1、1第一篇 测量基础知识概要测量技术是一门具有自身专业体系、涵盖多种学科、理论性和实践性都非常强的前沿科学。而熟知测量技术方面的基本知识，则是掌握测量技能，独立完成对机械产品几何参数测量的基础。1.1 测量的定义一件制造完成后的产品是否满足设计的几何精度要求，通常有以下几种判断方式。测量：是以确定被测对象的量值为目的的全部操作。在这一操作过程中，将被测对象与复现测量单位的标准量进行比较，并以被测量与单位量的比值及其准确度表达测量结果。例如用游标卡尺对一轴径的测量，就是将被对象（轴的直径）用特定测量方法（用游标卡尺测量）与长度单位（毫米）相比较。若其比值为 30.52，准确度为0.03mm ，则测
2、量结果可表达为（30.520.03）mm。任何测量过程都包含：测量对象、计量单位、测量方法和测量误差等四个要素。测试：是指具有试验性质的测量。也可理解为试验和测量的全过程。检验：是判断被测物理量是否合格（在规定范围内）的过程，一般来说就是确定产品是否满足设计要求的过程，即判断产品合格性的过程，通常不一定要求测出具体值。因此检验也可理解为不要求知道具体值的测量。计量：为实现测量单位的统一和量值准确可靠的测量。1.2 测量基准测量基准是复现和保存计量单位并具有规定计量单位特性的计量器具。在几何量计量领域内，测量基准可分为长度基准和角度基准两类。长度基准：1983 年第十七届国际计量大会根据国际计量
3、委员会的报告，批准了米的新定义：即“一米是光在真空中在 1299 792 458 秒时间间隔内的行程 图 11 长度计量检定系统表（简化）长度” 。根据米的定义建立的国家基准、副基准和工作基准，一般都不能在生产中直接用于对零件进行测量。为了确保量值的合理和统一，必须按国家计量检定系统的规定，将具有最高计量特性的国家基准逐级进行传递，直至用于对产品进行测量的各种测量器具。图 11 为长度（端度）计量检定系统表（简化） 。 角度基准：角度量与长度量不同。由于常用角度单位（度）是由圆周角定义的，即圆周角等于 360，而弧度与度、分、秒又有确定的换算关系，因此无需建立角度的自然基准。1.3 量块量块是
4、一种平行平面端度量具，又称块规。它是保证长度量值统一的重要常用实物量具。除了作为工作基准之外，量块还可以用来调整仪器、机床或直接测量零件。2一般特性：量块是以其两端面之间的距离作为长度的实物基准（标准） ，是一种单值量具，其材料与热处理工艺应满足量块的尺寸稳定、硬度高、耐磨性好的要求。通常都用铬锰钢、铬钢和轴承钢制成。其线胀系数与普通钢材相同，即为（11.51）10 /，尺稳定性约为 6 年变化量不超出0.51m m 。结构：绝大多数量块制成直角平行六面体，如图 12 所示；也有制成 20 的圆柱体。每块量块都有两个表面非常光洁、平面度精度很高的平行平面，称为量块的测量面（或称工作面） 。量块
5、长度（尺寸）是指量块的一个测量面上的一点至与量块相研合的辅助体（材质与量块相同）表面（亦称辅助表面）之间的距离。为了消除量块测量面的平面度误差和两测量面间的平行度误差对量块长度的影响，将量块的工作尺寸定义为量块的中心长度，即两个测量面的中心点的长度。精度：量块按其制造精度分为五个“级”：00、 0、 1、 2 和 3 级。 00 级精度最高，3 级最低。分级的依据是量块长度的极限偏差和长度变动量允许值。量块生产企业大都按“级”向市场销售量块，此时用户只能按量块的标称尺寸使用量块，这样必然受到量块中心长度实际偏差的影响，将反制造误差带入测量结果。在量值传递工作中，为了消除量块制造误差对测量的影响
6、，常常按量块检定后得到的实际尺寸使用。各种不同精度的检定方法可以得到具有不同测量不确定度的量块，并依此划分量块的等别，如图 11 所示。检定后的量块可得到每量块的中心长度的实际偏差，显然同一套量块若按“等”使用可以得到更高的测量精度（较小的测量不确定度） 。但由于按“等”使用比较麻烦，且检定成本高，固在生产现场仍按“级”使用。使用：单个量块使用很不方便，故一般都按序列将许多不同标称尺寸的量块成套配置，使用时根据需要选择多个适当的量块研合起来使用。通常，组成所需尺寸的量块总数不应超过四块。例如，为组成 89.765mm 的尺寸，可由成套的量块中选出1.005、1.26、7.5、80mm 四块组成
