互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)第2版 教學(xué)課件 作者 毛平淮 第3章-支持高清瀏覽

HH2a第三章 測量技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及光滑工件尺寸的檢測第一節(jié) 測量的基本概念第二節(jié) 長度和角度計(jì)量單位與尺寸傳遞第三節(jié) 計(jì)量器具的分類及其主要技術(shù)指標(biāo)第四節(jié) 測量方法第五節(jié) 測量誤差與數(shù)據(jù)處理第六節(jié) 光滑工件尺寸的檢測第一節(jié)

測量的基本概念測量：將被測的量與作為單位或者標(biāo)準(zhǔn)的量，在量值上進(jìn)行比較的，從而確定二者比值的過程。第二節(jié)

長度和角度計(jì)量單位與尺寸傳遞一、長度和角度的計(jì)量單位我國的法定長度計(jì)量單位是米米(m)，在機(jī)械制造中的常用單位是毫米(mm)，在技術(shù)測量中的常用單位是微米(μm)。它們之間的關(guān)系是：1m=1000mm，1mm=1μm。二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)圖3-1長度尺寸量值傳遞系統(tǒng)圖3-2正8面棱體二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)圖3-3角度量值傳遞系統(tǒng)二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)三、量塊圖3-4

量塊第三節(jié)

計(jì)量器具的分類及其主要技術(shù)指標(biāo)一、計(jì)量器具的分類二、計(jì)量器具的主要技術(shù)指標(biāo)一、計(jì)量器具的分類標(biāo)準(zhǔn)量具量具通常是指結(jié)構(gòu)比較簡單的測量工具，包括單值量具、多值量具和標(biāo)準(zhǔn)量具等。極限量規(guī)量規(guī)是一種沒有刻度的，用以檢驗(yàn)零件尺寸、形狀、相互位置的專用檢驗(yàn)工具，它只能判斷零件是否合格，而不能得出具體尺寸，如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)等。

3.計(jì)量儀器量儀即計(jì)量儀器，是指能將被測量值轉(zhuǎn)換成可直接觀察的指示值或等效信息的計(jì)量器4.計(jì)量裝置計(jì)量裝置是一種專用檢驗(yàn)工具3.計(jì)量儀器·(1)游標(biāo)式量儀如游標(biāo)卡尺(2)微動(dòng)螺旋副式量儀

如外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺等。(3)機(jī)械式量儀

(4)光學(xué)式量儀如百分表利用光學(xué)原理制成的量儀，在長度測量中常用的有光學(xué)計(jì)、測長儀等。(5)電動(dòng)式量儀

(6)氣動(dòng)式量儀

(7)光電式量儀電感測微儀是一種常用的電動(dòng)量儀有水動(dòng)式或浮標(biāo)式氣動(dòng)量儀如光電顯微鏡、光電測長儀等。二、計(jì)量器具的主要技術(shù)指標(biāo)刻度間距分度值示值范圍測量范圍靈敏度測量力示值誤差示值變動(dòng)回程誤差(滯后誤差)10.不確定度圖3-5

示值范圍與測量范圍第四節(jié) 測

量

方

法一、測量方法的分類二、測量的基本原則一、測量方法的分類直接測量和間接測量絕對(duì)測量和相對(duì)測量接觸測量和非接觸測量單項(xiàng)測量和綜合測量主動(dòng)測量和被動(dòng)測量等精度測量和不等精度測量1.按獲得測量結(jié)果的方法,分為直接測量和間接測直接測量

不需對(duì)被測的量與其他實(shí)測的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助計(jì)算而直接得到被測量值的測量。間接測量

通過直接測量與被測量有已知關(guān)系的其他量而得到該被測量量值的測量。2.按示值是否為被測量的整個(gè)量值,分為絕對(duì)測量相對(duì)測量計(jì)量器具顯示或指示的示值是被測量的(1)絕對(duì)測量整個(gè)量值。

(2)相對(duì)測量又稱比較測量。3.按測量時(shí)被測表面與計(jì)量器具的測頭是否接觸分為接觸測量和非接觸測量接觸測量

測量時(shí)計(jì)量器具的測頭與被測表面接觸的測量。非接觸測量

測量時(shí)計(jì)量器具的測頭不與被測表面接觸的測量。4.按工件上同時(shí)測量被測量的多少，分為單項(xiàng)測量和綜合測量(1)單項(xiàng)測量

(2)綜合測量指對(duì)工件上的每一參數(shù)分別進(jìn)行測量。指同時(shí)測量工件上幾個(gè)有關(guān)幾何量的綜合結(jié)果，以判斷綜合結(jié)果是否合格，而不要求知道有關(guān)單項(xiàng)值。5.按測量在加工過程中所起作用，分為主動(dòng)測量和被動(dòng)測量也稱在線測量，是指在零件加工過程中也稱離線測量，是指在零件加工完畢后(1)主動(dòng)測量進(jìn)行測量。

