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1、互换性测量公差实验指导书25页word资料互换性与测量技术实验指导书机械工程与自动化学院实验一 用内径百分表或卧式测长仪测量内径一 实验目的1 熟悉测量内经常用的计量器具和方法。2 加深对内径尺寸测量特点的了解。二 实验内容1 用内径百分比测量内径。2 用卧式测长仪测量内径。三 测量原理及计量器具说明内径可用内径千分尺直接测量。但对深孔或公差的等级较高的孔，则常用内径百分表或卧式测长仪作比较测量1 内径百分表国产的内径百分表，常由获得测头工作行程不同的七种规格组成一套，用以测量10450MM的内径，特别适用于深孔，其典型结构如图1所示。内径百分表是用它的可换测头3（测量中固定不变）和活动测头2

2、跟被测孔壁接触进行测量的。仪器盒内用几个长短不同的可换测头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头2受到一定的压力，向内推动镶在等臂直角杠杆1上的刚球4，使杠杆1绕6回转，并通过长接杠5推动百分表测杆而进行读数。在活动测头的两侧，对称的定位板8。装上测头2后，即于定位板连成一个整体。定位板在弹簧9的作用下，对称地压靠在被测头的孔壁上，以保证测头的轴线处于被测孔的直径截面内。2 卧式测长仪卧式测长仪是以精密刻度尺为基准，利用读数显微镜进行，该仪器带有多种专用附件，可用于测量外尺寸、内尺寸和内、外螺纹中径。根据测量需要，既可用于绝对测量，又可用于相对（比较）测量，故常成为万能测长仪。卧式

3、测长仪的外观如图2所示。在测量过程中，镶有一条精密的毫米刻度尺（图2中的38）的测量轴38随着被测尺寸大的大小在测量轴承座内作相应的滑动。当测头接触被测部分后，测量轴就停止滑动。图2.34读数显微镜，读数显微镜（34），装于壳体（43）上。目镜（32）的视度，在测量时可以旋转视度圈（33）调整。手轮（35）可以带动移动分划板移动。手轮（31）可以使整组目镜在测量轴线方向作少量移动，测量时可以用其迅速对正零位（或起始值）。（48）是锁紧螺钉，在移动（31）之前必须先将其松开，对准以后再将其锁紧，然后再进行测量。视察读数显微镜的绿色视场中，可看到三种不同的刻线，分置在两个不同的窗框中。在中间大的窗

4、框中有两种刻线，从左端开始标有0至10的数字，这是刻度值为0.1毫米分划板。另一是一根长的刻线并在垂直方向标有数字，这是毫米分划尺。在下面较小的窗框中，可看到一水平方向可移动的刻线，其上标有0至100的数字，这是刻度值为0.001毫米的移动分划板。在开始测量之前，首先转动手轮（35），使读数显微镜中移动的微米分划线对准零位，即微米分划板上的“0”线对准小窗框中的标记。然后转动手轮（31）和尾管上的手轮（13），使长的毫米刻线对称地位于“0”的双线或其它的任何一双线之中，上述调整完毕后，才可开始进行测量。此时读得的数值，即为测量的起始值。见图a、b经测量后，显微镜中的毫米刻线以移动到某一位置，假

5、设如图c所示位置，在时从三种刻线即可读出工件测量后的读数值。其读书方法为：首先从毫米刻线和0.1毫米分划线上，读出毫米值0.1毫米的数值，然后顺时针转动手轮（35）在视场内可看到毫米刻线和微米分划线均向左移动至某一位置。此时从分划板上可读出0.001毫米的数值，并估计到0.1微米如图d所示其值为79.4685。上述情况是起始值取一毫米值，则应将最后测得的数值减去起始值，才是被测工件的实际尺寸。四、测量步骤1 用内径百分表测量内径（1）按被测孔的基本尺寸组合量块。换上相应的可换测头并拧入仪器的相应螺孔内。（2）将选用的量块和专用测块（图4中的1和2）一起放入量块内夹紧（图4），以便仪器对零位。在

