实验三用合象水平仪测量直线度误差

《互换性与测量技术基础》用合像水平仪测量直线度误差实验一、实验目的1.了解合像水平仪的原理、结构和使用方法；2.掌握用合像水平仪测量直线度误差的方法；3.掌握直线度误差的计算及评定方法。

二、实验内容1.用合像水平仪测量桌面上指定区域的直线度误差。

2.根据测量结果，进行数据处理，获得直线度误差值。

三、合像水平仪的结构和工作原理1．合像水平仪的结构和工作原理合像水平仪主要由测微螺杆、杠杆系统、水准器、光学合像棱镜和具有 V 型工作平面的底座等组成，如图 3-1 所示。

水准器安装在杠杆架的底板上，它的水平位置用微分盘旋钮通过测微螺杆与杠杆系统进行调整。

水准器内的气泡圆弧，分别用三个不同方向位置的棱镜反射至观察窗，分成两个半像，利用光学原理把气泡像复合放大(放大5倍)，提高读数精度，并通过杠杆机构提高读数的灵敏度和增大测量范围。

当水平仪处于水平位置时，气泡A与B重合，见图如图3-1c。

当水平仪倾斜时，气泡A与B不重合，见图 3-1d。

测微螺杆的螺距 P=0.5mm，微分盘刻线分为 100 等分。

微分盘转过一格，测微螺杆上螺母轴向移动0.005mm。

2．合像水平仪使用方法将水平仪放在工件的被测表面上，眼睛看窗口1，手转动微分盘，直至两个半气泡重合时进行读数。

读数时，从窗口4读出毫米数，从微分盘上读出刻度数α。

被测量两个相邻点之间的高度差为：h=0.01Lα——其中0.01是合像水平仪的分度值（mm/m）——L是水平仪的底座长度（165mm）——α是角度读数（用格数来计算）如果平面度误差比较大，应该还要考虑窗口4的读数与计算的高度值之和。

1、4-窗口；2-微分盘旋钮；3-微分盘；4.侧面毫米级读数窗口 5-水平仪底座；6-玻璃管；7-放大镜； 8-合成棱镜；9、11-弹簧；10-杠杆架；12-指针；13-测微螺杆图 3-1 光学合像水平仪四、测量步骤1、将被测面及合像水平仪地面擦拭干净。

2、按需要将被测长度分成若干段，每段长度称为节距，并在被测对象上做好标记。

用合像水平仪测量直线度误差The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020实验用合像水平仪测量直线度误差一、实训目的和要求1、了解合像水平仪的结构并熟悉使用它测量直线度的方法。

2、掌握给定平面内直线度误差值的评定方法。

3、掌握按照两端点连线和最小条件作图求解直线度误差的方法。

二、使用仪器和量具合像水平仪、被测工件三、测量仪器说明和测量原理合像水平仪是一种精密测量仪器，用自然水平面为测量基准。

合像水平仪的结构如图3－1所示，它的水准器8是一个密封的玻璃管，管内注入精馏乙醚，并留有一定量的空气，以形成气泡。

管的内壁在长度方向上具有一定的曲率半径。

气泡在管中停止时，气泡的位置必然垂直于重力方向。

也就是说，当水平仪倾斜时，气泡本身并不倾斜，而始终保持水平位置。

利用这个原理，将合像水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被测直线上相距一个桥板跨距的两点间的高度差，如图3－2所示。

1－底板； 2－杠杆； 3－支撑；4－壳体；5－支撑架；6－放大镜；7－棱镜； 8－水准器；9－微分筒；10－测微螺杆；11－放大镜；12－刻线尺图3－1 合像水平仪在水准器玻璃管管长的中部，从气泡的边缘开始向两端对称地按照弧度值刻有若干条等距刻线。

合像水平仪的分度值I用[角]秒和mm/m表示。

合像水平仪的分度值为2″，该角度相当于在1m的长度上，对边高0.01mm的角度，这时分度值也用0.01mm/m或者1000表示。

Ⅰ－桥板；Ⅱ－水平仪；Ⅲ－实际被测直线；4－桥板跨距。

图3－2 用合像水平仪测量直线度误差的示意图参照图3－1和图3－3，测量时，合像水平仪水准器8中的气泡两端经棱镜7反射的两半像从放大镜6观察。

当桥板两端相对于自然水平面无高度差时，水准器8处于水平位置。

则气泡在水准器8的中央，位于棱镜7两边对称的位置上，因此从放大镜6看到的两半像相合，如图3－3（a）所示。

实验一直线度误差的测量一、实验目的掌握按“节距法”测量直线度误差的方法。

二、测量原理及数据处理对于很小表面的直线度误差的测量常按“节距法”，应是将被测平面分为若干段，用小角度度量仪（水平仪、自准直仪）测出各段对水平线的倾斜角度，然后通过计算或图解来求得轮廓线的直线度误差。