(2)被動(dòng)測量進(jìn)行的測量。6.按被測工件在測量時(shí)所處的狀態(tài)，分為等精度測量和不等精度測量等精度測量

指決定測量精度的全部因素或條件都不變的測量。不等精度測量

指在測量過程中決定測量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變的測量。二、測量的基本原則1.阿貝原則應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)長度量安放在被測長度量的延長線上。圓周封閉原則圓周分度首尾相連的間隔誤差總和為0.最短尺寸鏈原則盡量減少測量鏈的組成環(huán)節(jié)圖3-6游標(biāo)卡尺不符合阿貝原則圖3-7千分尺符合阿貝原則第五節(jié)

測量誤差與數(shù)據(jù)處理一、測量誤差的概述二、隨機(jī)誤差三、系統(tǒng)誤差四、粗大誤差五、等精度測量列的數(shù)據(jù)處理一、測量誤差的概述測量誤差的基本概念測量誤差的來源測量誤差的種類關(guān)于測量精度的幾個(gè)概念2.測量誤差的來源測量誤差的幾個(gè)來源：計(jì)量器具誤差；測量方法誤差；測量環(huán)境誤差；人員誤差3.測量誤差的種類隨機(jī)誤差

多次測量同一量值，數(shù)值大小和符號(hào)以不可預(yù)定的方式變化的誤差。系統(tǒng)誤差

誤差按某一特定規(guī)律變化粗大誤差

主觀大意或客觀突然變化產(chǎn)生4.關(guān)于測量精度的幾個(gè)概念正確度精密度準(zhǔn)確度表示測最結(jié)果中的系統(tǒng)誤差大小的程度。表示測量結(jié)果中的隨機(jī)分散的特性。是指測量的精密和正確程度的綜合反映，說明測量結(jié)果與真值的一致程度。圖3-8

精密度、正確度和準(zhǔn)確度a)精密度高

b)正確度高

c)準(zhǔn)確度高

d)準(zhǔn)確度低二、隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及其特性隨機(jī)誤差的極限值測量列中隨機(jī)誤差的處理圖3-9

頻率直方圖和正態(tài)分布曲線a)頻率直方圖

b)正態(tài)分布曲線圖圖3-10總體標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)隨機(jī)誤差分布特性的影響3.測量列中隨機(jī)誤差的處理測量列的算術(shù)平均值殘差(剩余誤差)及其應(yīng)用

(3)測量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差三、系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的消除1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

定值系統(tǒng)誤差可以用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法發(fā)現(xiàn)，即通過改變測量條件進(jìn)行不等精度的測量來揭示系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

變值系統(tǒng)誤差可以從測得值的處理和分析觀察中揭示。圖3-11用殘差作圖來判斷系統(tǒng)誤差2.系統(tǒng)誤差的消除從產(chǎn)生誤差根源上消除

這是消除系統(tǒng)誤差最根本的方法，因此，在測量前，應(yīng)對(duì)測量過程中可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，將誤差從產(chǎn)生根源上加以消除。用加修正值的方法消除

這種方法是預(yù)先檢定出測量器具的系統(tǒng)誤差，將其數(shù)值反號(hào)后作為修正值，用代數(shù)法加到實(shí)測值上，即可得到不包含該系統(tǒng)誤差的測量結(jié)果。用兩次讀數(shù)方法消除

若兩次測量所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差大小相等(或相近)、符號(hào)相反，則取兩次測量的平均值作為測量結(jié)果，就可消除系統(tǒng)誤差。圖3-12用兩次讀數(shù)消除系統(tǒng)誤差對(duì)于線性系統(tǒng)誤差，可采用對(duì)稱測量法消用對(duì)稱法消除除。用半波法消除對(duì)于周期變化的系統(tǒng)誤差，可采用半波法消除，即取相隔半個(gè)周期的兩測量值的平均值作為測量結(jié)果。五、等精度測量列的數(shù)據(jù)處理等精度直接測量列的數(shù)據(jù)處理等精度間接測量列的數(shù)據(jù)處理例3-1 對(duì)某一軸徑等精度測量14次，測得值列于表3-3，假設(shè)已消除了定值系統(tǒng)誤差，試求其測量結(jié)果。解：(1)求出算術(shù)平均值

x=1n∑ni=1xi=24.957mm計(jì)算殘差 用式(3-16)，計(jì)算值列入表3-3中，同時(shí)計(jì)算出∑ni=1vi=0及∑ni=1v2i=68，見表3-3。判斷變值系統(tǒng)誤差 根據(jù)“殘差觀察法”判斷，由于該測量列中的殘差大體上正負(fù)相間，無明顯的變化規(guī)律，所以認(rèn)為無變值系統(tǒng)誤差。計(jì)算測量列單次測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差判斷粗大誤差 用3σ準(zhǔn)則判斷式(3-22)，由測量列殘差(表3-3)可知，測量序號(hào)為12的測得值的殘差的絕對(duì)值已大于6.86μm，故12序號(hào)的測得值存在粗大誤差，應(yīng)將12序號(hào)的測得值剔除后重新計(jì)算單次測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。(6)計(jì)算測量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差和極限誤差(7)確定測量結(jié)果2.等精度間接測量列的數(shù)據(jù)處理函數(shù)及其微分表達(dá)式函數(shù)的系統(tǒng)誤差計(jì)算式函數(shù)的隨機(jī)誤差計(jì)算式