6、大批量生产中，也常按照与孔径基本尺寸相同的标准环的实际尺寸对准仪器的零位。（3）将仪器对准零位用手拿着隔热手柄（图1中的7），另一手指的食指和中指轻轻压按定位板，将活动测头压靠在测块上（或标准环内）使活动测头内缩，以保证放入可换测头时不与测快（或标准环内壁）摩擦而避免磨损。然后松开定位板和活动测头，是可换测头与测快接触，就可在垂直和水平两个方向上摆动内径百分表找最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使百分表的零刻度正好对准示值变化的最小值。零位对好后，用手指轻压定位板使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓缓地将内径百分表从测块（或标准环）内取出。（4）进行测量将内径百分表插入被测孔中，沿被

7、测孔轴线方向测几个截面，每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。测量时轻轻摆动内径百分表（图5），记下示值变化的最小值。根据被测结果和被测孔的公差要求，判断被测孔是否合格。2 卧式测长仪测量内径（1）用测钩测定 测钩测定内尺寸只能是比较测量，测定10 毫米以的孔径，也就是在测量之前，必须先用一个标准来对正。在万能测长仪上的标准是采用一个孔径尺寸已知道的0.1微米的样圈。 对10至100毫米，深度小于15毫米的内尺寸，可用小测钩牢测量，而对于50至150毫米，最大深度至50毫米的内尺寸，则可用大的测钩测量。使用大测沟时，测钩分别装在测头和尾管上。而使用小测钩时，尾座上应用小测钩顶针轴来代替尾管

8、。（图六）去掉保护套（69），然后调整四个螺丝（68），使小侧钩处于合理位置。测沟装完毕后，将样圈置于垫条之上，应使样圈上的指示线正好通过测定轴线，并以压板固定。接着按前述方法调解各个方位，使样圈处于正确位置。然后对正起始值。常常是以样圈上所标志的尺寸来对正的，也就是说当测钩与处于正确位置的样圈接触时，读数显微镜中的示值应与样圈上所标志的尺寸相一致。则测量时就是以0.0000为起始值来进行读数。若以任意值来对准的话，则测量时应为样圈的实际值与量得值之差数。（2）用电眼装置进行测定电眼装置（图五）是用以测定1至20毫米的内孔用。用电眼装置测定孔径之前，必需先根据绝缘工作台上的水准器，将绝缘工作台

9、调水平位置。以使支持臂大致垂直测量平面（即测头轴线大致平行孔轴线）后，再将手柄（89）旋紧。在将测件放到绝缘工作台之前，一定要将试件的放置面以及球型测头表面均用汽油洗净，以便接触是能发生电的通路。对孔径中心，可用万能工作台上的微分筒的旋转来达到，当球型测头初步地放在试件的孔中心之后，将试件用压板固定。然后升起万能工作台，使球型测头约在孔高的二分之一处，将万能工作台固定在这一高度上。在用手柄（46）按顺时针拔动下方，这样就可以使用微动手轮（47）（图四）让球型测头做微量的移动使起与试件接触。当球型测头未与试件接触，或者是过力的接触时，指示器中的电眼光亮部分固定不动。如果电眼发生闪耀现象，则说明这

10、时球型测头与试件的接触情况是最理想的。当在最理想位置接触时，自微分筒上读出其示值，并记录下来。然后将微分筒很仔细的向相反的方向旋移，直至电眼又发生闪耀的现象，说明又达到理想接触位置，在读出微分筒上的示值，并将微分筒调整到此数值。至此，试件的中心已经对好，亦即试件的被测孔中心已经在测量轴线上了。上述工作完毕后，就可以利用粗动和微动，使球形测头先后与孔径两壁相接触，孔径之值即为此先后两次之差值加上球形测头之直径。例如：（已知球形测头的直径为7.0004）次序读数刻度尺的修正数修正后的读数153.21540.000153.2155222.86170.000222.8615孔径53.215522.86