本实验用合像水平仪。

具体测量方法如下：将被测表面全长分为n段，每段长l=L/N应是桥板的跨距。

将桥板置于第一段，桥板的两支承点放在分段点处，并把水平仪放在桥板上，使两者相对固定（用橡皮泥粘住）记下读数a1（单位为格）。

然后将桥板沿放测表面移动，逐段测量下去，直至最后一段（第n段）。

如图1每次移l，并要使支承点首尾相接，记下每段读数（单位为格）a1、a2、……a n。

最后按下列步骤（见例）列表计算出各测量点对两端点连线的直线度偏差Δh i，并取最大负偏差的绝对值之和作为所求之直线度误差。

[例]设有一机床导轨，长2米（L=2000mm），采用桥板跨距l=250mm，用分度值c=0.02mm/m的水平仪，按节距法测得各点的读数a i（格）如表1。

表1也可用作图法求出直线度误差，如图2。

作图法是在坐标纸上，以导轨长度为微坐标，各点读数累积为纵坐标，将测量得到的各点读数累积后标在坐标上，并将这些坐标点连成折线，以两端点连线作为评定基准，取最大正偏差与最大负偏差的绝对值之和，再换算为线值（μ），即为所求之直线度误差。

测量导轨直线度误差时，数据处理的根据，可由下图看出：（图3）A i — 导轨实际轮廓上的被测量点（i =0、1、2、……、n ）； a i — 各段上水平仪的读数（格）； Y i — 前后两测量点（i -1，i ）的高度差；h i — 各测点（A i ）到水平线（通过首点A 0）的距离（μ），显然1'in i i h y ==∑'i h — 在测量点A i 处，导轨的倾斜量（μ）； Δh i — 测量点A i 对导轨首末两端点连线（A 0，A n ）的直线度误差（μ）（显然Δh 0=0，Δh n =0）；l — 桥板跨距，即各测量段长度l =L /n (mm)，L ——导轨全长（mm ），n ——测量段数； c —水平仪的分度值0.01mm/米·格。

互换性与技术测量实验指导书机械设计制造及其自动化教研室编2011.09目录实验1 用立式光学计测量塞规 (2)实验2用内径百分表测量内径 (4)实验3 直线度误差的测量 (7)实验4 平行度与垂直度误差的测量 (11)实验5 表面粗糙度的测量 (14)实验6 工具显微镜长度、角度测量 (18)实验1 用立式光学计测量塞规一、实验目的1、了解立式光学计的测量原理；2、熟悉立式光学计测量外径的方法；3、加深理解计量器具与测量方法的常用术语。

二、实验内容1、用立式光学计测量塞规；2、由国家标准GB／T 1957—1981《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，与测量结果进行比较，判断其适用性。

三、计量器具及测量原理立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学测量仪。

其所用长度基准为量块，按比较测量法测量各种工件的外尺寸。

图1为立式光学计外形图。

它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。

光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图2b 所示。

照明光线经反射镜l照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。

由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为平行光束。

若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺的像7与刻度尺8对称。

若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4绕支点转动某一角度α(图2a)，则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度尺像7产生位移t(图2c)，它代表被测尺寸的变动量。

物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反射镜支点间的距离，s为测杆5移动的距离，则仪器的放大比K为当a很小时，，因此光学计的目镜放大倍数为12，f=200mm，b=5mm，故仪器的总放大倍数n为由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。

