《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

湘潭大学机械工程学院

二零一零年三月

目录

实验一：用比较仪测量光滑极限量规--------------------------------3

实验二：用内径指示表测内孔------------------------------------------8

实验三：直线度误差测量---------------------------------------------10

实验四：用双管显微镜测量表面粗糙度-----------------------------15

实验五：用正弦尺测量圆锥度-----------------------------------------20

实验六：三针法测量螺纹中径-----------------------------------------22

实验七：齿轮公法线的测量---------------------------------------------25

实验八：齿轮的齿距偏差和累积误差的测量------------------------28

2

实验一、用比较仪测量光滑极限量规

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。

二、实验仪器

1．立式光学计；

2．数显立式光学计。

三，实验原理

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

3

4

5

图1-3．光学比较仪测量原理图

图1-2 光学比较仪的光学系统

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。若平面反射镜P 垂直于物镜主光轴，则从反射镜P 反射的光束由原光路回到焦点c ，象点C '

与焦点C 重合(即刻度尺影象与刻度尺的上下位置保持对称)。如果被测尺寸变动，使测杆产生微小的直线位移S 推动反射镜P 绕支点0转动一个角度α,

那么反射镜P 与物镜主光轴不垂直，反射光束与入射光束间的夹角为2α，从反射镜P 反射的光束汇聚于象点C"(即刻度尺影象相对于刻度尺在上下方向产生位移)。C"点与C 点的距离计算式如下: α2ftg l = 式中 f 一一物镜的焦距；

6

α——反射镜偏转角度。

而测杆位移S 与反射镜偏转角度α的关系为，

αbtg s =

式中 b----测杆到支点0的距离。

这样，刻度尺影象位移l 对测杆位移S 的比值即为光管放大倍数n 计算式如下，

α

αbtg ftg s l n 2==

因a 角很小;取αααα≈≈tg tg ,22,则 b

f n 2=

光管中物镜的焦距mm f 200=,测杆到平面反射镜键支点的距离b=5mm 。于是 805

200

2=×=

n 目镜的放大倍数为12。因此，量仪的放大倍数 K=12n=960

光管中分划板上刻度尺的刻度间距为0,08m ，从目镜中看到的刻度尺影象的刻度间 距为d=l2x0,08=0.96mm 。因此，量仪的分度值 um mm K a i 1001.080

1208.012==××==

从目镜中可以读出刻度尺零刻线影象相对于固定指示线移动的格数，将它乘以量仪的

分度值就是量仪示值。由于零刻线两铡各有100格刻度，因此量仪的示值范围为-100um 到+1OO um 。

四、实验步骤

(1) 根据被测表面的几何形状，选择测头并把它安装在测杆上。

(2) 根据被测塞规工作部分的基本尺寸或极限尺寸选取几块量块，并把它们研合成量 块组。

(3) 参看图1-1，接通电源，拧动四个螺钉11，调整工作台10的位置，使它与测杆8运动方向垂直(调整好后，切勿再拧动螺钉11)。

(4) 调整量仪示值零位。将量块组放在工作台10上，并使测头对准量块测量面的中央，按下列三个步骤进行调整。

a ．粗调整：松开螺钉15，转动螺母13;使横臂14缓缓下降，直至测头与量块测量面接 触，且从目镜3的视场中看到刻度尺影象为止;再拧紧螺钉15;

b ．细调整：松开螺钉15，转动手轮5，使刻度尺零刻线的影象接近固定指示线，然后拧紧螺钉6。