机械制造综合训练测量技术基础部分实验指导书.docx

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机械制造综合训练测量技术基础部分实验指导书

机械制造综合训练

——测量技术基础部分

实验指导书

绍兴文理学院

二Ｏ一五年三月

为了使实验项目名称更具体、更严谨，本课程实验分为四部分，

具体如下：

第一部分光滑工件（孔轴）的测量

实验一光滑工件轴径尺寸的测量

实验三孔径尺寸和圆度误差的测量

第二部分表面粗糙度的测量

实验二表面粗糙度测量

第三部分形位误差的测量

实验四导轨直线度误差的测量

实验五垂直度误差的测量

实验六圆跳动的测量

第四部分齿轮精度测量

实验七齿轮齿圈径向跳动的测量

实验八齿轮公法线的测量

实验九齿轮分度圆齿厚偏差的测量

实验十齿轮双面啮合综合测量

以上四部分，根据专业要求的不同选用。

特此更正！

注意事项

一、学生在上实验课前，应认真阅读实验指导书和实验装置、仪器设备的介绍，了解实验目的、测量方法、测量步骤和测量结果的处理。

二、学生应按规定时间来做实验。

进入实验室后，按要求签名报到。

如有特殊情况，必须办理请假手续，并尽快利用空闲时间补做实验。

三、学生在做实验过程中，应该保持良好的学习环境，爱护室内公共卫生，遵守实验室相关规定。

四、在开始实验时，应严格遵守操作规程，听实验指导老师讲解操作全过程后，方可开展实验，使用仪器和量具。

填写实验记录要认真仔细，独立完成每项实验的全部测量过程。

五、在实验教学过程中，如发生事故，应停止实验，及时通报，经实验指导老师查明原因，排除故障后，再恢复实验的正常进行。

六、实验完毕，应将使用过的量具、仪器、附件和工件的金属表面擦洗干净，归还原处，主动清理实验现场后，经指导老师认可同意，方可离开实验室。

七、实验报告应在规定的时间内，交给实验指导老师批阅。

八、本实验室为开放性实验室，与实验指导老师预约后，可以利用空闲时间开设不作要求的实验，熟悉仪器设备的使用和操作，加深基本概念理解，提高检测动手能力。

实验一光滑工件轴径尺寸的测量..............................................................................1

实验二螺纹参数测量...............................................................................................6

实验三孔径尺寸和圆度误差的测量.........................................................................11

实验四导轨直线度误差测量......................................................................................14

实验五垂直度误差的测量..........................................................................................19

实验六圆跳动的测量................................................................................................21

实验七齿轮齿圈径向跳动测量..................................................................................24

实验八齿轮公法线测量..............................................................................................27

实验九齿轮分度圆齿厚偏差测量..............................................................................30

实验十齿轮双面啮合综合测量..................................................................................33

