公差实验指导书挂网上.docx

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实验一圆度与圆柱度误差测量

一、实验目的

1．掌握圆度误差及圆柱度误差的测量方法；

2．学会对测量数据的处理，加深对基本概念的理解；

3．了解测量工具结构并熟悉它的使用方法。

二、圆度与圆柱度误差测量原理

1．圆度误差及测量、评定方法

圆度误差为包容同一横截面实际轮廓，且半径差为最小的两同心圆间的距离f，如图1.1所示。

圆度误差最小包容区域的判别方法是：

由两同心圆包容被测实际轮廓时，至少有4个实测点内、外相间地在两个圆周上（即同心圆的内、外接点至少两次交替发生），如图1.1所示。

圆度误差最小区域的同心圆圆心，通常是和零件的测量回转中心不一致。

图中，O点是测量时的回转中心，O’测量点是圆度误差的评定中心。

在测量旋转面的若干个横截面中，取其中最大的圆度误差值作为被测旋转面的圆度误差。

目前通常采用四种圆度误差的评定方法：

最小外接圆法、最大内切圆法、最小二乘圆法、最小区域法。

其中以最小区域法评定的圆度误差值为最小，能最大限度地通过合格图1.1圆度误差的定义

品，是我国标准的定义法。

测量圆度误差的方法，主要有：

圆度仪测量，两点法测量圆度误差，三点法测量圆度误差。

这里只介绍两点法测量圆度误差。

两点法测量圆度误差（检测方案代号：

3—3）用千分尺在垂直于轴线的固定截面的直径方向进行测量，测量截面一周中直径最大差一半即为单个截面的圆度误差。

如此测量若干个截面。

（a）f=（D-d）/2（b）f=R-r

取其最大的误差值作为该零件的圆度误差。

图1.2两点法评定圆度误差

此种测量方法，由于在测量截面内是两点接触，所以称为两点法。

如图2所示。

两点法测得的圆度误差f和各直径的测量最大读数差F有如下关系：

f=F/K=F/2；K是反映系数。

2．圆柱度误差

圆柱度误差是指包容实际表面且半径差为最小的两同轴圆柱面间的半径差f。

圆柱度误差综合地反映了圆柱面轴线的直线度误差、圆度误差和圆柱面相对素线间的平行度误差。

用它来综合评定圆柱面的形状误差是比较全面的，常用在精度要求比较高的圆柱面。

3．圆柱度误差的检测与评定方法

圆柱度误差的评定方法有：

（1）用圆度仪测量，

（2）用两点法测量。

这里只介绍两点法测量圆度误差。

用两点法测量圆柱度误差（检测方案代号：

3—2）测量简图如图1.3所示。

测量时，将被测件放在精确平板上，并紧靠直角座；在被测件回转一周过程中，测量一个横截面上的最大与最小读数差；如此测量若干个横截面，然后取整个测量过程中，所有读

数中的最大与最小读数差的一半作为图1.3两点法测量圆柱度误差

该圆柱面的圆柱度误差。

此法适用于测量精度要求不高的零件表面。

三、测量数据的处理方法

本实验采用的是两点法测量圆度与圆柱度误差。

两点法测量圆柱度误差和两点法测量圆度误差相类似，但有不同。

一是两点法测量圆柱度误差，在整个测量过程中，指示器只许一次调整零点，而两点法测量各截面圆度误差时，指示器的零点可以在每转测量中分别调整，测量结果不受影响；二是圆柱度误差的数据处理是取整个测量过程中所有读数的最大与最小读数差的一半作为误差值，而圆度误差是先取得单个截面的误差值，再取若干截面中的最大误差作为圆度误差值，如图1.3所示。

实验二平行度误差的测量

一、实验目的

1.了解指示表的结构及通用测量工具并熟悉使用它们测量箱体孔与底面的平行度误差的方法。

2.掌握平行度误差的评定方法。

3.掌握被测要素对基准要素的平行度误差值的评定方法和数据处理方法。

二、平行度误差的测量与评定

1．平行度误差的测量的原理

1）平行度误差的定义

给定方向的平行度误差为包容实际要素并平行于基准要素，且距离为最小的两平行平面之间的距离f。

任意方向的平行度误差为包容实际轴线并平行于基准轴线，且直径为最小的圆柱面的直径Φf。

2）平行度误差的测量原理

实际基准要素都是有误差的，由实际轮廓要素建立基准时，是以轮廓实际基准要素最小包容区域的体外边界作为理想基准要素；由实际中心要素建立基准时，是以实际基准要素的最小区域的中心要素作为理想基准要素。