7、，即89.765 所需尺寸) 1.005 第一块88.76) 1.26 第二块87.5) 7.5 第三块80 第四块注意事项：量块在使用过程中应注意以下几点：量块必须在使用有效期内，否应及时送专业部门检定。所选量块应先放入航空汽油中清洗，并用洁净绸布将其擦干，待量块温度与环境湿度相同后方可使用。使用环境良好，防止各种腐蚀性物质对量块的损伤及因工作面上的灰尘而划伤工作面，影响其研合性。轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。使用完毕应，先用航空汽油清洗量块，并擦干后涂上防锈脂放入专用盒内妥善保管。1.4 测量方法分类根据
8、获得测量结果的不同方式可分为：3直接测量和间接测量：从测量器具的读数装置上直接得到被测量的数值或对标准值的偏差称直接测量。如用游标卡尺、外径千分尺测量轴径等。通过测量与被测量有一定函数关系的量，根据已知的函数关系式求得被测量的测量称为间接测量。如通过测量一圆弧相应的弓高和弦长而得到其圆弧半径的实际值。绝对测量和相对测量：测量器具的示值直接反映被测量量值的测量为绝对测量。用游标卡尺、外径千分尺测量轴径不仅是绝对测量，也是绝对测量。将被测量与一个标准量值进行比较得到两者差值的测量为相对测量。如用内径百分表测量孔径为相对测量。接触测量和非接触测量：测量器具的测头与被测件表面接触并有机械作用的测力存在
9、的测量为接触测量。如用光切法显微镜测量表面粗糙度即属于非接触测量。单项测量和综合测量：对个别的、彼此没有联系的某一单项参数的测量称为单项测量。同时测量个零件的多个参数及其综合影响的测量。用测量器具分别测出螺纹的中径、半角及螺距属单项测量；而用螺纹量规的通端检测螺纹则属综合测量。被动测量和主动测量：产品加工完成后的测量为被动测量；正在加工过程中的测量为主动测量。被动测量只能发现和挑出不合格品。而主动测量可通过其测得值的反馈，控制设备的加工过程，预防和杜绝不合格品的产生。1.5 测量误差由于测量过程的不完善而产生的测量误差，将导致测得值的分散入不确定。因此，在测量过程中，正确分析测量误差的性质及其
10、产生的原因，对测得值进行必要的数据处理，获得满足一定要求的置信水平的测量结果，是十分重要的。测量误差定义：被测量的测得值 x 与其真值 x 之差，即：= x x 0 0由于真值是不可能确切获得的，因而上述善于测量误差的定义也是理想要概念。在实际工作中往往将比被测量值的可信度（精度）更高的值，作为其当前测量值的“真值” 。误差来源：测量误差主要由测量器具、测量方法、测量环境和测量人员等方面因素产生。测量器具：测量器具设计中存在的原理误差，如杠杆机构、阿贝误差等。制造和装配过程中的误差也会引起其示值误差的产生。例如刻线尺的制造误差、量块制造与检定误差、表盘的刻制与装配偏心、光学系统的放大倍数误差、
11、齿轮分度误差等。其中最重要的是基准件的误差，如刻线尺和量块的误差，它是测量器具误差的主要来源。测量方法：间接测量法中因采用近似的函数关系原理而产生的误差或多个数据经过计算后的误差累积。测量环境：测量环境主要包括温度、 气压、 湿度、 振动、 空气质量等因素。在一般测量过程中，温度是最重要的因素。测量温度对标准温度（20）的偏离、测量过程中温度的变化以及测量器具与被测件的温差等都将产生测量误差。测量人员：测量人员引起的误差主要有视差、估读误差、调整误差等引起，它的大小取决于测量人员的操作技术和其它主观因素。误差分类：测量误差按其产生的原因、 出现的规律、 及其对测量结果的影响，可以分为系统误差、
12、随机误差和粗大误差。系统误差：在规定条件下，绝对值和符号保持不变或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。其中绝对值和符号不变的系统误差为定值系统误差，按一定规律变化的系统误差为变值系统误差。如量块的误差、 刻线尺的误差、 度盘偏心的误差。系统误差大部分能通过修正值或找出其变化规律后加以消除。随机误差：在规定条件下，绝对值和符号以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。就某一次测量而言，随机误差的出现无规律可循，因而无法消除。但若进行多次等4精度重复测量，则与其它随机事件一样具有统计规律的基本特性，可以通过分析，估算出随机误差值的范围。随机误差主要由温度波动、测量力变化、测量器具传动机构不稳、