图1 立式光学计外形图图2 立式光学计测量原理图四、测量步骤1、按被测塞规的基本尺寸组合量块；2、选择测头。

实验三用合象水平仪测量直线度误差实验三用合象水平仪测量直线度误差自己收集整理的错误在所难免仅供参考交流如有错误请指正！谢谢实验三用合象水平仪测量直线度误差一、实验器具---光学合像水平仪该仪器主要应用于测量平面和无柱面对水平的倾斜度以及机床与光学机械仪器的导轨或机座等的平面度、直线度和设备安装位置的正确度等主要技术指标：分度值：0.01mm/m最大测量范围：±5mm/m工作面长度：165毫米示值误差：±1毫米／米范围内：±0.01mm/m全部测量范围内：±0.02mm/m图3－1 合像水平仪结构图1、工作原理：合像水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡象符合放大来提高读数的瞄准精度利用杠杆、微动螺杆等传动机构进行读数2、仪器结构：合像水平仪结构如图2－10所示主要由微动螺杆、螺母、度盘、水准器、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V 形工作面的底等组成3、使用方法：将合像水平仪安置在被测零件的表面上由于被测表面的倾斜而引起两气泡象的不重合当转动度盘使两气泡像重合时即可通过读数机构读出被测件表面实际倾斜读数并按下式计算实际倾斜值：实际倾斜值＝刻度值×支点距离×刻度盘读数4、使用注意事项：①使用前工作面要清洗干净②湿度变化对仪器中的水准器位置影响很大固必须隔离热源③测量时旋转度盘要平稳必须等两气泡像完全符合后方可读数二、测量原理与器具简介为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差常在给定平面（垂直平面或水平平面）内进行检测常用的测量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等测定微小角度变化的精密量仪由于被测表面存在直线度误差测量器具置于不同的被测部位上时其倾斜角将发生变化若节距（相邻两点的距离）一经确定这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函数关系通过逐个节距的测量得出每一变化的倾斜度经过作图或计算即可求出被测表面的直线度误差值合象水平仪因具有测量准确、效率高、价格便宜、携带方便等特点在直线度误差的检测工作中得到广泛采用合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像复合放大以提高读数时的对准精度利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高读的精度和灵敏度,其工作原理见本指导书第二篇合象水平仪置于被测工件表面上若被测两点相对自然水平线不等高时将引起两端的气泡像不重合转动度盘使气泡像重合此时合象水平仪的读数值即为该两点相对自然水平面的高度差刻度盘读数与桥板跨距L之间的关系为：h=i?L?a三、测量步骤1、量出零件被测表面总长将总长分为若干等分段（一般为6～12段）确定每一段的长度（跨距）L并按L调整可调桥板两圆柱的中心距2、将合像水平仪放于桥板上然后将桥板从首点依次放在各等分点位置上进行测量到终点后自终点再进行一次回测回测时桥板不能调头同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据如某测点两次读数相差较大说明测量情况不正常应查明原因并加以消除后重测测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接）测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置3、从合象水平仪读数时先从合像水平仪的侧面视窗处读得百位数再从其上端读数鼓轮处读得十位和个位数4、把测得的值依次填入实验报告中并用计算法按最小条件进行数据处理求出被测表面的直线度误差四、数据处理1、为了作图的方便最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差2、根据各测点的相对差在坐标纸上描点作图时不要漏掉首点（零点）且后一点的坐标位置是在前一点座标位置的基础上累加用直线依次连接各点得出误差折线3、两条平行直线包容误差折线其中一条直线必须与误差折线两个最高（或最低）点相切在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一条平行线相切这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值△a(角度格值)4、差值△f（μm）按下式折算成线性值并按国家标准GB1184－1996确定被测表面直线度的公差等级△f =i?L?△a式中：I-合像水平仪的分度值L-桥板跨距△a一被测件的直线度误差值（格）例：用合象水平仪测量一长平面的直线度误差仪器的分度值为0.01mm选用的桥板节距L＝200mm测量直线度的记录数据见下表若被测面的直线度公差为5级试用作图法评定该的直线度误差是否合格解：数据处理的步骤如下：⑴先将各点的顺测值与回测值取平均⑵简化测量数据：a值可取任意数值但要有利于相对差数字的简化本例取a＝274格测量数据测点序号i12345仪器读数ai顺测-273278285283270回测-275280287285272平均-274279286284271相对差△ai+5+12+10-3坐标值yi+5+7+17+14⑶将相对差中的各点读数格值在直角坐标系中逐一累加描点（如图3－14）⑷求最小包容区：先过0点和第4点作一直线再过第3点作一平行线则两条平行线在纵坐标上的载距7格即为该被测件的直线度误差值（格值）⑸求直线度误差的线值：△f=0.01×200×7=14(μm)⑹按GB1184－1996直线度5级公差值为25μm其测量出的误差值小于公差值所以被测零件直线度误差合格图3-14 被测件直线度误差折线图五、填写测量报告单按步骤完成测量并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（6）中测量报告被测件名称送检数量送检单位测量数据测点序号i 12345仪器读数ai顺测回测平均相对差△ai坐标值yi误差曲线图测量结果△f =i·L·Δa=测量器具结论测量日期年月日测量者。