对平行度误差（位置误差）基准的体现方法有分析法、直接法、模拟法和目标法。

（1）分析法　分析法是对实际基准要素进行测量后，根据测量的数据用图解或计算法确定基准的方向或位置。

（参见直线度误差的评定方法）然后，根据理想基准方向，作实际被测轮廓的包容平行平面（和理想基准面平行），此平行平面纵座标距离，即为被测面的平行度误差如图2.1所示。

用分析法体现基准评定位置误差的方法，图2.1用分析法体现基准评定平行度误差

符合最小条件的原则。

（2）模拟法　模拟法是采用形状精度足够精确的实际基准要素（如精确平板的工作面，圆柱形心轴、球面中心等）来体现基准。

如图2.2所示，在基准面Ａ上放一精确平行平尺，指示器的测量架置于精确平行平尺上并沿被测面长向某一测量线方向移动，指示器的最的最大与最小读数差即为平行度误差。

（3）直接法　直接法体现基准是将形状精度足够精确的基准实际要素直接作为基准。

如图2.3所示。

这种测量方法，基准实际要素的形状误差，将直接反映到测量结果上，对被测要素的定向或定位误差有夸大或缩小的可能。

（4）目标法　对于基准要素无形状精度要求或没用足够形状要求的零件，亦或具有特殊型面殊型面的零件，可以采用指定的基准目标来体现基准，以保证用指定的基准目标来体现基准，以保证设计、加工、装配和测量时的基准的一致性和再现性。

图2.2用模拟法体现基准图2.3用直接法体现基准

测量平行度误差测量平行度误差。

２．平行度误差的评定

１）轴孔对底面平行度误差测量

将箱体直接置于平板上（基准面由平板体现），被测量孔的轴线由心轴模拟，如图2.4所示，用分度表测量相距L1的两端的读数M1和M2，则孔的实际轴线对基准平面的平行度误差为：