13、视差等各种随机因素造成，虽然无法消除，但只要认真、仔细地分析产生的原因，还是能减少其对测量结果的影响。粗大误差：明显超出规定条件下预期的误差，称为粗大误差。粗大误差是由某种非正常的原因造成的。如读数错误、温度的突然大幅度变动、记录错误等。该误差可根据误差理论，按一定规则予以剔除。1.6 测量数据的处理在修正了已定系统误差和剔除了粗大误差以后，测得值中仍含有随机误差和部分系统误差，还需估算其测量误差的大小，评定测得值的不确定度，知道测得值及该测得值的变化范围（可信程度） ，才能获得完整的测量结果。测量不确定度的评定：用标准偏差表示测量结果的不确定度，称为标准不确定度，按照评定方法不同，它可分为两
14、类：用对一系列重复观测值进行统计分析以计算标准不确定度的方法，称为 A 类评定；用不同于统计分析的其他方法来评定标准不确定度，称为 B 类评定。A 类评定：由统计理论可知，随机变量期望值的最佳估计值是 n 次测得值 xi的算术平均值 x 。x = x in该组测得值的标准差的估算值 S 为S（x ix ） 2（n1）=u i2（n1）若以其算术平均值作为结果时，其标准不确定度为S X = Sn测量结果可表达为 x = x S X B 类评定：在多数实际测量工作中，不能或不需进行多次重复测量，则其不确定度只能用非统计分析的方法进行 B 类评定。B 类评定需要依据有关的资料作出科学的判断。这些资料
15、的来源有：以前的测量数据，测量器具的产品说明书，检定证书，技术手册等。如由产品说明书查得某测量器具的不确定度为 6m ，若期望得到按正态分布规律中 3 倍标准差的置信水准（99.73） ，则按 B 类评定时标准不确定度应取 u = 6/3 =2m。合成标准不确定度的估算：测量过程中一般都会有多个独立的误差源共同对测量的不确定度产生影响，因测量方法的不同，各误差源的影响程度也不相同。各误差源标准不确定度的合成按测量方法的不同可分为以下两类：直接测量的合成标准不确定度：取各类独立误差源的标准不确定度的平方和的正平方根，即u=u i2 + u j2间接测量的合成标准不确定度：间接测量时，测量结果需经
16、各间接测量值按事先设计好的函数关系计算后求得。由于各间接测量值的标准不确定度对测量结果的影响程度不同，在估算测量结果的不确定度时，要先分别对函数中各测量值求偏导数，算出其不确定度的传播系数。各测量值的标准不确定度乘以相应的传播系数后，取平方和的正平方根得到测量结果的不确定度。1.7 基本测量原则在实际测量中，对于同一被测量往往可以采用多种测量方法。为减小测量不确定度，5应尽可能遵守以下基本测量原则：阿贝原则：要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置在同一直线上的原则。若被测长度与基准长度并排放置，在测量比较过程中由于制造误差的存在，移动方向的偏移，两长度之间出现夹角而产生较大的误差。误差的大小
17、除与两长度之间夹角大小有关外，还与其之间距离大小有关，距离越大，误差也越大。基准统一原则：测量基准要与加工基准和使用基准统一 。即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终检测量应以设计基准作为测量基准。最短链原则：在间接测量中，与被测量具有函数关系的其它量与被测量形成测量链。形成测量链的环节越多，被测量的不确定度越大。因此，应尽可能减少测量链的环节数，以保证测量精度，称之为最短链原则。当然，按此原则最好不采用间接测量，而采用直接测量。所以，只有在不可能采用直接测量，或直接测量的精度不能保证时,才采用间接测量。应该以最少数目的量块组成所需尺寸的量块组，就是最短链原则的一种实际应用。最小变形原则：测量
18、器具与被测零件都会因实际温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而产生变形，形成测量误差。在测量过程中，控制测量温度及其变动、 保证测量器具与被测零件有足够的等温时间、选用与被测零件线胀系数相近的测量器具、 选用适当的测量力并保持其稳定、 选择适当的支承点等，都是实现最小变形原则的有效措施。1.8 测量器具的主要技术性能指标量具的标称值：标注在量具上用以标明其特性或指导其使用的量值。如标在量块上的尺寸，标在刻线尺上的尺寸等。刻度：在测量器具上指示出不同量值的刻线标记的组合称为刻度。刻度间距：沿着刻线尺（标尺）长度方向所测得的两个相邻刻线标记中心之间的距离称为刻度间距，也称标尺间距。分度值：两相邻
