面與水平面的平行度誤差。水平儀構造如圖3-50所示，水準器由玻璃制成，內壁是一個具有一定曲率半徑的曲面，管內裝有液體，當水平儀發(fā)生傾斜時，水準器中氣泡就向水平儀升高的一端移動，從而可以確定測量面的傾斜程度。水平儀刻度值用角度(秒)或斜率表示，它的含義是以氣泡偏移一格，測量面傾斜的角度表示，或以氣泡偏移一格，測量面在1m長度上傾斜的高度表示。如圖3-50b所示，水平儀刻度值為0.02mm/m，表示氣泡偏移一格時，1m測量長度上的高度誤差為0.02mm，相當于測量面傾斜角度為4″。

②液體連通器法。測量的基本原理是以連通管內的水平面為測量基準，分別測量被測對象實際表面上的測點與連通管

③光學儀法。測量的基本原理是以光學儀器成像中心點(十字線交點)或激光儀發(fā)射的激光束為測量基準，分別測量光學儀器成像中心點(十字線交點)在標尺上的讀數(shù)或光靶在鉛垂方向的讀數(shù)，其水平度誤差為最大讀數(shù)和最小讀數(shù)差值與被測面長度之比值。①水平儀法。圖3-50水平儀構造及測量原理

a)水平儀構造b)測量原理①水平儀法。圖3-51水平儀與檢具配合測量床身導軌平行度

a)水平儀與特制墊塊(平尺、圓棒)配合b)框式水平儀與檢驗橋配合②液體連通器法。圖3-52液體連通器測量水平度原理

a)測微螺釘讀數(shù)b)鋼板尺讀數(shù)②液體連通器法。圖3-53液體連通器測量水平度示意圖

a)測微連通管水平儀測量大型設備底座水平度b)普通連通管水平儀測量結構基礎板水平度③光學儀法。圖3-54光學儀器測量標高(2)垂直度圖3-55垂直度公差

a)面與面b)線與面c)線與線(2)垂直度圖3-56面與面、線與面、線與線的垂直度

a)機床床身導軌面與立柱導軌面垂直度b)塔體母線與基礎表面垂直度

c)壓縮機氣缸中心線與曲軸軸線垂直度(2)垂直度1)垂直度測量方法

①水平儀法。測量的基本原理是以水平面為測量基準，分別測量被測對象實際要素與水平面的垂直度誤差。水壓機立柱與下橫梁的垂直度可用水平儀來測量，如圖3-57所示。先用框式水平儀測量下橫梁的水平度并達到允差要求，然后在每一根立柱的上、中、下三個位置的外圓柱面上用框式水平儀互為90°方向測量，取其平均值作為垂直度誤差。

②回轉法。測量的基本原理是以水平面或拉緊的鋼絲為測量基準，分別測量被測對象實際測點與水平面或鋼絲的距離，其差值與測點間距離之比為垂直度誤差。(2)垂直度③角尺、塞尺、百分表法。角尺和塞尺是測量垂直度的常用標準量具。測量的基本原理是以角尺的一邊為測量基準，測量被測對象兩測點與基準的偏離值，其偏離值的差值與兩測點距離的比值即為垂直度誤差。當需要測量的兩表面間距離較近時，可直接用角尺靠貼被測面測量，如圖3-59a所示，被測面和角尺測量邊之間的間隙可用塞尺測量。當需要測量的兩表面間不能直接放置角尺時，可按圖3-59b的方法測量。測量時，使角尺的測量面和立柱的側導軌面平行，將主軸箱垂直上、下移動，則百分表分別在角尺a和b兩個互為90°位置時，使百分表垂直上、下移動的讀數(shù)差與其移動的距離之比即為兩個方向的垂直度誤差。

④光學儀法。測量的基本原理是以光學儀器成像中心點(十字線交點)或激光儀發(fā)射的激光束為測量基準，分別測量測點與成像中心點(十字線交點)在水平方向上的偏離值或光靶與激光束在水平方向上的偏離值，其垂直度誤差為最大讀數(shù)和最小讀數(shù)差值與測點間距離之比值。也可根據水平方向偏離值大小，實時調整即可滿足垂直度允差。

2)垂直度特例——鉛垂度測量方法。①水平儀法圖3-57用水平儀測量水壓機立柱的垂直度②回轉法。圖3-58回轉法測量垂直度

a)搖臂鉆床主軸與工作平臺垂直度測量b)軸與水平基準線的垂直度測量③角尺、塞尺、百分表法。圖3-59角尺、塞尺、百分表測量垂直度

a)角尺、塞尺測量b)角尺、百分表測量④光學儀法。圖3-60用光學儀法測量垂直度2)垂直度特例——鉛垂度測量方法。

①經緯儀法。測量的基本原理是以經緯儀成像中心點(十字線交點)為測量基準，分別測量測點或測線是否與成像中心點(十字線交點)重合，如不重合則存在鉛垂度誤差。其誤差大小為兩測點投影偏差與測點距離之比值。