２）测量两孔轴线的平行度误差

用三个千斤顶支承箱体，调整千斤顶，使A、B两处分度表测得的读数相等，如图2.5所示，在相距L1的两端的读数M1和M2，则孔的实际轴线对基准孔的平行度误差为：

图2.4图2.5

实验三齿轮基节偏差测量

一实验目的

1.掌握公法线千分尺测量齿轮基节偏差△的方法：

2.加深理解齿轮基节偏差的定义。

二测量原理和量仪介绍

齿轮基节偏差△是指齿轮实际基节与公称基节之差。

实际基节为基圆柱切平面所截想邻两个同侧齿面的交线之间的发向距离，沿齿轮齿面的法线方向测量

图

±△＝（

）－

（基节偏差）

＝

（基节公称值）

△

－

（公法线长度变动）

△

＝－（公法线平均长度偏差）

＝〔2.952121（－0.5）＋0.014005〕（公法线公称值）

n＝

+0.5

z为齿轮的齿数（见具体齿轮），为模数（本实验取4），为标准压力角（取20）。

n为测量齿轮时所跨的齿数，为齿轮公法线。

测量方法见图。

三测量步骤

1.测量齿轮公法线

根据被测齿轮的齿数，算出n值。

然后按示图的方法取均布的三个待测处，每处选三个齿进行测量，测量出和

齿轮公法线。

共18个测值。

在测量的过程中应随时注意复查示值零位。

2.数据处理

1）取其中的最大偏差作为被测齿轮公法线长度变动；

2）取其中测值的平均值与公法线公称值进行比较

－作为被测齿轮公法线平均长度偏差；

3）根据被测齿轮的齿数，算出n值。

然后按示图2的方法取均布的三个待测处，每处选三个齿进行测量，测量出和

齿轮公法线，＝

—（基节实际测值）与（基节公称值）比较△＝－取其中的最大偏差作为被测齿轮的基节偏差。

在测量的过程中应随时注意复查示值零位。

3.判断合格性

按齿轮图纸上给定的基节极限偏差±△，判断被测齿轮的合格性。

四思考题

1.测量基节偏差△的齿轮时，为何左、右齿面各测量一次？

2.基节偏差△与齿距偏差△有何关系？

实验四直线度误差的测量

一、实验目的

1．了解自准直仪的结构并熟悉使用它测量给定平面内的直线误差的方法；

2．掌握给定平面内直线度误差值的评定方法；

3．掌握按两端点连线和最小包容区域作图求解直线度误差值的方法。

二、直线度误差值的评定方法

给定平面内的直线度误差值应按最小包容区域评定，也允许按实际被测直线两端点的连线或其它方法来评定。

测量数据用自准直仪对实际被测直线上均匀布置的各个测点进行测量，测量相邻两测点间的高度差来获得。

图4.1直线度误差最小包容区域判别准则O一高极点；口一低极点

（a）高—低—高三极点（b）低—高—低三极点

获得各个测点的测量数据后，用作图或计算的方法求解直线度误差值。

图4.2误差折线和直线度误差值的评定

1.按最小包容区域评定直线度误差值

参看图4.1，由两条平行直线包容实际被测直线S时，若实际被测直线各测点中至少有三个测点分别与这两条直线接触（成高——低——高三极点或低——高——低三极点相间接触），则这两条平行直线之间的区域U称为最小包容区域。

它的宽度fMZ即为直线度误差值。

这两条平行包容直线中那条位于实际被测直线体外的直线是评定基准。

2．按两端点连线评定直线度误差值

参看图4.2，按两端点连线评定直线度误差值，是指以实际被测直线的两个端点B和E的连线（两端点连线）作为评定基准，取各测点相对于该连线的偏离值中的最大偏离值

与最小偏离值

hmin之差

作为直线度误差值。

测点在连线上方的偏离值取正值，测点在连线下方的偏离值取负值。

即

。

三、用自准直仪测量直线度误差

1．量仪说明和测量原理

自准直仪如图4.3所示。

它是一种精密测角仪器，由本体和平面反射镜两部分组成。

它应用自准直原理进行测量，以由本体的光源发出的光线（主光轴）作为测量基准。

参看图4，测量时，本体安放在被测工件体外的固定位置上，反射镜则安放在桥板上，桥板放置在实际被测表面上。

把整条实际被测直线按桥板跨距L的长度进行等距分段，然后按均匀布置的各个测点的位置，首尾衔接地逐段移动桥板，便能依次测出实际被测直线上各相邻两测点相对于主光轴的高度差。

图4.3自准仪的光学系统

1—读数鼓轮；2—目镜；3—可动分划镜；4—固定分划镜；5—十字分划板；6—光源；7—绿光片；8—立方棱镜；9—物镜；10—平面反射镜；11—桥板

参看图3，自准直仪的光源6发出的光线，经滤光片7，照亮十字分划板5，再经立方棱镜8和物镜9形成平行光束，将十字分划板5的“十”字投射到平面反射镜10的镜面上，经反射后，成像在目镜2视场中。

在目镜视场中可以同时观察到可动分划板3的指示线、固定分划板4下部的刻线尺和反射回来的该“十”字的影像。

当反射镜10的镜面与平行光束垂直时，平行光束就沿原光路返回，“十”字影像经立方棱镜8并被其中的半透明膜向上反射到目镜2视场。

“十”字影像位于目镜视场的中央。

如图4.5（a）所示。

当桥板两端分别接触的两个测点之间存在高度差h，而使反射镜10的镜面与平行光束不垂直（反射镜10倾斜一个角度α）时，反射光轴与入射光轴（主光轴）之间成2α角，“十”字影像就不位于目镜视场的中央，当桥板两端分别接触的两个测点之间存在高度差h，而使反射镜10的镜面与平行光束不垂直（反射镜10倾斜一个角度α）时，反射光轴与入射

光轴（主光轴）之间成2α角，“十”字影像就不位于目镜2视场的中央，而相对于中央产生偏离量Δ，如图4.5（b）所示。

图4.4用直准仪测量直线度误差

Ⅰ—自准直仪本体；Ⅱ—桥板；Ⅲ—平面板反射镜；

Ⅳ—实际被测直线；L—桥板跨距；1.2.3…n—测点序号

为了确定偏离量Δ的数值，转动读数鼓轮1使可动分划板3的指示线瞄准“十”字

影像，该指示线沿固定分划板4的刻度尺移动一段距离。

鼓轮1的圆周上刻有等分的100格刻度，鼓轮1刻度的一格为固定分划板4刻度尺一格的百分之一。

图4.5测量时