由于各實(shí)測量的測得值中存在著隨機(jī)誤差，因此被測幾何量(函數(shù))也存在著隨機(jī)誤差。間接測量列數(shù)據(jù)處理的步驟間接測量列數(shù)據(jù)處理的步驟找出函數(shù)表達(dá)式y(tǒng)=f(x1，x2，…，xn)。求出欲測量(函數(shù))值y。計(jì)算函數(shù)的系統(tǒng)誤差Δy。計(jì)算函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值σy和函數(shù)的測量極限誤差值δlim(y)。給出欲測量(函數(shù))的結(jié)果表達(dá)式第六節(jié)

光滑工件尺寸的檢測一、通用計(jì)量器具測量工件

二、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件一、通用計(jì)量器具測量工件計(jì)量器具的選擇原則誤廢和誤收的概念光滑工件尺寸的檢驗(yàn)1.計(jì)量器具的選擇原則按被測工件的部位、外形及尺寸來選擇計(jì)量器具，使所選擇的計(jì)量器具的測量范圍滿足工件的要求。按被測工件的公差來選擇計(jì)量器具。圖3-13誤收或誤廢3.光滑工件尺寸的檢驗(yàn)驗(yàn)收極限是檢測工件尺寸時(shí)判斷合格與否的尺寸極限。(1)驗(yàn)收極限的確定(2)驗(yàn)收極限的適用性(3)計(jì)量器具的選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定計(jì)量器具的選擇，應(yīng)按測量不確定度的允許值U來進(jìn)行。選擇計(jì)量器具圖3-14內(nèi)縮方式圖3-15不內(nèi)縮方式(2)驗(yàn)收極限的適用性對(duì)采用包容要求的尺寸,公差等級(jí)較高的尺寸，應(yīng)選用內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。當(dāng)工藝能力指數(shù)Cp>1時(shí)(Cp=T/(6σ))，其驗(yàn)收極限可以按不內(nèi)縮的方式確定但當(dāng)采用包容要求時(shí)，在最大實(shí)體尺寸一側(cè)仍應(yīng)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，

如圖所示。當(dāng)工件的實(shí)際尺寸服從偏態(tài)分布時(shí)，可以只對(duì)尺寸偏向的一側(cè)(如生產(chǎn)批量不大，用試切法獲得尺寸時(shí)，尺寸會(huì)偏向MMS一邊)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，如圖3-17所示。對(duì)于非配合尺寸和一般公差尺寸，可按不內(nèi)縮的方式確定驗(yàn)收極限。圖3-16>1采用包容要求時(shí)的驗(yàn)收極限圖3-17偏態(tài)分布時(shí)的驗(yàn)收極限二、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶量規(guī)的設(shè)計(jì)1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶光滑極限量規(guī)是檢驗(yàn)光滑工件尺寸的一種量規(guī)。(1)量規(guī)的作用(2)量規(guī)的種類(3)量規(guī)公差帶量規(guī)是一種精密檢驗(yàn)工具，制造量規(guī)和制造工件一樣，不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，尺寸不可能恰好等于被檢工件的極限尺寸，故必須規(guī)定制造公差。圖3-18

光滑極限量規(guī)a)塞規(guī)

b)卡規(guī)(2)量規(guī)的種類工作量規(guī)。驗(yàn)收量規(guī)。校對(duì)量規(guī)。①檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求通過，稱為“校通—通”量規(guī)，用代號(hào)“TT”表示；②檢驗(yàn)軸用量規(guī)止規(guī)的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求通過，稱為“校止—通”量規(guī)，用代號(hào)“ZT”表示；③檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)磨損極限的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求不通過，若通過則磨損已超過極限，稱為“校通—損”量規(guī)，用代號(hào)“TS”表示。圖3-19工作量規(guī)及軸用校對(duì)量規(guī)的公差帶圖解2.量規(guī)的設(shè)計(jì)(1)量規(guī)的形狀(2)量規(guī)型式的選擇

光滑極限量規(guī)的型式很多。(3)量規(guī)工作尺寸的計(jì)算(2)由表3-9查出工作量規(guī)制造公差T和位置要素Z，見表3-10。(3)(4)量規(guī)工作尺寸計(jì)算(1)量規(guī)的形狀符合量規(guī)設(shè)計(jì)原則(泰勒原則)的量規(guī)形狀。實(shí)際生產(chǎn)中量規(guī)的形狀。圖3-20 量規(guī)形狀背離泰勒原則對(duì)測量結(jié)果的影響(示意圖)a)全形止規(guī)的影響 b)不全形通規(guī)的影響圖3-21 量規(guī)型式及應(yīng)用范圍a)測孔量規(guī)的型式及應(yīng)用范圍 b)測軸量規(guī)的型式及應(yīng)用范圍(2)量規(guī)型式的選擇(3)量規(guī)工作尺寸的計(jì)算圖3-22例3-3量規(guī)公差帶