1、第三章 测量技术基础,3.1 测量技术基础知识 3.1.1 概述 3.1.2 测量与检验 测量将被测量（如长度、角度等）和作为标准的反映计量单位的同类量进行比较，以确定其量值的过程。 检验与测量相似（比较），但通常只判定被测量是否合格，而不能测得被测量的实际数值。 测量四要素：被测对象、计量单位、测量方法、测量精度,测量时所采用的测量原理、计量器具以及测量条件的总合,测量结果与真值的一致程度，它体现了测量结果的可靠性,3.1.3 长度基准和量值传递,计量标准器有量块和标准线纹尺两大类,3.1.4 量块,量块是无刻度的端面量具（块规）。量块的研合性与组合 量块的测量面十分光滑和平整，如将一量块的
2、测量面沿另一量块的测量面滑动，同时用手稍加压力，两量块便能研合在一起。这种通过分子吸引力的作用而粘合在一起的性能称为研合性。以此可以组合量块。,量块中心长度,块规的形状有长方体和圆柱体两种。材料为轴承钢。,3.2 测量误差,测量误差=测量值-真值 3.2.1 测量误差的来源 （计量器具、环境、方法、人员） 3.2.2 测量误差的分类 （系统、随机、粗大） 3.2.3 测量不确定度 （由计量器具的不确定度1和测量条件的不确定度2两部分组成）,3.3 孔、轴尺寸公差检测1,3.3.1 普通计量器具测量孔、轴尺寸 1.工件的误收与误废 误收被测的工件在测量误差的影响下，实际尺寸超出公差范围的工件可能
3、被误判为合格品的现象。 误废实际尺寸处于公差范围内的工件因测量误差可能被误判为不合格品的现象。 2. 验收极限和安全裕度 验收极限由被测工件的最大、最小极限尺寸向其公差带内内缩一个安全裕度A值形成的上、下验收极限。 安全裕度A 实际上是测量不确定 度的允许值。,安全裕度及计量器具不确定度允许值,选择计量器具的基本原则：所选用的计量器具，其不确定度数值1应小于或等于其允许值1。,3.3 孔、轴尺寸公差检测2,3.3.1 普通计量器具测量孔、轴尺寸 计量器具的选择 游标卡尺、千分尺不确定度数值,比较仪的不确定度数值,注：测量时，使用的标准器由4块1级（或4等）量块组成。,3.3.2 光滑极限量规检
4、验孔、轴尺寸1,1.量规的作用与分类 作用： 光滑极限量规有塞规和卡规。 塞规用于检验孔，卡规用于轴 通规用于检验最大实体尺寸 止规用于检验最小实体尺寸 检验时标准：通规能通过而 止规不能通过，则判断合格 分类： 工作量规 验收量规 校对量规,3.3.2 光滑极限量规检验孔、轴尺寸2,2. 极限尺寸判断原则（泰勒原则） 孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸，在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。即：孔 D作用Dmin， D实际Dmax 轴 d作用dmax， d实际dmin,3.3.2 光滑极限量规检验孔、轴尺寸3,3. 光滑极限量规的公差 （1）工作量规的公差带不能超过工件公差带。
5、（2）校对量规的公差带,3.3.2 光滑极限量规检验孔、轴尺寸4,4. 量规争议的解决 （1）使用新的或磨损较少的工作量规。 （2）通规应等于或接近工件最大实体尺寸；止规应等于或接近工件最小实体尺寸。,3.4 形状和位置误差的检测,3.4.1 形状和位置误差的检测原则 第一检测原则与理想要素比较原则 第二检测原则测量坐标值原则 第三检测原则测量特征参数原则 第四检测原则测量跳动原则 第五检测原则控制理想边界原则,3.4.2 形状和位置误差的评定,形状误差被测实际要素对理想要素的变动量。 最小条件 最小条件是指被测实际要素对理想要素的最大变动量为最小。 最小区域法 在具体评定形状误差时，往往用一