11、177.000437.3544思考题1 用内径千分尺与内径百分表测量孔的直径时，各属何种测量方法？2 卧式测长仪上有手柄4（图2），能使万能工作台作水平转动，测量哪些形状的工件用它来操作？实验二 用游标深度尺和角尺测量位置度误差一、实验目的1 了解用游标深度尺和角尺测量位置度误差的方法及位置度误差的数据处理方法2 加深对位置度误差的理解二、实验内容用游标深度尺、角尺、量块和检验螺钉等测量内螺纹轴线的位置度误差。三、测量原理图1所示零件上有一个四螺孔组，给出位置度公差0.2mm。该四螺孔组的定位尺寸在水平方向为L10.5mm，在垂直方向为L20.5mm。按图1的标注，四螺孔组的位置度公差与定位尺

12、寸及四螺孔的尺寸不发生关系，遵守独立原则。因此，只要各螺孔的实际轴线同时位于位置度公差带内和尺寸公差带内就算合格。测量分下列两个步骤进行。1 测量各螺孔的位置度误差图2为测量示意图。利用角尺、量块和检验螺钉（以下简称螺钉）建立以第1孔的孔心为原点，1、2两孔的孔心连线为x轴测量坐标系统，并由此确定量块组的尺寸L5和L6。然后，在此基础上，按图2所示用游标深度尺测出a1、a2、a3、a4等四个尺寸（尺寸a1可用游标卡尺测量）各孔轴线的坐标值按下列关系式计算：fx1=0 fy1=0fx2=(a1-d)-L3 fy2=0fx3=(a3-d)+-L3 fy3=(a2-d)-L4fx4= fy4=(a4

13、-d)-L4式中：fxi第i孔实际轴线在x方向上的偏差； fyi第i孔实际轴线在y方向上的偏差； d检验所用螺钉的大径=L6-L5根据各孔的偏差坐标值，就可以利用作图法来求解各孔的位置度误差是否合格（见后面附例）。2 测量孔组的定位尺寸按图3所示建立测量坐标系统，分别测量1、2两孔和1、4两孔的孔心至侧面的边心距L2与L1的实际尺寸，然后按照图样给定的定位尺寸极限偏差，评定孔组的定位尺寸是否合格。将零件旋转180重复上述测量和计算。四、测量步骤1 测量各螺孔的位置度误差 （1）将螺钉拧入螺孔中，再将工件平放在平板上 （2）将角尺内侧的一边与1、2两孔中的螺钉接触，并反复试选量块组尺寸L5和L6

14、，放入1的y方向上与螺钉接触，同时又能与角尺内侧的另一面紧贴。这样，测量坐标系统才能建立。记录量块组的尺寸L5和L6，算出值。 （3）用0.02mm读数的游标深度尺按图2所示分别测出a1、a2、a3、a4等四个尺寸。（4）算出各孔轴线偏差的坐标值。 （5）作图求解各孔轴线的位置度误差，并判断合格与否。2、测量1、2、4三孔轴线的定位尺寸偏差按图3所示建立坐标系统时，如何达到此要求，如何测出各孔轴线相应的L1和L2的实际尺寸？由学生利用本实验的器具自拟步骤进行测量，并判断1、2、4三孔轴线的定位尺寸是否合格。将零件反转180后重复上述测量和计算。例：假设按前述步骤1的顺序，已求出图1所示各孔轴线

15、偏差的坐标值如下： （mm）孔的编号fxfy1002+0.0603+0.04+0.024+0.06+0.1用作图法求解位置度误差。1 先在坐标纸上以孔心为圆心，以0.2mmXM为直径，M为作图时的放大 倍数，画出放大M倍的0.2mm的位置度公差圆，并通过圆心组x、y坐标（见图4）。2 根据表列数据分别做出1、2、3、4四孔的轴线的坐标位置。本列中第4孔 的实际轴线已在公差圆外。遇到本例所示的图样标注情况，不能判断是否合格，应再作包容个孔心的最小外接圆f（如图4中的小圆）。本例中，最小外接圆直径为0.12mm，小于0.02mm的公差值。思考题1 本实验的举例中，既然有一个孔的实际轴线已在位置度的