②吊線錘法。測量的基本原理是以所吊線錘鋼絲為測量基準，分別測量測點與鋼絲的偏離值。兩測點間偏離值的差值與測點間距離的比值即為被測對象的鉛垂度。①經緯儀法。圖3-61用經緯儀測量鉛垂度

a)經緯儀測量塔類設備鉛垂度示意圖b)經緯儀測量球罐柱腳鉛垂度示意圖②吊線錘法。圖3-62用線錘測量設

備立柱鉛垂度②吊線錘法。圖3-63球罐支柱的徑向

和周向垂直度測量(3)同軸度圖3-64同軸度公差與誤差

a)同軸度公差b)同軸度誤差同軸度是指被測軸線相對于基準軸線同軸的程度，其公差值是直徑為?t，且與基準要素(基準軸線)同軸的圓柱面內的區(qū)域，如圖3-64a所示。(3)同軸度1)孔與孔間同軸度測量。

2)孔與軸間同軸度的測量。

3)軸與軸間同軸度的測量。

1)孔與孔間同軸度測量。①拉鋼絲法。測量的基本原理是先以一個被測對象為基準孔，調整拉緊的鋼絲與其同軸，然后以拉緊的鋼絲為測量基準，測量非基準孔(另一被測對象)測量斷面上鉛垂和水平方向四個測點與鋼絲的偏離值，以判斷是否與基準孔同軸。偏離值的差值的1/2即為同軸度誤差，但鉛垂方向的偏離值應考慮鋼絲的撓度。

②光學儀法。測量的基本原理是以光學儀器成像中心點(十字線交點)或激光儀發(fā)射的激光束為測量基準，分別測量測點與成像中心點(十字線交點)的偏離值或光靶與激光束的偏離值，根據偏離值大小，可實時調整被測對象的位置，即可滿足同軸度允差。①拉鋼絲法。圖3-65拉鋼絲法測兩孔的同軸度

a)測量位置示意圖b)測量截面上的測點布置①拉鋼絲法。①拉鋼絲法。圖3-66被測面上鋼絲與孔的位置關系及鋼絲撓度示意圖

b)鋼絲撓度示意圖②光學儀法。圖3-67常用三點定心器結構②光學儀法。圖3-68光學儀測量大型孔類設備同軸度示意圖②光學儀法。圖3-69其他定心器結構型式

1—定心器套筒2—光靶3—內徑千分尺4—支架5—調節(jié)螺釘2)孔與軸間同軸度的測量。圖3-70汽輪機轉子與隔板間的同軸度測量方法

a)測量示意圖b)實測圖3)軸與軸間同軸度的測量。圖3-71無撓度軸系與有撓度軸系平滑連接

a)無撓度的軸系b)有撓度的軸系①聯(lián)軸器及兩軸的相對位置。圖3-72聯(lián)軸器及兩軸的四種相對位置②測量原理與方法。圖3-73軸與軸間同軸度測量方法

a)用直尺塞尺直接測量b)用塞尺和專用工具測量c)單表法測量

d)雙表法測量e)三表法測量

a—徑向間隙b—端面間隙②測量原理與方法。圖3-74激光對中儀測量軸與軸間同軸度②測量原理與方法。圖3-75雙表法與三表法測量時的記錄圖

a)a、b值的幾何意義b)雙表法記錄圖或三表法綜合圖c)三表法記錄圖②測量原理與方法。③同軸度誤差計算方法。同軸度誤差分為徑向誤差和傾斜誤差兩種情況。徑向誤差是指被調整軸聯(lián)軸器中心在垂直于基準軸方向的偏移量；軸的傾斜誤差可以用兩個半聯(lián)軸器端面角度大小或開口量來表示。A.徑向誤差(徑向位移)A.徑向誤差(徑向位移)B.端面傾斜誤差。a.用角度表示：b.用端面開口量表示：③軸承調整量計算方法與調整方向確定。圖3-76軸承調整量計算通式推導

a)θ<0b)θ>0③軸承調整量計算方法與調整方向確定。③軸承調整量計算方法與調整方向確定。2.形狀精度(1)直線度直線度是指提取(實際)線對理想直線的變動量。1)安裝工程中常用的理想直線。2)直線度測量方法。3)直線度誤差評定方法及數(shù)據處理。