6、组平行要素（平行线、同心圆或平行平面等）或圆（圆柱、圆球）将被测实际要素紧紧包容起来，使所形成包容区域的宽度或直径达到最小，此包容区域称为最小包容区域（简称最小区域）。 位置误差被测实际要素对理想要素位置的变动量。 理想要素位置是相对于基准面而确定的。,3.4.3 形状误差的检测1,直线度误差的检测（采用与理想要素比较原则） 光隙法（间隙小时以刀口尺的透光颜色判断。如蓝光0.8m，红光1.5 m ，白光大于2.5 m ；间隙大时用厚薄规） 节距法,例,气泡相对于其零线的倍数,分段距离,累积倍数,高度误差值/m,3.4.3 形状误差的检测2,平面度误差的检测（小平面用平晶干涉法、一般平面用水平仪
7、、准直仪、反射镜等）,3.4.3 形状误差的检测3,圆度误差的检测（用圆度仪、光学分度头、坐标测量装置或带电子计算机的测量显微镜、投影仪等）,3.4.4 位置误差的检测1,基准及其体现 （1）基准的建立 通常由基准实际要素根据最小条件（或最小区域法）建立。 （2）基准的体现 测量位置误差时常常采用模拟法来体现基准。基准平面平板或量仪工作台面模拟；基准轴线心轴、V形块模拟；基准中心平面定位块的中心平面模。,3.4.4 位置误差的检测2,位置误差的检测 （1）平行度误差的检测 1）面对面的平行度误差测量 2）线对线的平行度误差测量,2 位置误差的检测2,（1）平行度误差的检测 3）面对线的平行度误
8、差测量,2 位置误差的检测3,（2）垂直度误差的检测 1）线对线的垂直度测量,2 位置误差的检测4,（2）垂直度误差的检测 2）线对面的垂直度测量,2 位置误差的检测5,（3）对称度误差的检测 1）面对面的对称度测量,2 位置误差的检测6,（3）对称度误差的检测 2）面对线的对称度测量,式中 d轴的直径 h键槽的深度,2 位置误差的检测7,（4）跳动误差的检测 1）径向圆跳动误差测量,2 位置误差的检测8,（4）跳动误差的检测 2）端面圆跳动误差测量,2 位置误差的检测9,（4）跳动误差的检测 3）径向全跳动误差的测量,2 位置误差的检测10,（4）跳动误差的检测 4）端面全跳动误差的测量,3
9、.5 圆柱齿轮误差测量,3.5.1 齿轮、齿轮副公差与极限偏差项目,齿轮工作图,3.5.2 圆柱齿轮误差检测1,渐开线圆柱齿轮误差的检测可分为单项检测、综合检测、齿轮副检测等。 齿轮误差（或偏差）单项测量 （1）齿圈径向跳动误差（Fr）的测量齿轮一转范围内，测头在齿槽内或轮齿上，位于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。,3.5.2 圆柱齿轮误差检测2,齿轮误差（或偏差）单项测量 （2）齿厚偏差（Es）的测量在分度圆柱面上，齿厚实际值与公称值之差。常测量分度圆弦齿厚，对应的齿高为弦齿高。 当齿轮精度低，模数大时可用齿厚卡尺测量；当齿轮精度高，应用测公法线平均长度偏差来代替。,3.5
10、.2 圆柱齿轮误差检测3,齿轮误差（或偏差）单项测量 （3）齿轮公法线长度变动量（Fw）的测量在齿轮一周范围内，实际公法线最大值与最小值之差。 公法线+基圆上的切线，它的长度W是指跨K个齿的异侧齿形平行线间的距离或在基圆切线上所截取的长度。 Fw=Wmax - Wmin,3.5.2 圆柱齿轮误差检测4,齿轮误差（或偏差）单项测量 （4）齿轮公法线平均长度偏差（Fwm）的测量在齿轮一周范围内，公法线长度平均值与公称值之差。 可代替齿厚偏差（Es）的测量。,3.5.2 圆柱齿轮误差检测5,齿轮误差的综合测量将被测齿轮与测量元件（指高精度的理想精确齿轮或齿条等）按单面或双面啮合作连续啮合运动，沿啮合