用合像水平仪测量直线度误差一、实验目的：1、掌握直线度误差的测量及数据处理方法。

2、学会合像水平仪测量直线度误差。

二、实验内容：用合像水平仪测量直线度误差。

三、计量器具说明：合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器。

仪器其本参数如下：分度值 0．01mm/m底面长度过 166 mm仪器外观见图2-1：四、合像水平仪的工作原理：合像水平仪是用来测量被测直线上某两点A、B对水平位置的高度差的仪器，如图2-2所示。

合像水平仪的内部机构原理简图如图2-3（a）所示。

当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像由图2-4（a）所示的不合像状态，调至图2-4（b）所示的合像状态，此时，充水小管处于水平位置，微分简读数正好为0（图2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角α时（如图2-3（b））,调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点O旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数k.由于倾角α很小，若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点A 、B（图2-2）之间间距为L，则被测直线上B 点相对于A点对水平位置的高度差为：a)用合像水平仪测量导轨直线度示例例如，要测量一个长度为1200mm导轨的直线度误差，可选择桥板两支点间的长度为200 mm（桥板两支点间的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间长度的整数倍）。

如图2-5所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置①，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于3与4之间，而读数手轮上的值为52，此时合像水平仪的读数值为352格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过100格，而读数标尺走过1格），这样就可测出测点1对测点0相对于水平位置的高度差；再将桥板移至位置②，可测出测点2对测点1相对于水平位置的高度差，如此重复6次，可获得6个测得值，将其记入表2-1中“顺测”栏。

0测点是起始位置，是一个参考位置，记为0.表2-1：实验数据（单位：格）将合像水平仪掉头，按顺测时同样的方法再逐点往回测，即先测测点6对测点5相对水平位置的高度差，再测测点5相对测点4的高度差，如此测回被测直线的左端点。

合像水平仪测量直线度误差一、实验目的：掌握用合像水平仪测量直线度误差的方法及数据处理二、实验内容：用合像水平仪测量直线度误差三、测量原理直线度误差通常按与理想要素比较的原则进行测量，其测量原理如图2-1 所示。

用准直光线、水平面或高精度平板的平面构成一条模拟理想直线L，将被测实际直线L′与模拟理想直线进行比较，若能直接测出被测的实际直线上各点相对于理想直线的绝对距离y 0、y1、…、y n，或相对偏距Δ0、Δ1、…、Δn，这种测量方法称之为直接测量法。