(2)平面度1)安裝工程中常用的理想直線。

2)平面度誤差評定方法。

圖3-77三種類型直線度標注方法及公差帶

a)給定平面直線度b)給定方向直線度c)任意方向直線度(1)直線度(1)直線度1)安裝工程中常用的理想直線。

①以貼切直線作為理想直線。將刀口尺或平尺貼緊被測對象實際面(線)，則精加工底面的貼切直線可以作為理想直線，如圖3-78所示。

②以兩端點連線作為理想直線。如圖3-79a、b所示，分別以平尺底平面和拉緊的鋼絲作為理想直線。

③以符合最小條件的包容線作為理想直線如圖3-80所示的ABC為某一給定截面的被測線，作一組平行線包容該被測線，這組平行線稱為包容線。能包容該被測線的平行線可以有好幾組，可選兩平行線間距離最小的一組作為理想直線。從圖上看出，h1<h2<h3，所以應以符合被測線低(A)、高(C)、低(B)或高(A)、低(C)、高(B)原則的那組包容線為準，滿足這一條件的平行線為A1B1∥AB,其距離h1即為被測線ACB的直線度誤差。

①以貼切直線作為理想直線。圖3-78刀口尺、平尺作為理想直線

a)刀口尺b)平尺c)管道校正②以兩端點連線作為理想直線。圖3-79以兩端點連線作為理想直線

a)以平尺底平面作為理想直線b)以拉直的鋼絲作為理想直線③以符合最小條件的包容線作為理想直線圖3-80以符合最小條件的包容線作為理想直線(1)直線度2)直線度測量方法。

①拉鋼絲法。測量的基本原理是以拉緊的鋼絲作為測量基準(理想直線)，用量具來測量被測對象實際線的直線度誤差。②平尺、等高塊法。測量的基本原理是在被測表面上用兩組等高塊支承平尺，以平尺的精加工底面作為測量基準(理想直線)，③光學儀法。用光學儀器測量直線度主要是以激光準直儀為主，測量的基本原理是以激光束為測量基準，測量被測點在互為90°方向與其偏離的距離，作為鉛垂方向和水平方向的直線度誤差。因此可用于同時測鉛垂面和水平面內的直線度。④水平儀法。測量的基本原理是以水平面為測量基準，測量被測對象實際表面在鉛垂平面內與水平面的角度，并經過換算得到被測線的直線度誤差。①拉鋼絲法。圖3-81拉鋼絲測量機床導軌直線度示意圖②平尺、等高塊法。

圖3-82平尺、等高墊塊法③光學儀法。圖3-83激光準直儀測量機床床身導軌直線度④水平儀法。(1)直線度3)直線度誤差評定方法及數(shù)據處理。①圖解法。圖解法是針對水平儀法測量直線度的誤差處理方法，其基本原理是用水平儀測得的運動曲線(折線)來代替導軌的實際直線度誤差曲線。②計算法。通過換算，直接求得導軌實際曲線與理想直線間的坐標偏差。精度要求高時,用計算法求解。計算法求導軌直線度的實質仍是以圖解法為依據，用一條近似的折線代替導軌表面的實際曲線。①圖解法。圖3-84導軌直線度測量原理②計算法。圖3-85圖解法和計算法(2)平面度圖3-86平面度標注方法及公差帶(2)平面度1)平面度測量方法。

①以被測面上最大直線度誤差作為平面的平面度誤差。②三點法。③對角線法。④著色法(研點法)。

⑤水平面法。①以被測面上最大直線度誤差作為平面的平面度誤差。圖3-87工作臺面測量線的布置②三點法。圖3-88三點法測平面度示意圖③對角線法。圖3-89對角線法測線布置④著色法(研點法)。將被測平面直接用涂色法與精度較高的平板對研，根據接觸斑點的面積和分布的均勻程度(一般用單位面積內的點數(shù)度量)來判斷平面的平面度，此法最簡單。但只能作定性判斷，不能測出具體的平面度誤差值。斑點分布越均勻、細密，說明被測表面越平整，但只能用來測定較小的平面。⑤水平面法。測量的基本原理是在被測表面上的某一點建立基準平面，此平面是一與水平面平行的幾何平面，測出被測表面各測點相對于基準平面的距離，則可得到平面度誤差的原始數(shù)據；再以平行于該基準平面的兩包容平面間最小距離作為平面度誤差。在整個測量過程中需要保持被測表面的原始位置不變。(2)平面度2)平面度誤差評定方法。

①評定基準。②判別符合最小條件的法則。A.三角形法則。B.交叉法則。③基面旋轉法。①評定基準。平面度誤差嚴格來講要按最小條件評定，