19、刻线所代表的量值之差称为仪器的分度值。它是一台仪器所能读出的最小单位量值。一般地说，分度值越小，测量器具的精度越高。数字式量仪没有标尺或度盘，而与其相对应的为分辨率。分辨率是仪器显示的最末位数字间隔所代表的被测量值。 示值范围：测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围称为示值范围。测量范围：在允许不确定度内，测量器具所能测量的被测量值的下限值至上限值的范围。测量范围与示值范围的区别在于：测量范围既包括 图 13 比较测量示意图示值范围又包括仪器某些部件的调整范围。如外径百分尺的测量范围有 025mm 、 2550mm、 5075mm 等，其示值范围则均为 25mm 。比较仪的测量范围为 18
20、0mm，其示值范围则为0.1mm(如图 13 所示) 。示值范围与标尺有关，测量范围取决于结构。量程：测量范围的上限值和下限值之差称为量程。量程大的仪器使用起来比较方便，但仪器的线性误差将随之变大使仪器的准确度下降。灵敏度：测量器具对被测量值变化的反应能力称为灵敏度。对于一般长度测量器具，灵敏度等于标尺间距 a 与分度值 I 之比，又称放大比或放大位数 K，即K= a / I6测量力：采用接触法测量时，测量器具的传感器与被测零件表面之间的接触力。测量力及其变动会影响测量结果的精度。因此，绝大多数采用接触测量法的测量器具，都具有测量力稳定机构。示值误差：测量器具的示值与被测量的真值之差。例如用百
21、分尺测量轴的直径得读数值为 31.675mm，而其真值为 31.678mm，则百分尺的示值误差等于31.67531.678= 0.003mm.显然，测量器具在不同的示值处的示值误差一般是各不相同的 。目前，测量器具的精度大多仍用示值极限误差来表示测量器具示值误差的界限值。回程误差：是指在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的绝对值。该项误差是由于测量器具中测量系统的间隙、变形和磨擦等原因引起的。当要求测量值的显示呈连续的往返性变化时（有连续的正、负值变化） ，则应选用回程误差较小的测量器具。测量不确定度：测量不确定度是在测量结果中表达被测量值分散性的参数。由于测量过程的
22、不完善，测得值对真值总是有所偏离，这种偏离又是不确定的，表达这种不确定程度的参数，就称为不确定度。修正值：为修正某一测量器具的示值误差而在其检定证书上注明的特定值。它的大小与示值误差的绝对值相等，符号相反。在测量结果中加入相应的修正值后，可提高测量精度。1.9 测量器具的选择过去，大部分工厂是根据经验来选择计量器具的。通常选择计量器具的测量极限误差占工件公差的 1315 或 13110。对一些高精度工件，甚至有取 12 的。总之，就没有一个统一的标准，往往因人因厂而异。不仅如此，而且大多数工厂用计量器具检测工件时，均按图样上标注的极限尺寸作验收极限。这种验收极限与工件的极限尺寸重合的方法，由于
23、计量器具内在误差及测量条件的影响，往往导致“误收”和“误废” ，造成不少质量问题及不应有的损失。所谓“误收” ，就是把不合格的产品，误判为合格予以接收；所谓“误废” ，就是把本来合格的产品，误判为不合格予以拒收。选择原则:合理选择计量器具对保证产品质量，提高测量效率和降低费用具有重要意义。一般说来，器具的选择主要取决于被测工件的精度要求，在保证精度要求的前提下，也要考虑尺寸大小、结构形状、材料与被测表面的位置，同时也要考虑工件批量、生产方式和生产成本等因素。对批量大的工件，多用专用计量器具，对单件小批则多用通用计量器具。选择方法:首先，根据被测工件公差值由表 14 查出安全裕度 A 和计量器具
24、不确定度允许值 U1，然后查表 15 至表 17 选定计量器具，使计量器具不确定值 U1 U 1，最后计算验收极限。举例：工件在图样上的标注为，问应选用什么计量器具进行测量并确定验收极限。解：（1）确定安全裕度 A 和计量器具不确定度允许值 U1由工件公差值 0.46mm 由表 14 查得A0.032mm U10.029mm （2）选择计量器具工件尺寸 250mm 在表 15 中属于大于 200mm 至 500mm 的尺寸段内，查得分度值为0.02mm 的游标卡尺的不确定度值 U1 0.02mm, U1 0.02mm10mm 工作原理：驱动器带动压电式传感器在零件表面移动进行采样。信号经放大器
