互换性测量技术【实验指导书】

《互换性与测量技术》实验指导书学院：________________________专业年级：________________________指导老师：________________________姓名：________________________学号：______ _____________实验一 阶梯轴长度和直径的测量1. 实训目的学习游标卡尺的结构原理和使用方法。

2. 设备与器材游标卡尺和标准件。

3. 量仪说明与测量原理（1）游标卡尺以10分度游标卡尺（图1-1）为例说明。

将尺身的9小格即9mm 长度平均分成10份，做成游标，游标的每小格即为0.9mm ，比尺身相应小0.1mm ，根据游标和尺身的刻度错位可测量不足1mm 的长度。

尺身和游标上对应的一等份差值，叫做精确度，它体现了测量的准确程度。

游标卡尺正是利用尺身和游标上每一小格之差，来达到提高精确度的目的，这种方法叫做示差法。

图1-1 10分度游标卡尺1-内测量爪（测内径）；2-锁定旋钮；3-主尺；4-深度尺（测深度）；5-游标尺；6-外测量爪（测直径）如图1-2所示，游标上的第6条刻度线与尺身上的某一条对齐，则被测物体的长度为精确度⨯=⨯=⨯-=-=∆6)(1.069.066dc mm L L L bc同理，当游标上第n 条刻线与尺身上的某一条刻线对齐，则被测物体的长度为精确度⨯=∆n L图1-2 游标卡尺读数原理游标卡尺的读数步骤如下：第1步 确认游标格数，算出游标卡尺精确度：10分度游标卡尺精确度为mm 1.0mm 101=。

20分度游标卡尺精确度为mm 05.0mm 201=。

30分度游标卡尺精确度为mm 02.0mm 501=。

第2步 从尺身读出游标零刻线前的毫米数L 1。

第3步 观察游标上第几条刻线跟尺身上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是L 2=n ×精确度，得游标示数L 2。

第4步 测量结果为L = L 1+L 2= L 1+n ×精确度。

互换性与测量技术实验报告⒈ 工件：工件编号： 表面粗糙度要求： ⒉ 测量仪器：名称： 测量范围： 所选物镜倍数：在所用倍数物镜下目镜测微刻度套筒的分度值C = 微米 ⒊ 测量结果：实测值：R Z1 = R Z2 = R Z3 = 被测工件表面微观不平度十点高度R Z R Z =3321Z Z Z R R R ++ = 微米TR200粗糙度仪测量数据适用性结论： 该工件表面用TR200粗糙度仪测量的R a = 微米。

换性与测量技术实验报告⒈被测塞规标记：量规公差带图被测塞规形状公差：微米⒉所用仪器：名称：分度值：标尺示值范围：仪器测量范围：量块等级：量块组尺寸：通规与止规的形状误差：通规合格性结论：理由：止规合格性结论：理由：互换性与测量技术实验报告4—1齿轮齿距偏差和齿距累积误差的测量 1．被测齿轮编号： 模数m= 齿数Z= 齿形角 а= 齿轮精度标注：齿距极限偏差f pt = 微米 齿距累积公差F P = 微米 2．测量仪器名称： 分度值： 测量范围：基准齿距的偏差值K P ：K P =Zf npt ∑∆1相对=测量结果：齿距偏差△f pt = 微米 合格性结论： 齿距累积误差△F P = 微米 合格性结论：齿距累积误差作图：4—2 齿圈径向跳动测量1．被测齿轮编号：模数m= 齿数Z= 齿形角а=齿轮精度标注：齿圈径向跳动公差F r = 微米2．测量仪器名称：分度值：测量范围：模数直径4—3公法线长度变动量和公法线平均长度的测量1．被测齿轮编号：模数m= 齿数Z= 齿形角а=变位系数X =齿轮精度标注：公法线长度变动量公差Fw= 微米跨齿数K =9Z+ 0.5 = 公法线公称长度W = 毫米公法线平均长度的上偏差E wms =E ss cosа—0.72F r sinа= 毫米公法线平均长度的下偏差E wmi = E si cosа+ 0.72F r sinа= 毫米2．测量仪器名称：分度值：测量范围：3．测量记录：单位：毫米测量结果：公法线长度变动量Fw = W mas—W min = 微米公法线平均长度__W= 毫米公法线平均长度的偏差E wm =__W—W= 微米合格性结论：公法线长度变动量Fw公法线平均长度的偏差E wm1．被测齿轮编号：模数m= 齿数Z= 齿形角а=齿轮精度标注：基节极限偏差f Pb = 微米齿轮公称基节：毫米2．测量仪器名称：分度值：测量范围：3．测量记录：齿轮基节偏差合格性结论1．被测齿轮编号： 模数m= 齿数Z= 齿形角 а= 变位系数齿轮精度标注： 齿厚极限偏差：E SS = 毫米 齿顶园公称直径： 毫米 E Si = 毫米 2．测量仪器名称： 分度值： 测量范围： 3．测量记录及结果：齿轮齿顶园实际直径： 毫米 齿顶园直径实际偏差△D e 毫米 分度园弦齿高h '2242)]}cos(1[1{DeZXtg Z m h ∆++-+='απ= 分度园公称齿厚S)(24ZXtg mZSin S απ+== 单位：毫米齿厚实际偏差△E S 毫米 合格性结论：。