实验一光滑工件轴径尺寸的测量

一、实验内容

在立式光学比较仪或投影立式光学计上，以量块为基准，用比较测量法，测量光滑极限量规外径尺寸的实际偏差及合格性判断。

二、实验目的

1．了解光学比较仪的工作原理和结构。

2．熟悉测量技术中常用的度量指标和量块、量规的实际运用。

3．掌握光学比较仪的调整步骤和测量方法。

4．对测量数据能进行处理，作出正确的判断结论。

三、实验基本原理与方法

1．立式光学比较仪概述

立式光学比较仪简称光较仪，也叫立式光学计。

其外形结构如图1-1所示。

它由底座、横臂、光学计管和工作台等部分组成。

图1-1立式光学比较仪

1-底座；2-立柱；3-横臂紧固螺钉；4-光管；5-测头提升器；6-工作台

7-横臂调节螺母；8-横臂；9-光管细调装置；10-光管紧固螺钉

立式光学比较仪是一种精度较高、结构简单的常用光学仪器。

它是以量块为基准，用比较测量法来测量各种精密工件的外尺寸，也可在±0.1mm范围内作绝对测量，还可用4等量块作基准，检定5等（3、4级）量块。

仪器的主要度量指标如下：

分度值1μm

示值范围±100μm

测量范围0-180μm

0-120μm（装投影器时）

示值误差±0.25μm

示值稳定性0.1μm

测量误差±（0.5+L／100）μm，式中L为被测尺寸（以mm计）。

2．光学系统及光管结构原理

光较仪管是利用光射现象产生放大作用（或称光学杠杆放大原理）进行测

量的仪器。

其光学系统如图1-2（a）所示

图1.2仪器光学原理图

照明光线经反光镜全反射到棱镜2，折射照亮分划板左半部的标尺（共200

格，分度值为1μm）而继续前进，再经直角转向棱镜3折向物镜4。

由于分划板位于物镜的焦平面上，所以光线经物镜平行射在反射镜5上，又由于反射镜正好对着物镜，因此，光线又按原光路系统反射回去，使分划板的标尺成像在

分划板的另一半面上。

此面中间刻了一条固定指示线，当反射镜5处于水平位

置时，指标线正好对准标尺线的零刻线，如图1-2（b）所示。

当被测尺寸变动使

测杆6推动反射镜5绕其支点转过某一角度时，则分划板上的标尺将向上（或

向下）移动一相应距离l。

此移动量可按标尺刻线移动的格数及符号读出。

光学正切杠杆放大原理如图1-3所示。

图1-3光学正切杠杆放大原理图

s为被测尺寸变动量，l为标尺象相应的移动距离。

物镜至分划板刻线间的

距离f为物镜焦距，若测杆至反射镜支承之间的距离（即矩臂）为b，则放大比

K为：

由于α角一般比较小，可取tan2α＝2α，tanα＝α。

四、测量步骤

1．用立式光学比较仪测量塞规的通规轴径尺寸

2．选择测帽（测量头）

在光较仪的测杆上套上合适的测帽。

测帽的工作面有球形、刀刃形和平面

形三种，根据被测工件的形状进行选择，须使被测件与测帽的接触面最小，即

近于点接触或线接触。

本实验被测件为塞规通规，属轴径尺寸测量，应选刀刃

形或平面测帽。

3．调整反射镜

缓慢拨动测头杠杆提升器，从目镜中能看到标尺像。

若此像不清楚，可调

整目镜视度环。

4．组合量块

按被测塞规的基本尺寸组合量块（参阅有关使用知识，选用量块并研合好）。

5．调整工作台

测量时是以工作台表面作为基准面，因此要求台面应与测杆移动方向垂直，

可用工作台调整螺钉来进行调整。

6．调整零位

松开螺钉，转动手轮，使光管处于高低适中的位置后固紧螺钉。

使量块组

下测量面（工作面）置于工作台中心，并使其上测量面中点对准测头后，按粗

调、细调、微调方法调整。

粗调整方法：

旋松横臂紧固螺钉（要握住横臂，以防光管突然下坠），转动

调节螺母使横臂缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触（注意，勿使量

块在测头下挪动，以免划伤量块测量面），在目镜内看到标尺像后，拧紧螺钉。

细调整方法：

松开紧固螺钉，徐徐转动细调凸轮手轮，使目镜内的零刻线

与固定指标线接近重合，拧紧螺钉。

微调整方法：

轻轻按动杠杆提升器，待测头起落几次，零刻线位置稳定后，

转动零位调整装置，使直角棱镜摆动一微小角度，让零刻线与固定指标线重合，

零位调整完毕。

7．检查示值稳定性

按动测头杠杆提升器2-3次，检查示值稳定性。

要求零位不超过1/10格，

如超出过多，应寻找原因，并重新调整零位（各紧固螺钉应拧紧，但不宜过紧，

以免仪器部位变形）。

8．按下杠杆提升器，使测头抬起，将量块取下，放置在白软绸布上

9．开始进行测量

双手握住被测塞规，放在工作台上进行操作，并在测头下面缓慢地来回移

动（注意：

要使塞规通规圆柱面的素线始终与工作台平面接触，不许有任何倾

斜），记下通过轴径的标尺读数最大值（即读数转折点，注意正负号），即为被

测件相对量块尺寸的偏差值。

按指定部位（在三个横截面上两个相互垂直的位置）进行测量。

把测得数

据填入实验记录中并作出合格性结论（即判断是否合格）。

测量结束后，取下被测工件，放上量块组复查零位，其误差不得超过±

0.5μm，否则重新测量。

五、主要仪器设备及耗材

1．立式光学比较仪

2．量块、光面塞规

3．镜头纸、绸布、玻璃盒、无水乙醇

六、思考题

1．何谓分度值、刻度间距？

它们与放大比的关系如何？

2．示值范围与测量范围有何不同？

试举例说明。

请按下列表格填写实验记录：

实验一光滑工件轴径尺寸的测量

实验二螺纹测量

实验2—1影象法测量螺纹主要参数

一、实验目的

1.了解工具显微镜的测量原理及结构特点。

2.熟悉用大型（或小型）工具显微镜测量外螺纹主要参数的方法。

二、实验内容

用大型或小型工具显微镜测量螺纹塞规的中径、牙型半角和螺距。

三、测量原理及计量器具说明

工具显微镜用于测量螺纹量规、螺纹刀具、齿轮滚刀以及样板等。

它分为小型、大型、万能和重型等四种形式。

它们的测量精度和测量范围虽各不相同，但基本原理是相似的。

下面以大型工具显微镜为例，阐述用影象法测量中径、牙型半角和螺距。

图2-1图2-2

图2-1为大型工具显微镜的外形图，它主要由目镜1、工作台5、底座7、支座12、立柱13、悬臂14和千分尺6、10等部分组成。

转动手轮11，可使立柱饶支座左右摆动，转动千分尺6和10，可使工作台纵、横向移动，转动手轮8，可使工作台绕轴心线旋转。

仪器的光学系统如图2-2所示。

由主光源1发出的光经聚光镜2、滤色片3、透镜4、光阑5、反射镜6、透镜7和玻璃工作台8，将被测工件9的轮廓经物镜10、反射棱镜11投射到目镜的焦平面13上，从而在目镜15中观察到放大的轮廓影象。

另外，也可用反射光源，照亮被测工件，以工件表面上的反射光线，经物镜10、反射棱镜11投射到目镜的焦平面13上，同样在目镜15中观察到放大的轮廓影象。

图2-3a为仪器的目镜外形图，它由玻璃分划板、中央目镜、角度读数目镜、反射镜和手轮等组成。

目镜的结构原理如图2-3b所示，从中央目镜可观察到被测工件的轮廓影象和分划板的米字刻线（图2-3c），从角度读数目