25、及计算机的处理，通过显示屏同时读出被测量表面的 Ra、Rz、Ry 实测值。仪器使用：基本步骤为：安装仪器；校准仪器放大倍数；安放被测件；采集数据；数据处理。详细方法见实验十“表面粗糙的测量” 。维护与保养： 被测表面温度不得高于 40，且不得有水、油、灰尘、切屑、纤维及其它污物。 使用现场不得有震动，仪器不以能发生跌撞。 传感器在使用中避免撞击触尖，触尖不能用酒精清洗，必要时只能用无水汽油清洗。 随仪器附带的多刻线样板如有严重划伤时,应及时更换，否则造成校准的误差增大。2.10 19JA 型万能工具显微镜万能工龄显微镜是一种在工业生产和科学研究部门中使用十分广泛的光学测量仪器。它具有较高的测量
26、精度，适用于长度和角度的精密测量。同时由于配备多种附件，使其应用范围得到充分的扩大。仪器可用影像法、轴切法或接触法按直角坐标或极坐标对机械工具和零件的长度、角度和形状进行测量，主要的测量对象有：刀具、量具、模具、样板、螺纹和齿轮类工件等。主要技术参数：测量范围：X 坐标（纵向）： 200 毫米 Y 坐标（横向）： 100 毫米分度值：0.001 毫米测量目镜分度值：1 分光学分度台分度值：10 秒光学分度头分度值：1 分轮廓目镜：圆弧分划板（半径从 0.1100mm） 螺纹分划板（螺距从 0.256mm ）光学定位器：测头直径：30.1mm 最大测量深度 15mm高顶针架：最大夹持直径：180
27、mm 最大夹持长度： 600mm最大承载量：40 公斤测量原理：万能工作显微镜主要是应用直角或极坐标原理，通过主显微镜瞄准定位和读数系统读取坐标值而实现测量的一种光学仪器。根据被测件的形状、大小及被测部位的不同，一般有以下几种方法：影像法：中央显微镜将被测件的影像放大后，成像在“米”字分划板上，利用“米”字分划板对被测点进行瞄准，由读数系统读取其坐标值，相应点的坐标值之差即为所需尺寸的实际值。15轴切法：为克服影像法测量大直径外尺寸出现衍射现象而造成较大的测量误差，利用仪器所配附件测量刀上的刻线，来替代被测表面轮廓进行瞄准，从而完成测量。接触法：用光学定位器直接接触被测表面来进行瞄准、定位并完
28、成测量。适用于影像成像质量较差或根本无法成像的零件的测量，如：有一定厚度的平板件、深孔零件、台阶孔、台阶槽等。 图213 万能工具显微镜结构图仪器结构：仪器外形如图 213 所示，主要由底座（19） 、X 轴滑台（20） 、Y 轴滑台（10） 、立臂、横梁（8） 、瞄准显微镜（5） 、投影读数装置（1）组成。主要附件：物镜：瞄准显微镜备有 1X、3X 和 5X 三种不同放大倍数的物镜可供测量选用，镜管上有刻字标明倍数。测角目镜：用于瞄准被测件，并可作角度测量。它安置在瞄准显微镜镜箱的定位架上，镜内设置有供瞄准被测件用的“米”字线分划板和作角度读数的度盘。米字线分划板和被测件的影像通过目镜观察。
29、转动其上的滚花环能作视度调节。转动侧面的手轮可使米字线分划板连同度盘一起作 360的转动，其读数由下端的显微镜读出。轮廓目镜：轮廓目镜上配置有标准轮廓分划板，通过被测轮廓和标准的比较，可对轮廓进行快速测定。同时也可利用分划板上的刻线作为瞄准被测件影像的基线。双象目镜：用双像目镜进行瞄准，可方便、精确地测定工件上两对称轮廓（如孔）的中心距离，也可测定对称轮廓本身的长度尺寸。光学分度台：安装于纵向滑座上，用于极坐标和角度的测量。光学分度头：可对安装在顶针架上的工件进行角度的分度和测定。光学定位器：在内尺寸和外尺寸的接触法测量中起定位作用。测量刀：测量刀是轴切法的主要附件，测量对象为螺纹或一般遥圆柱
30、体和圆锥体，也可用于测量平工件。反射照明器：在测量不透光工件表面状态（如金属刻线尺）时作反射照明用。工件夹持附件：顶针架：用于顶持有中心孔的工件。高顶针架：对于直径超出顶针架的最大夹持范围的工件可顶持在一对高顶针架间进行测量。V 形架：用于搁置无中心孔或者长度超出顶针架夹持范围的圆柱形工件以及直径差不大的阶梯轴。玻璃工作台：用来放置一般的工件。使用方法：不同的被测件所采用的测量原理也各不相同，详细的操作使用方法可查阅其使用说明书和有关的参考书。维护保养：与立式光学比较仪、万能测长仪、光切法显微镜等光学仪器相似。2.11 万能测齿仪万能测齿仪为纯机械式的手动测量仪器，可测量齿轮和蜗轮的齿距偏差f