工程技术系机电一体化专业互换性与技术测量实训指导书编写人：王钧成靖文目录实验一轴孔测量实验 (3)实验二表面粗糙度测量实验 (9)实验三形位误差测量实验 (15)实验四螺纹主要参数的测量实验 (18)实验五圆柱齿轮的测量实验 (25)实验一 轴孔测量实验项目一 用立式光学计测量轴径一、实验目的1.了解立式光学计的结构及测量原理2.熟悉用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,巩固尺寸及行为公差的概念4.掌握由测量结果判断工件合格性的方法 二、测量仪器介绍立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。

用量块组合成被测量的基本尺寸作为长度基准,按比较测量法来测量各种工件相对基本尺寸的偏差值，从而计算出实际尺寸。

仪器的基本度量指标如下: 分度值:……………0.001mm 示值范围:…………±0.1mm 测量范围:…………0-180mm 仪器不确定度:……0.001mm 仪器的外观结构如图5-1 所示 三、测量原理直角光管是立式光学比较仪的主要部件，整个光学系统和测量部件装在直角光管内部。

测量原理是光学自准直原理和机械的正切放大原理组合而成。

其光路系统图如图5-2，正切放大原理图如图5-4，图5-3为图5-2中分划板的放大图。

分划板在物镜的焦平面上,由于这一特殊位置使刻度尺受光照后反射的光线经直角棱镜折转90°到物镜后形成平行光束。

当平面镜垂直于物镜主光轴时(通过调节仪器使测头距工作台为基本尺寸时正好平面镜垂直主光轴).这束平行光束经平面镜反射,反射光线按原路返图5-1 立式光学计外观图1—底座； 2—工作台； 3—粗调螺母； 4--支臂； 5--支臂紧固螺钉；6—立柱；7—直角光管；8—光源； 9—目镜；10—微调旋钮；11—细调旋钮；12—光管紧 固螺钉；13—测头提升杠杆；14—测头；15—工作台 调整旋；13—测头提升杠杆；14—测头；15—工作台 调整旋钮（共四个，调整工作台垂直测杆）回。

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。

互换性实验指导书机械工程学院实验一量块的使用一、实验目的1、能正确进行量块组合，并掌握量块的正确使用方法；2、加深对量值传递系统的理解；3、进一步理解不同等级量块的区别；二、实验仪器设备量块；千分表；测量平板；被测件。