若每次测量的读数仅反映相邻两测点的相对高度差δ0、δ1,δ2、…、δn，通过累加（即ΔK = ∑δi）后，才能获得相对偏距，则这种测量方法称之为间接测量法。

不管采用哪种测量方法，其最终目的都是要按各测点的相对偏距，作出被测实际直线的折线图，最后按最小条件确定被测实际直线相对于理想直线的变动量，即直线度误差值。

四、测量仪器合像水平仪的结构如图2-3 所示，其示值范围为± 10mm/m ，分度值为 2 ″（相当于i ＝0 .01mm/m ）。

合像水平仪的水准器1是一个封闭的玻璃管，内装乙醚或酒精，并留有一个小气泡。

将合像水平仪安置在桥板上，当桥板的两接触点所组成的连线平行水平面时，气泡处在水准器的正中。

此时，通过合像棱镜2，将气泡两端的半像汇聚到放大镜3之下，出现图2-3（b）所示的两半像端对齐的结果。

当桥板的两接触点所组成的连线相对于水平面偏斜时，气泡偏高水准器的中心，两半像端错开Δ（图2-3（c）所示）。

此时转动刻度盘8 将水平仪重新调平，使气泡两半像端对齐，然后通过读数系统7 (分度值lmm/m）和刻度盘8(分度值0.01mm /m ），即可确定测量读数。

用合像水平仪测量所获得的每个读数也仅仅只反映桥板两接触点的相对高度差δ i 。

五、测量步骤1、将导轨全长分成长度相等的若干小段，确定相邻两测点之间的距离（节距），按节距调整桥板的两圆柱中心距。

合像水平仪常见误差调整,化工-摘要：合像水平仪是一种常见的用于测量工作面及圆柱轴线相对水平面倾斜角度的精密测量仪器，也可用来测量工作面的直线度和平面度。

在合像水平仪的检定中，零位误差和示值误差是两个主要项目，且经常会出现超差现象。

因而，如何根据检定结果来判断该两项误差是否可调，可调的话调整量是多少，就是个很有意义的问题了。

本文试对以上问题进行分析，以减少合像水平仪调整中的盲目性，提高合像水平仪的准确度和检定效率。

关键字：合像水平仪零位误差示值误差调整一．零位误差调整量的分析与计算在周期检定中，几乎所有合像水平仪都存在零位误差，而且正行程零位和反行程零位很难在同一刻度上。

这主要是由于合像水平仪微动螺丝旋钮磨损后的空程所引起的。

因此检定规程中规定：必须分别按正行程和反行程转动微动螺丝来对零位进行检定。

正、反行程的零位a0、b0分别为：a0=（a1+ a2）/2b0=（b1+ b2）/2式中，a1、b1分别为位置I时按正、反行程转动微动螺丝使水泡合像时的读数；a2、b2为位置Ⅱ时按正、反行程转动微动螺丝使水泡合像时的读数。

零位a0、b0与标称零位a标、b标之差值即为零位误差。

Δa0＝a0-a标Δb0＝b0-b标由于标称零位就是水平位，即a标=b标=0，所以：Δa0＝a0，Δb0＝b0。

检定规程要求Δa0、Δb0均不得超过分度值的1／4．如果超出了，必须对其进行调整。

影响零位误差的因素有两个，一是零位偏离标称零位的程度；二是微动螺丝正、反转动时的空程。

假如微动螺丝转动时没有空程，那么：a1＝b1，a2＝b2，即a0＝b0。

以a1（b1）为起调点的零位误差调整量为：Δa调＝Δb调=（a2-a1）/2=（b2-b1）/2若微动螺丝有空程存在，则a1≠b1，a2≠b2，位置I和Ⅱ空程的大小分别为（a1-b1）、（a2-b2）(理论上两个位置的空程相等，但在实际中由于种种原因，有可能不等)。

假如（a1-b1）或（a2-b2）小于等于分度值的1／2，则零位误差可通过一般调整达到要求，也就是说，通过调整，将l／2分度的空程平均分配给正行程和反行程，使它们各得1／4分度。

互换性与技术测量实验指导书《互换性与技术测量》实验指导书卢桂萍编写机械与车辆学院二0一0年三月目录实验一孔轴配合的认识及基本技术测量实验二用立式光学计测量轴径实验三用合象水平仪测量直线度误差实验四表面粗糙度测量实验五齿轮测量实验一孔轴配合的认识及基本技术测量一、实验目的1．掌握技术测量的基本概念、基本知识；2．加深对光滑圆柱体结合的公差与配合的认识；3．学会选择并组合量块；4．认识和学会使用几种常用的机械式量仪；5．了解随机误差的处理。

二、实验内容1．观察减速箱中孔轴配合的类型；2．测量方法分类、测量工具介绍；2．量块的选择及组合；4．量仪的使用及测量。

三、测量原理及计量器具说明第一节技术测量的基本知识一、测量的一般概念技术测量主要是研究对零件的几何参数进行测量和检验的一门技术。

所谓“测量”就是将一个待确定的物理量，与一个作为测量单位的标准量进行比较的过程。

他包括四个方面的因素，即：测量对象、测量方法、测量单位和测量精度。

“检验”具有比测量更广泛的含义。

例如表面疵病的检验，金属内部缺陷的检验，在这些情况下，就不能采用测量的概念。

二、长度单位基准及尺寸传递系统为了保证测量的准确度，首先需要建立统一可靠的测量单位。

公制的基本长度单位为米(m)，机械制造中常用的公制单位为毫米（mm）,精密测量时，多用微米（μm）为单位，它们之间的换算关系为：1m=1000mm1mm=1000μm使用光速作为长度基准，虽然可以达到足够的准确，但却不便于直接应用在生产中的尺寸测量。