16、公差外，为什么还允许各孔心的最小外接圆f的直径与公差值作比较？2 按图纸要求，应有四个0.2mm的公差圆，为什么仅用一个0.2mm的公差圆来表示？实验三用双管显微镜测量表面粗糙度一、实验目的了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。加深对表面粗糙度评定参数不平度平均高度的理解。二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的值。三、原理及计算器具说明参看图，不平度平均高度是指在基本长度内，从平行于轮廓中线的任意一条线算起，到被测轮廓的五个最高点（峰）和五个低点（谷）之间的平均距离，即双管显微镜能测量12.5至0.2的表面粗糙度，用参数来评定。双管显微镜的外形如图所示。它由底座、工作台、观察光管、投射

17、光管11、支臂和立柱8等几部分组成。双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图所示。被测表面为、阶梯表面，当一平行光束从45方向投射到阶梯表面上时，就被折成和两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到和两段光带的放大像和。同样，和之间的距离也被放大为和之间的距离。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度。图为双管显微镜的光学系统图。由光源发出的光，经聚光镜、狭缝、物镜，以45方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经目镜成像在目镜分划板上，通过目镜可观察到凸凹不平的光带（图）光带边缘即工件表面被照亮了的的放大轮廓像，测量亮带边缘的宽度，可求出被测表

18、面的不平度高度：式中物镜的放大倍率为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图）和被测量光带边缘宽度成45斜角（图），故目镜测微器刻度套筒上的读数值与不平度高度的关系为：所以式中，为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角、目镜测微器的结构和物镜的放大倍数有关。四、测量步骤根据被测工件表面粗糙度的要求，按表选择合适的物镜组，分别安装在投射光管的下端。表物镜放大倍数总放大倍数视场直径（）物镜工作距离（）测量范围表面粗糙度级别（）7602.517.3351088141201.36.8573.210302600.61.6781.66.3605200.30.65890.83.2接通电源。擦净被

19、测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。当测量圆柱形工件时，应将工件置于形块上。粗调节：参看图，用手托住支臂松开锁紧螺钉，缓慢旋转支臂调节螺母10，使支臂7上下移动，直到目镜中观察到绿色的光带和表面不平度的影像（图）。然后将螺钉固紧。要注意纺织物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。细调节：缓慢而往复转动调节手轮6，调焦环12和调节螺钉13，使目镜中光带最狭窄，轮廓影像最清晰并位于视场中央。松开螺钉5，转动目镜测微器，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心大致平行（此线代替平行于轮廓中线的直线）。然后，将螺钉固紧。根据被测表面的粗糙度级别，按国家标准103168的标准选取

20、基本长度和测量长度。旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜中十字线中的一根与光带轮廓一边的峰（或谷）相切，如图实线所示，并从测微器中读出被测表面的峰（谷）的数值。从此类推，在基本长度范围内分别测出五个最高点（峰）和五个低点（谷）的数值。然后计算出的数值。纵向移动工作台，在测量长度范围内，共测出个基本长度上的值，取它们的平均值作为被测表面的不平度平均高度。按下式计算：10根据计算结果，判断被测表面粗糙度的适用性。附：目镜测微器分度值的确定由前述可知，目镜测微器套筒上每一个刻度间距所代表的实际表面不平度高度的数值（分度值）与物镜放大倍率有关。由于仪器生产过程中的加工和安装误差，以及仪器在使用过程中可能产