31、pt、齿距累积误差Fp、基节偏差 fpb、公法线平均长度偏差Ewm、公法线长度变动Fw、齿圈径16向跳动Fr 等。主要技术参数：被测齿轮的模数： 110mm被测齿轮的最大直径： 360mm两顶尖间的极限距离： 50330mm测量台能高速的高度范围：150mm读数装置的刻度值： 0.001mm仪器组成：仪器主要由以下部件组成：带顶尖的弓形支架：通过转动手轮以带动内部的圆锥齿轮和蜗轮付，使支架绕水平轴回转，并可与弧形支座一起沿底座的环形 T 形槽回转，且有可用螺钉紧固在任一位置上。测量工作台：其上装有特制的单列向心球轴承组成纵横方向导轨，使工作台纵横方向的运动精密而灵活，保证测头能顺利的进入测位。
32、通过液压阻尼器，使测工作台前后方向的运动保持衡速，且快慢可以调整。除齿圈子径向跳动外，其它四项参数的测量都是在测量工作台上通过更换各种不同的测量头来进行测量。螺旋支承轴：用于支承测量工作台，旋转与其相配合的大螺帽，可使测量工作台上升和下降，并能锁紧于任一位置。整个支承轴和测量台又可通过转动手柄，使其沿着纵横T 形槽移动，并紧固在任一位置。测量齿圈径向跳动的附件：专门用于测量齿圈径向跳动误差，其测量心轴可在向心球轴承所组成的导轨上灵活地移动，测量齿圈径向跳动的可换球形测头就紧固在测量心轴轴端的支臂上。定位装置：定位杆可前后拖动，以便逐齿分度。测量原理：齿距偏差和齿距累积误差的测量：以被测齿轮的旋
33、转轴心定位，用被测齿轮的任意一个齿距对零后逐齿测量其余各齿相对偏差值，通过数据处理得到测量结果。基节偏差的测量：根据被测齿轮的基节公称值用量块将两测头对零后，逐齿与被测齿轮两个相邻的同名齿廓接触，从读数装置中获得其偏差值。公法线平均长度偏差及变动的测量：根据被测齿轮的公法线公称值用量块将两测头对零，然后用定位装置定位并测量读数。逐齿测量完毕后全部读数的平均值为公法线平均长度偏差，最大读数与最小读数之差为公法线长度变动误差。齿圈径向跳动的测量：根据被测齿轮的模数选取球形测头，用径向跳动测量附件逐齿测量，其最大读数与最小读数之差即为测量结果。维护保养：仪器使用时室温以 207为宜；不要测量七级精度
34、以下的齿轮，以免损伤测头；其它与一般精密仪器相似。2.12 几种专用的齿轮单项参数测量仪器：齿距检查仪：用于检查 7 级及以下精度的内外啮合直齿或斜齿圆柱齿轮的齿距偏差和齿距累积误差。仪器以齿顶圆定作测量定位，用相对法进行测量。其被测齿轮模数范围为216mm，指示表分度值为 0.001mm，具体使用方法见测量练习的有关内容。基节检查仪：用于检查直齿及斜齿的外啮合圆柱齿轮的基节偏差。仪器通过测量两相邻同名齿廓间之最小距离得到基节偏差值。其被测齿轮模数范围为 116mm，分度值为0.001mm，示值范围为0.06mm，示值误差为0.002mm 。具体使用方法见测量练习的有关内容。齿圈径向跳动检查仪
35、：可测量圆柱齿轮和圆锥齿轮的齿圈径向跳动误差。可测量被测17齿轮的最大直径为 300 毫米，其分度值为 0.001mm。具体使用方法见第三篇测量练习的有关内容。第三篇 检测练习检测是综合运用相关知识和技能，对产品的合格性作出判断的全过程。其一般步骤为：熟悉产品的相关质量标准与技术规范；阅读产品图纸，明确检测项目；确定检测方案及检测仪器；对产品进行检测，取得检测数据；进行数据处理，填写检测报告或有关单据并作出合格性判断；对不合格品进行处理（返修或报废） ，对合格品作出安排（转下道工序或入库） 。实验一 表面粗糙度的测量一、测量仪器及主要技术指标JB4C 型表面粗糙度测量仪1.1 仪器总图如下：1
36、81-传感器 2-电缆 1 3-驱动箱 4-电缆 2 5-电缆 3 6-显示器 7-电脑主机 8-打印机 9-电缆 4 10-电缆 5 11-电源插座 12-开关 13-电缆 6 14-控制盒 15-花岗岩平板 16-工作台1.2 主要技术指标：(1) 测量参数：Ra,Rz,RS,RSm,Rp,Rv,Rq,Rt,Rmax,D, Rmr 曲线等。(2) 取样长度 L： 0.25, 0.8, 2.5mm（测量圆弧面或球面取样长度可选择 0.25mm 和0.8mm） 。 评定长度 Ln：1L，2L，3L，4L，5L 等可任选。 测量范围：Ra 0.01-10m；传感器垂直移动范围 0.6mm。 最小