为保证长度基准量值能够准确地传递到生产中去，在组织上和技术上都必须建立一套系统，这就是尺寸传递系统。

如表1-1为我国尺寸传递图表，它体现了我国尺寸传递的全过程。

表1-1 尺寸传递系统三、测量工具的分类测量工具可按其测量原理、结构特点及用途分以下四类：1．基准量具：①定值基准量具；②变值量具。

2．通用量具和量仪：它可以用来测量一定范围内的任意值。

实验4 用合象水平仪测量直线度误差一、实验目的1、掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。

2、加深对直线度误差定义的理解。

二、实验内容用合象水平仪测量车床导轨直线度误差。

三、测量原理及计量器具说明机床、仪器导轨或其它窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面(垂直平面或水平平面)内进行检测。

常用的计量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等。

使用这类器具的共同特点是测定微小角度的变化。

由于被测表面存在着直线度误差，计量器具置于不同的被测部位上，其倾斜角度就要发生相应的变化。

如果节距(相邻两测点的距离)一经确定，这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。

通过对逐个节距的测量，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差值。

由于合象水平仪的测量准确度高、测量范围大、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，故在检测工作中得到了广泛的采用。

使用时将合象水平仪放于桥板上相对不动，再将桥板放于被测表面上。

如果被测表面无直线度误差，并与自然水平面基准平行，此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置。

四、实验步骤1、量出被测表面总长，确定相邻两测点之间的距离（节距），按节距L调整桥板的两圆柱中心距。

2、将合象水平仪放于桥板上，然后将桥板依次放在各节距的位置。

每放一个节距后，要旋至微分筒合象，此时即可进行读数。

先在放大镜处读数．它是反映螺杆的旋转圈数；微分筒(标有+，-旋转方向)的读数则是螺杆旋转一圈(100格)的细分读数；如此顺测(从首点至终点)、回测(由终点至首点)各一次。

回测时桥板不能调头，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。

必须注意，如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应检查原因并加以消除后重测。

3、为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差。

4、根据各测点的相对差，在坐标纸上取点，作图时不要漏掉首点(零点)，同时后—测点的坐标位置是以前一点为基准，根据相邻差数取点的。

实验三直线度误差的测量
一、实验目的
1. 掌握直线度误差的测量原理和数据处理方法。

2. 掌握框式水平仪的使用方法
二、实验仪器
框式水平仪、被测平板
三、测量原理及计量器具说明
常用的框式水平仪，主要由框架和弧形玻璃管主水准器、调整水准组成。

利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。

框架的测量面有平面和V 形槽，V形槽便于在圆柱面上测量。

弧形玻璃管的表面上有刻线，内装乙醚(或酒精) ,并留有一个水准泡，水准泡总是停留在玻璃管内的最高处。

若水平仪倾斜一个角度，气泡就向左或向右移动，根据移动的距离(格数) ,直接或通过计算即可知道被测工件的直线度，平面度或垂直度误差。

四、实验步骤
量出被测表面总长，按桥板节距L将被测平板等分成若干段。

1．将被测件固定定位。

2．根据水平仪工作长度在被测件整个长度上均匀布点，将水平仪放在桥板上，按标记将水平仪首尾相接进行移动，逐段进行测量。

3．测量时，后一点相对于前一点的读数差就会引起汽泡的相应位移，由水准器刻度观其读数（后一点相对于前一点位置升高为正，反之为负）。

正方向测量完后，用相同的方法反方向再测量一次，将读数填入实验报告中。

4．将两次测量结果的平均值累加，用累积值作图，按最小区域包容法，求出直线度误差值f。

5．将计算结果与公差值比较，作出合格性结论。

思考题
1. 评定形状误差时应遵循什么原则？
2. 用作图法求解直线度误差值时，总是按平行于纵坐标计量，而不是垂直于两条平行包容直线之间距离，原因何在？。

实验一直线度误差的测量一、实验目的掌握按“节距法”测量直线度误差的方法。

二、测量原理及数据处理对于很小表面的直线度误差的测量常按“节距法”，应是将被测平面分为若干段，用小角度度量仪（水平仪、自准直仪）测出各段对水平线的倾斜角度，然后通过计算或图解来求得轮廓线的直线度误差。