三、实验原理量块的测量平面十分光洁和平整，当用力推合两块量块使它们的测量平面互相紧密接触时，两块量块便能粘合在一起，量块的这种特性称为研合性。

利用量块的研合性，就可以把各种尺寸不同的量块组合成量块组。

四、实验内容与步骤（一）实验内容采用合理的量块组合，测量被测零件尺寸高度。

（二）实验步骤1.用游标卡尺测量被测件2.据所需要的测量尺寸，自量块盒中挑选出最少块数的量块。

（每一个尺寸所拼凑的量块数目不得超过 4块，因为量块本身也具有一定程度的误差，量块的块数越多，便会积累成较大的误差。

）3.量块使用时应研合，将量块沿着它的测量面的长度反向，先将端缘部分测量面接触，使初步产生粘合力，然后将任一量块沿着另一个量块的测量面按平行方向推滑前进，最后达到两测量面彼此全部研合在一起。

4.将研合后的量块与被测件同时放到测量平板上，在测量平板上移动指示表的测量架，使指示表的测头与量块上工作表面相接触，转动指示表的刻度盘，调整指示表示值零位。

5.抬起指示表测头，将被测件放在指示表测头下，取下量块，记录下指示表的读数。

6.量块的尺寸与指示表的读数之和就是被测件的尺寸。

7. 记录数据；五、思考题量块按“等”测量与按“级”测量哪个精度比较高？实验二常用量具的使用一、实验目的1、正确掌握千分尺、内径百分表、游标卡尺的正确使用方法；2、掌握对测量数据的处理方法；3、对比不同量具之间测量精度的区别。

二、实验仪器设备外径千分尺；内径百分表；游标卡尺；轴承等。

三、实验原理分度值的大小反映仪器的精密程度。

一般来说，分度值越小，仪器越精密，仪器本身的“允许误差”（尺寸偏差）相应也越小。

学习使用这些仪器，要注意掌握它们的构造特点、规格性能、读数原理、使用方法以及维护知识等，并注意要以后的实验中恰当地选择使用。

互换性与技术测量实验指导书目录实验一通用量具应用及量块组合选择（选用)实验二用比较仪检测工件尺寸误差实验三表面粗糙度的测量实验四直线度误差的测量实验1 通用量具应用及量块组合选择（孔轴测量）（选做）一、实验目的：1.了解量块、千分尺、游标卡尺的构造和工作原理。

2．掌握量块尺寸组合、千分尺、游标卡尺测量尺寸的方法3．掌握由测得数据进行数据处理的一般方法，并分析产生误差的原因及误差类型。

二、实验所需仪器千分尺、游标卡尺 83块一套的量块三、实验步骤1．利用游标卡尺测量工件直径尺寸，共测量十组数据，将测量结果填入实验报告，并对测量数据进行数据处理。

2．利用千分尺测量工件长度尺寸，共测量十组数据，将测量结果填入实验报告，并对测量数据进行数据处理。

3．用83块一套的量块对千分尺测量的数据处理以后的数据进行尺寸组合。

四、测量数据1.用游标卡尺测量直径尺寸2.用千分尺测量的数据3．用83块一套的量块对千分尺测量的数据数据处理以后的数据进行组合的量块尺寸尺寸：第一块量块：第二块量块：第三块量块：第四块量块：六、思考题1：测量误差一般分为几类型，一般各怎么进行数据处理？实验2 用比较仪测量工件尺寸误差1.实验目的1.1 立式光学比较仪工作原理及使用方法。

1.2 熟悉轴的直径误差的测量方法。

1.3 学会基本的测量误差处理方法。

2.设备与器材立式光学比较仪、被测轴和相同尺寸量块3.实验原理与方案立式光学比较仪主要用于作长度比较测量。

要先用量块将标尺和指针调到零位，被测尺寸对量块的偏差可从仪器标尺上读得。

并可对某轴的固定部位进行多次重复测量，计算测量误差。

立式光学计主要组成见外形图2-2。

由底座1、立柱2、支臂3、直角光管4和工作台11等几部分组成。

立式光学计的光学系统图2-3所示。

光线由进光反射镜6进入光学计管中，由通光棱镜7将光线转折90度，照亮了分划板4上的刻度尺9。

刻度尺上有±100 格的刻线，此处刻线作为目标，位于物镜2的焦平面上。

互换性与技术测量实验指导书机械工程实验室2008-10合象水平仪测量直线度误差一、实验目的1、掌握用合象水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。