11、线方向或径向测出齿轮的综合误差。 （1）齿轮径向综合误差（Fi和fi）的测量 （适用79级精度圆柱齿轮） Fi被测齿轮与理想精确的 测量齿轮双面啮合时，在被测齿 轮一转内，双啮中心距的最大变 动量。 fi被测齿轮与理想精确的 测量齿轮双面啮合时，在被测齿 轮转动一齿距角内，双啮中心距 的最大变动量。,3.5.2 圆柱齿轮误差检测6,齿轮误差的综合测量 （2）齿轮切向综合误差（Fi和fi）的测量 Fi被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合传动时，在被测齿轮一转内，其实际转角与理论转角的最大差值。（以分度圆弧长计） fi 被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮转过一齿距角内的实际转角与理
12、想转角的最大差值,适合测量4级精度以下的圆柱齿轮。,3.5.2 圆柱齿轮误差检测7,齿轮副误差的检测 齿轮副误差包括齿轮副传动误差和齿轮副安装误差 （1）齿轮副接触斑点的检测 装配好的齿轮副在轻微的制动下运转，计算接触斑点的百分数。,接触斑点的检测方法包括：擦痕法和涂色法,3.5.2 圆柱齿轮误差检测8,齿轮副误差的检测 （2）齿轮副侧隙（jt和jn）的测量 jt圆周侧隙（当装配好的齿轮副中一个齿轮固定时，另一个齿轮的圆周晃动量） jn法向侧隙（当装配好的齿轮副中两齿轮的工作面接触时，非工作齿面之间的最小距离）,3.6 螺纹的检测1,3.6.1 综合检验（用螺纹量规和光滑极限量规） 光滑极限量
13、规用语检验内、外螺纹的顶径尺寸的合格性； 螺纹量规的通规用于检验内、为螺纹的作用中径及底径尺寸的合格性；螺纹量规的止规用于检验内、外螺纹单一中径的合格性。,3.6 螺纹的检测2,3.6.2 用量针（单针和三针）测量螺纹中径 单针法用于大直径螺纹的中径测量； 三针法测量的是螺纹的单一中径。,复习思考题1,测量的实质是什么？测量和检验各有何特点？ 测量误差按性质可分为哪三类？各有何特征？用什么方法消除或减少测量误差提高精度？ 试用83块成套量块组成下列尺寸（mm）： 28.785 58.375 16.258 49.254 某轴的尺寸为20h6，试确定验收极限并选择计量器具。 某孔的尺寸为100H1
14、0，试确定验收极限并选择计量器具。 光滑极限量规有何特点？如何判断工件的合格性？ 量规通规除了规定制造公差外，为什么还要规定磨损极限？ 光滑极限量规按用途可分为工作量规、验收量规和校对量规三种，各有何特点？ 什么是最小条件？什么是最小区域法？说明如何应用最小区域法评定形状误差？,复习思考题2,什么是基准？什么是模拟基准？说一说实验室哪些测量工具可作为模拟基准？ 用框式水平仪按节距法测量导轨直线度误差、桥板跨距为200mm，水平仪分度值为0.02/1000，测得结果如下表所示。试作误差曲线，并求出其直线度误差值。 分别说明圆跳动和全跳动，端面对轴线的垂直度和端面对轴线的端面全跳动各有什么区别？ 齿轮传动的使用要求有哪些？影响各使用要求的误差主要有哪几个项目？,复习思考题3,在齿轮的误差项目中，Fw和Ewm有何异同之处？ 齿轮误差的单项检测和综合检测有何区别？ 根据齿轮工作图，试说说在尺寸、形位、表面粗糙度及齿轮制造精度等方面有哪些检测项目？分别使用什么检测方法和测量器具？,