本实验用合像水平仪。

具体测量方法如下：将被测表面全长分为n段，每段长l=L/N应是桥板的跨距。

将桥板置于第一段，桥板的两支承点放在分段点处，并把水平仪放在桥板上，使两者相对固定（用橡皮泥粘住）记下读数a1（单位为格）。

然后将桥板沿放测表面移动，逐段测量下去，直至最后一段（第n段）。

如图1每次移l，并要使支承点首尾相接，记下每段读数（单位为格）a1、a2、……a n。

最后按下列步骤（见例）列表计算出各测量点对两端点连线的直线度偏差Δh i，并取最大负偏差的绝对值之和作为所求之直线度误差。

[例]设有一机床导轨，长2米（L=2000mm），采用桥板跨距l=250mm，用分度值c=0.02mm/m的水平仪，按节距法测得各点的读数a i（格）如表1。

也可用作图法求出直线度误差，如图2。

作图法是在坐标纸上，以导轨长度为微坐标，各点读数累积为纵坐标，将测量得到的各点读数累积后标在坐标上，并将这些坐标点连成折线，以两端点连线作为评定基准，取最大正偏差与最大负偏差的绝对值之和，再换算为线值（μ），即为所求之直线度误差。

测量导轨直线度误差时，数据处理的根据，可由下图看出：（图3）A i — 导轨实际轮廓上的被测量点（i =0、1、2、……、n ）； a i — 各段上水平仪的读数（格）；Y i — 前后两测量点（i -1，i ）的高度差；h i — 各测点（A i ）到水平线（通过首点A 0）的距离（μ），显然1'in i i h y ==∑'i h — 在测量点A i 处，导轨的倾斜量（μ）； Δh i — 测量点A i 对导轨首末两端点连线（A 0，A n ）的直线度误差（μ）（显然Δh 0=0，Δh n =0）；l — 桥板跨距，即各测量段长度l =L /n (mm)，L ——导轨全长（mm ），n ——测量段数； c —水平仪的分度值0.01mm/米·格。

互换性与测量技术实验指导书主编：唐芬南湖南工业大学机械工程学院目录实验一：用立式光学比较仪测量轴的直径 (1)实验二：用内径指示表测内孔 (7)实验三：直线度误差测量 (10)实验一、用立式光学比较仪测量轴的直径线性尺寸可以用相对测量法(比较测量法)进行测量。

相对测量常用的量仪有机械、光学、电气和气动比较仪等几种，本实验用立式光学比较仪测量外尺寸，用比较仪测量时，先用量块(或标准器)调整量仪示值零位，测量工件所得的示值为被测尺寸相对于量块尺寸的偏差。

一、实验目的1．了解光学比较仪的结构并熟悉它们的示值零位调整方法和使用方法;2．熟悉量块的使用与维护方法。

图1-2 光学比较仪系统的光学二、用立式光学比较仪测量轴的直径1．量仪说明和测量原理立式光学比较仪也称立式光学计，是一种精度较高且结构不复杂的光学仪器，用于测量外尺寸。

图1-1为量仪外形图;量仪主要由底座12、立柱16、横臂14、直角形光管4和工作台10等几部分组成。

量仪的光学系统安装在光管内，光学系统如图1-2所示。

光管工作时的测量原理是光学杠杆放大原理。

光线经反射镜6、棱镜7投射到分划板4上的刻度尺9(它在分划板左半面)。

分划板位于物镜2的焦平面上。

当刻度尺9被照亮后，从刻度尺发出的光束经直角转向棱镜3，物镜2形成平行光束，投射到平面反射镜1上。

光束从反射镜1反射回来，在分划板4右半面形成刻度尺9的影象，从目镜5可以观察到该影象和一条固定指示线。

刻度尺上有一条零刻线。

它的两侧各有100条均布的刻线，这些刻线与零刻线构成200格刻度间距。

零刻线位于固定指示线上。

测量时，若反射镜1垂直于物镜2的主光轴，则分划板右半面胸刻度尺影象与其左半面的刻度尺的上下位置是对称的，即零刻线影象位于固定指示线上。

如果反射镜1与物镜2的主光轴不垂直，则分划板右半面的刻度尺影象就相对于其左半面的刻度尺上下移动。

参看图1-3所示的光学比较仪测量原理图(图中没有画出图1-2中的直角转向棱镜)，从图1-3．光学比较仪测量原理图物镜焦平面上的焦点C 发出的光线，经物镜后变成一束平行光投射到平面反射镜P 上。