2、加深对直线度误差的定义及理解。

二、实验内容用合象水平仪测量直线度误差。

三、计量器具说明与测量原理为了控制机床、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。

合象水平仪的结构，主要由微动螺杆、螺母、底盘水准仪、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V形工作面和底座等组成。

如图3-1所示。

1、水准器2、棱镜3、放大镜4、杠杆5、测量机构6、底板7、测量机构8、微动螺杆图3-1 合象水平仪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四、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。

《互换性与测量技术基础》实验指导书汕头大学机电系实验一、测长仪测长实验一、实验目的1.了解测长仪的结构及操作方法；2.掌握测长仪长度比较测量方法；二、实验设备立式测长仪(JD3投影立式光学计)，测量轴，标准块JD3投影光学器是精密光学机械长度仪器。

它是利用标准量块与被测件性比较的方法来测量零件外形的微差尺寸，是工厂计量器、车间检定站或制造量具、工具与精密零件车间常用的精密仪器之一。

立式光学计主要用于作长度比较测量。

要先用量块将标尺和指针调到零位，被测尺寸对量块的偏差可从仪器标尺上读得。

并可对某轴的固定部位进行多次重复测量，计算测量误差。

根据被测零件表面的几何形状来选择测量头，使测量头与被测表面尽量满足点接触。

测量头有：球形、平面和刀口形三种。

测量平面或圆柱面零件时选用球形测头。

测量球面零件时选用平面形测头。

测量小圆柱面工件时选用刀口形测头。

仪器的基本量度指标如下：1、测量范围（mm）0~1802、投影光学计镜管的主要规格分划板分划值0.001mm（即1微米）分划板分划值范围±0.1mm（即0.001*100小格=0.1mm）测量力（N）2±0.2零位调节范围20格测量杆的自由升降距离：0.5mm投影光学计镜管外径配合尺寸φ28h6测量杆与测帽配合的外径尺寸φ6g63、仪器的准确度0.25μm4、仪器的示值稳定性0.1μm5、仪器的外形尺寸（mm）340×160×7506、仪器重量（KG）21三、光学测量原理当测帽15接触工件后，其测量杆14使平面反光镜倾斜一个角度Φ，在投影屏上就可以看到刻线的像也随着移动了一定的距离，其关系计算图二所示。

测量杆移动的距离为S，平面反光镜以o为轴线摆动Φ角，a为测量杆轴线至平面反光镜13的摆动轴线o的距离。

入射在平面反光镜13上的主光线为MN，当平面反光镜转动了Φ角时，其反射光线与入射光线夹角就为2Φ角，图中MN1=f（准直物镜焦距）。

台州学院机械工程学院《互换性与技术测量》实验指导书2009.6.3目录实验一尺寸测量实验一（1）用立式光学计测量塞规实验一（2）用内径百分表测量内径实验二形位误差及表面粗糙度的检测实验二（1）用百分表测量零件径向圆跳动和径向全跳动实验二（2）用比较法检测表面粗糙度实验二（3）微机型万能工具显微镜测量圆度误差及同轴度误差实验三螺纹测量实验一 尺寸测量实验一(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. 熟悉用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. 根据测量结果，按国家标准GB1957—81《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，作出适用性结论。

三、测量原理及计量器具说明立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。

用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。

图1为立时光学计的外形图。

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1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后成为一平行光束，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，刻度尺象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饶支点转动某一角度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 尺象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 为测杆移动的距离，则仪 器的放大比K 为：ααbtg ftg s t K 2==当α很小时，αα22≈tg ，αα≈tg ，因此： bfK 2=图 1 光学计的目镜放大倍数为12，mm f 200=，mm b 5=，故仪器的总放大倍数n 为： 960520021221212=⨯⨯===b f K n 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。