21、生的误差，会使物镜的实际倍率与表所列的公称值之间有某些差异。因此仪器在投入使用时以及经过较长时间的使用之后，或者在调修重新安装之后，要用玻璃标准刻度尺来确定分度值，即确定每一个刻度间距所代表的不平度高度的实际数值。确定方法如下：（）将玻璃标准刻度尺置于工作台上，调节显微镜的焦距，并移动标准刻度尺，使在目镜视场内能看到清晰的刻度尺刻线。（图）。（）参看图，松开螺钉5，转动目镜测微器，使十字线交点移动方向与刻度尺像平行，然后紧固螺钉。（）按表选定标准刻度尺刻线格数，将十字线浇点移至与某条刻线重合（图中实线位置），读出第一次读数1。然后，将十字线交点移动格，（图中虚线位置），读出第二次度数，两次读数

22、的差为：表物镜标准倍率103060标准刻度尺刻线格数100503020（）计算测微器刻度套筒上一格刻度间距所代表的实际被测值（即分度值）：式中标准刻度尺的刻度间距（10）。把从目镜测微器测得的十点读数的平均值乘上值，即可求得值；思考题：1为什么只测量光带一边的最高点（峰）和最低点（谷）？2测量表面粗糙度还有哪些方法？其应用范围如何？3用双管显微镜测量表面粗糙度为什么要确定分度值？如何确定？实验四 齿轮周节偏差与周节累计误差的测量一、实验目的 1、熟悉测量齿轮周节偏差与周节累计误差的方法。 2、加深理解周节偏差与周节累计误差的定义。二、实验内容 1、用周节仪或万能测齿仪测量圆柱齿轮周节相对偏差。

23、 2、用列表计算法或作图法求解周节累计误差。三、测量原理及计算器具说明 周节偏差Fpt是指在分度圆上，实际周节与公称周节之差（用相对法进行测量时，工程周节是指所有实际周节的平均值）。周节累计误差Fp是指在分度圆上，任意两个同测齿面之间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。 在实际测量中，通常采用某一周节作为基准周节，测量其余周节偏差。然后，通过数据处理来求解周节偏差Fpt和周节累计误差Fp。测量应在齿高中部同一圆周进行，这就要求保证测量基准的精度。而齿轮的测量基准可选用齿轮的内孔、齿顶圆和齿根圆。为了使测量基准和装配基准一致，以内孔定位最好。用齿顶定位时，必须控制齿顶圆对内孔的轴线的径向跳动。

24、在生产中，根据所用量具的结构来确定测量基准。用相对法测量周节相对偏差的仪器有改造后的周节仪和万能测齿仪。1、周节仪测量图1为手持式周节仪的外形图，它以齿顶圆作为测量基准，指示表的分度值为0.001mm，测量范围为模数315mm。周节仪有4、5和8三个定位脚，用以支撑仪器。测量时，调整定位脚的相对位置，使测量头2和3在分度圆附近与齿面接触。固定测量头2按被测齿轮模数来调整位置，活动测量头3则与指示表7相连。测量前，将两个定位脚4、5前端的定位爪紧靠齿轮端面，并使它们与齿顶圆接触，再用螺钉6固紧。然后将辅助定位脚8也与齿顶圆接触，同样用螺钉紧固。已被测齿轮的任意周节作为基准周节。调整指示表7的零位

25、，并且把指示表的指针压缩12圈。然后，逐齿测量其他周节，读数表的读数即为这些周节与基本周节之差，将测得的读数记入表中。2、用万能测齿仪测量万能测齿仪是应用比较广泛的齿轮测量仪器，除测量圆柱齿轮的周节、基节、齿圈径向跳动和齿厚外，还可以测量圆锥齿轮和涡轮。其测量基准是齿轮的内孔。图2为万能测齿仪的外形图。仪器的弧形支架7可以绕基座1的垂直轴心线旋转，安装被测齿轮心轴的顶尖装在弧形架上，支架2可以在水平面内做纵向和横向移动，工作台装在支架2上，工作台上装有能够做径向移动的滑板4，借锁紧装置3可将滑板4固定在任意位置上，当松开锁紧装置3，靠弹簧的作用，滑板4能匀速地移到测量位置。这样就能逐齿测量。测