37、显示值：0.001um。 仪器示值误差：5%。 传感器移动的速度：0.5 mm/sec。 可测内孔：5mm。 传感器触针：标准型（高度小于 8mm） ，小孔型各 1 支。触针半径 2m，静态测力0.75mN（10）可以测量轴承内外圈滚道的粗糙度；测量尺寸：内圈：最大外径徑 280mm;外圈：最小孔径徑 12mm; 厚度：小于 160mm。(11) 工作台：旋转角度：360 度，摆动：10 度，X、Y 移动 15mm。 （12）外接电源：交流 220V 50HZ 10%。(13) 仪器外形：花岗岩平板 630x400x100mm3；立柱高 500mm；驱动箱 260x120x80 mm3；控制箱
38、 350x100x80 mm3； 电脑 375X180X350 mm3 ； 显示器 360X360X380 mm3。（14）使用环境：室温，无强磁场，无振动，无腐蚀气体。二、测量器具工作原理：1、 表面粗糙度测量仪19按传感器工作原理，可分为电感式、感应式及压电式多种。若配以微机进行数据处理后，能测量表面粗糙度的多种参数。BDJ2 型表面粗糙度测量仪外形如图 1.1 所示，是由上海泰明光学仪器有限公司生产的用于实验室的一种测量表面粗糙度的高精度义器。仪器主要由电传感器，驱动箱，底座，记录器等部分组成，设有；2.5mm，0.8 mm，及 0.25 mm 三种切除长度可测量平面、圆柱面及 6 mm
39、 以上内孔表面的粗糙度通过电表可直接读出 Ra 值，也可通过记录器将被测表面轮廓曲线描绘出来。 为压电式传感器，按动测量按钮后传感器即在零件表面移动进行采样，信号经放大器及计算机的处理，通过显示屏同时读出被测量表面的 Ra、Rz、Ry 实测值。三. 操作方法：3.1 电缆连接：传感器接杆、控制盒、驱动箱、显示器与电脑及打印机之间连接请按图 1.1；电缆1（2）连接传感器接杆与驱动箱，电缆 2（4）连接驱动箱与电脑主机；电缆 3（5）连接控制盒与驱动箱；电缆 4（9）连接电脑主机与打印机；电缆 5（10）连接电脑主机与显示器；电缆 6（13）连接控制盒与平板后侧；控制盒和电脑主机各有一根电源线，
40、插头插入 220伏市电插座。3.2 操作与显示：打开微机及控制盒右侧开关。3.2.1 进入测量程序：在 WINDOWS2000 或 XP 桌面上有一个 JB-4C 粗糙度仪的快捷方式图标，见图 3.1。移动鼠标使箭头对准图标，双击鼠标左键就可启动应用程序。注意：打开该程序的途径为 D：JB-4Cjb-4c.exe。图 3.1 JB-4C 桌面上的快捷方式20图 3.2 JB-4C 精密粗糙度仪窗口启动应用程序见图 3.2,请用鼠标再点击右上角中间“口”图形，以展开窗口，窗口第一行显示的菜单，定义如下：1.文件：显示初态；垂直坐标上显示一段小的红线，代表传感器 触针的高低位置。2.打开：打开一个
41、现有文档，提供查阅。3.保存：将活动文档以一个新文件名保存或取代一个旧文件 。4.曲线：显示采样的一段轮廓线。5.球面：显示圆弧或球形测量的粗糙度报告。6.平面：显示平面测量的粗糙度报告。7.采样：采样一次。8.左移：传感器向左移动。9.右移：传感器向右移动。10.停止：停止向左或右移动。11.参数：设置取样长度、分段数、传感器触针种类和测量面。12.打印：打印测试结果。13.帮助：显示程序信息，版号和版权。2.2.2 传感器位置的调整：见图 3.3调节工作台见示意图 3.4。1-花岗岩平板 2-工作台 3-V 型块 4-玻璃样板215-传感器 6-高低调节 7-角度调节 8-丝杆 9-立柱
42、10-驱动箱 11-开关 12-控制箱图 3.31摆动旋钮 2X 轴移动丝杆 3Y 轴移动丝杆 4转动旋钮图 3.4参照图 3.3 和 3.4; 按下控制盒面板左侧向下箭头按键，可以接通马达带动立柱（9）中间的丝杆（8）转动，从而使驱动箱（10）向下移动；当传感器触针和工件接触即自动停止，观察显示屏上垂直坐标上的红点，该点表示传感器触针在上下轴的位置。如测试平面，旋转高低调节（6）使红点落在零位附近，然后按下控制盒面板左右箭头按键或用鼠标点击菜单中左移或右移键，保证传感器在有效滑行范围内不超出线性区；否则可通过高低调节（6）调整传感器上下位置，或角度调节钮（7）来改变驱动箱倾角以及调节工作台的
43、摆动旋钮（1） （见图 2.4）等办法进行调整；见图 3.5。图 3.5 测量平面粗糙度传感器位置调整测量圆弧面，请先找好中心， 通过调节传感器上下位置和调节工作台 X、Y 丝杆（见22图 3.4） ，使圆弧面最低点即其中心与触针接触，观察显示器 Y 轴上红点，使之位于 Y 轴下侧接近线性区底部。如测球面，则使其最高点与触针接触，使红点位于 Y 轴上侧接近线性区顶部；见图 3.6 和 3.7。图 3.6 测量圆弧面粗糙度传感器位置调整图 3.7 测量球面粗糙度传感器位置调整3.2.3 测量3.2.3.1 测量园弧表面：首先，在测量之前，调节好传感器触针与工件接触的位置， （例测园弧，把红点调节
44、到接近线性区底部；测球面，把红点调节到接近线性区顶部。 ）方法见 2.2.2 节并参照图 2.6 和 2.7。然后打开程序窗口中的菜单参数进行设置，见图 2.8；取样长度可取0.25 或 0.8mm, 根据圆弧不同大小的曲率，段数可选择为 1-5 段，传感器类型为标准 ，再设置测量为曲面 。最后点击确定 ，对话框消失，设置完成。23图 3.8 参数设置对话框接着选择菜单中的采样键，传感器扫描测件的表面，并自动停止移动，显示屏同步显示被侧工件的表面轮廓图形；接下来，一信息框出现在屏中心，提示选择起始点和终止点位置；见图 3.9。点击确定 ，便能选择轮廓图形数据范围。图 3.9 设置起始和终止点的
45、信息框 图 3.10 为一测量球轴承内滚道的实例；X 表示轴承滚道的宽度，Y 为滚道的深度；为了保证测量精度，应尽量扩大线性区内参与运算的数据范围； 图 3.10 选择起始点和终止点移动鼠标使箭头指向滚道线性区左侧，单击鼠标左键，屏幕显示一垂直红线；再用鼠标指向右侧，再击鼠标，微机开始把 2 个采样点之间的数据存入内存。用鼠标单击菜单中的“保存” ，展开文件夹，把零件编号或名称填入“文件名”一栏中，再选择右下角“保存” ，单击鼠标左键，数据便储存在测量文档中去。243.2.3.2 测量平面表面：首先，传感器应通过旋转高低调节器（6） ，使其触针与测件接触的位置尽可能调到线性区中心部位，即把红点
46、调到垂直座标的另位附近，如图 2.5 所示。打开程序窗口中的菜单参数进行设置， （参照图 2.8）根据测件粗糙度大概情况，选择取样长度，例0.8mm；再选择评定长度， （取样长度的段数）例 5L；传感器类型当选用长触针时，设置标准；当选用短触针，即设置小孔。以下测试过程可参照3.2.3.1 节。3.2.4 显示粗糙度参数和打印用鼠标点击平面或圆弧 ，可显示被测工件粗糙度参数，轮廓线及 Rmr(c)曲线等。值得注意的是，所取数据范围务必大于评定长度（取样长度乘段数） ，否则只能减少段数而重新设定评定长度。连接打印机后，打开打印机电源，放好打印纸，用鼠标点击打印 ，显示屏出现对话框，提示可以输入单
47、位名称、日期、测试零件名称、及测试者名称。 确定后即进入打印程序，从打印机输出相应屏幕的轮廓曲线及粗糙度测试数据。见图 2.11 图 3.11四、填写测量报告单按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单中。25实险二 用立式光学比较仪测量轴径一、实验预习测问（实验前请完成下列练习）1、填空量块是按制造精度分为 五级。2、选择量块按“等”使用比按“级”使用可得到 的测量精度。A、更高； B、更低； C、相同。当测量球形零件时，应选择 测帽。A、大平面； B、小平面； C、球面； D、刀刃形。工作台的调整主要是为了保证 。A、仪器工作台的平面度； B、仪器测杆与工作台面的垂直度；
48、C、工作台的稳定性。3、判断立式光学比较仪的测量范围与示值范围相同。 （ ）在调整工作台时应选择最大直径的平面测帽。 （ ）量块在组合使用时，使用的量块数越少越好。 （ ）二、测量器具l、立式光学比较仪2、块规三、测量器具简介光学比较仪是一种精度较高、结构简单的常用光学仪器。常用来检定 5 等、6 等量块、光滑极限量规及测量相应精度的零件。本次实验所用立式光学比较仪的型为 LG1，其结构及主要技术指标见本指导书第二篇。四、测量步骤：1、选择测帽：测量时被测物体与测帽间的接触面必须最小，即近于点或线接触。因此在测量平面时，须使用球面测帽，测量柱面时宜采用刀刃形或平面测帽，对球形物体则应采用平面测帽。2、工作台的选择与校正：工作台分平面工作台和槽面工作台，其选择原则与测帽的要求相同。对于可调整工作台，为保证测杆与工作台面垂直，测量前必须进行校正。先选择一与被测工件尺寸相同的量块大致放在工作台的中央，光学计管换上最大直径的平面测帽，使测帽平面的 1/4 与量块接触。调整仪器至目镜中看到分划板刻度为止。然后旋动工作台调节螺丝，使其前后移动，并从目镜中观看分划板示值的变化，若在测帽平面的四个位置的读数变化小于 15 格分度值，则表示工作台的校正已完成。3、调整反射镜，并缓慢地拨动测帽提升杠杆，从