26、量装置5上有指示表6，其分度值为00.001mm。用这种仪器测量齿轮的周节时，其测量力是靠装在齿轮心轴上的重锤来保证（图3）。 测量前，将齿轮安装在两顶尖之间，调整测量装置5，使球形测量爪位于齿轮分度圆附近，并与相邻两个同侧齿面接触。选定任意周节作为基准周节，将指示表6调零。然后逐齿测量出其余周节对基准周节之差。四、测量步骤1 用手持式周节仪测量的步骤（参看图1）（1）调整测量爪的位置。将固定测量爪2按被测齿轮模数调整到模数标尺的相应刻线上，然后用螺钉9固紧。（2）调整定位脚的相对位置调整定位脚4和5的位置，使测量爪2和3在齿轮分度圆附近与两相邻同侧齿面接触，并使两接触点分别与两齿顶距离接近相

27、等。然后用螺钉6固紧。最后调整辅助定位脚8，并用螺钉固紧。（3）调节指示表零位以任一周节作为基准周节（注上标记），将指示表7对准零位，然后将仪器测量爪稍微移开轮齿，再重新使它们接触，以检查指示标示值的稳定性。这样重复三次，待指示标稳定后，再调节指示表7对准零位。（4）逐齿测量各周节的相对偏差，并将测量结果记入表中。（5）处理测量数据轴节累积误差可以用计算法和作图法求解。下面以实例说明。1 用计算法处理测量数据为计算方便，可以列成表格形式（表1）。将测得的轴及相对偏差（fpt），记入表中的第二行。根据测得的fpt相对，逐齿累积，计算出相对周节累积误差（），记入第三行。计算基准周节对公称周节的偏差

28、，因为第一个周 节是任意选定的，假设它对公称周节的偏差为k，每测一齿都引入了该偏差k，k的值为各个周节相对偏差的平均值，按下式计算：式中 Z齿轮的齿数按齿轮序号计算k的累加值nk，记入表中第四行。有第三行减去第四行，求得各齿的绝对轴节累积误差（Fp绝对），记入第五行。Fp绝对按下式计算：第五行中的最大值与最小值之差，即为被测齿轮的累积误差Fp，即 Fp3（8.5）11.5（m）从机标 JB17981查出周节累积公差Fp，判断被测齿轮的适用性表1一二三四五齿序周节相对偏差相对周节累积误差齿序与平均值的乘积绝对周节累积误差nfpt相对fpt相对nkfpt相对- nk1234567891011120

29、-1-2-1-2+3+2+3+2+4-1-10-1-3-4-6-3-1+2+4+8+7+610.5=0.520.5=130.5=1.540.5=250.5=2.560.5=370.5=3.580.5=490.5=4.5100.5=5110.5=5.5120.5=6-0.5-2-4.5-6-8.5-6-4.5-2-0.5+3+1.50Fp3（8.5）11.5（m） 各周节相对偏差分别减去k值，其中最大的绝对值，即为被测齿轮的周节偏差（fpt）2 用作图法处理测量数据以横坐标代表齿序，纵坐标代表上例第三行内的相对周节累积误差，绘出如图4所示的折线。连接折线首末两点的直线作为相对周节累积误差的坐标线。然后，从折线的最高点与最低点分别作平行于上述坐标线的直线。这两条平行直线间在纵坐标上的距离即为轴节累积误差Fp2 用万能测齿仪测量的步骤（1）擦净被测齿轮，然后把它装在仪器的两顶尖上。（2）调整仪器，使测量装置上的两个测量爪进入齿间，在分度圆附近与相邻两个同侧齿面接触。（3）在齿轮心轴上挂上重锤，使齿轮紧靠在定位爪上。（4）测量时先以任意周节为基准周节，调整指示表的零位。然后将测量爪反复退出与进入被测齿面，以检查指示表的示值的稳定性。（5）退出测量爪，将齿轮转动一齿使两个测量爪与另一对齿面接触。逐齿测量各周节，从指示表读出周节相对偏差（