互换性与公差第2章技术测量基础

武汉理工大学《互换性与测量技术》2.1技术测量的基础知识2.2测量误差及数据处理2.3用普通计量器具检测第2章技术测量基础武汉理工大学《互换性与测量技术》2.1技术测量的基础知识2.1.1技术测量的基本概念电子平板测图三坐标测量仪所谓测量是指为确定被测对象的量值而进行的实验过程，即将被测量与测量单位或标准量在数值上进行比较，从而确定两者比值的过程。而检验是判断是否合格的实验过程。武汉理工大学《互换性与测量技术》一个完整的测量应包含的四要素测量精度测量方法被测对象计量单位指获得测量结果的方式、方法对测量结果的误差处理用测量器具来具体体现武汉理工大学《互换性与测量技术》2.1.2长度单位和量值传递系统长度量的基本单位是米（m）。米的定义为：1m是光在真空中，在1/299792458s时间间隔内的行程长度。机械工程中常用的单位有毫米（mm）和微米（μm）。在实际测量中，不能直接用光波作为长度基准进行测量，而采用各种测量器具。为了保证量值的统一和准确，必须把长度基准的量值准确的传递到生产应用中的计量器具和被测工件上，所以规定了量值传递系统。武汉理工大学《互换性与测量技术》2.1.3量块量块又称块规，是一种无刻度的标准量具。量块的数值为量块长度的标称值，称为标称长度。尺寸6mm的量块，长度标记刻在测量面上；尺寸≥6mm的量块，长度标记刻在非测量面上。武汉理工大学《互换性与测量技术》量块按一定的尺寸系列成套生产，国家量块标准规定了17种成套的量块系列，一套的总块数有91，83，46，38，10，8，6，5等。武汉理工大学《互换性与测量技术》量块是定尺寸量具，为了满足一定范围内的不同尺寸要求，可以组合使用。组合时，应尽量减少量块的数目（一般不超过4～5块），以减少量块组合的累计误差。选用量块时应从消去需要数字的最末尾数开始，逐一选取。例如，若需从83块一套的量块中选取量块测量一尺寸89.765，可采用以下一些量块。89.765－1.00588.76－1.2687.5－7.580第一块量具第二块量具第三块量具第四块量具1.005801.267.589.765武汉理工大学《互换性与测量技术》按“级”使用——将量块按制造精度从高到低分为00，0，1，2，3和K共6个级别，其中00级为最高精度等级，3级为最低精度等级，K级为校准级。L按级使用:以标称长度L为工作尺寸+0-L321k000LLaL中含制造误差:L－La假设代表制造精度精度依次降低量块按“级”使用时，所依据的是刻在量块上的标称尺寸，而忽略量块尺寸的制造误差。武汉理工大学《互换性与测量技术》按“等”使用——将量块按检定精度从高到低分为1，2，3，4，5，6共6等。量块的分“等”主要是根据量块的中心长度的测量极限误差、平面平行允许偏差和研合性等指标划分的。量块按“等”使用时，所依据的则是记载在量块检定书中的实际尺寸，忽略的只是检定量块实际尺寸时的测量误差。按“等”选用量块比按“级”选用量块，在测量计算上要麻烦一些，但由于免除了量块尺寸制造误差的影响，故可用制造精度较低的量块进行较精密的测量。按等使用:以La为工作尺寸La----检定后给出的量块中心长度的实际值.La中不含制造误差，含测量误差。LLa武汉理工大学《互换性与测量技术》2.1.4计量器具及性能指标1、计量器具的分类1）量具类通用的，有刻度或无刻度，可得具体的量值。武汉理工大学《互换性与测量技术》机械式测微比较仪2）极限量规类没有刻度且专用，只检验合格性，如光滑极限规等。3）计量仪器内有信号转换和放大装置，便于观测示值。4）计量装置结构复杂，一般可测工件上多个几何量，如齿轮综合检验仪。武汉理工大学《互换性与测量技术》2、计量器具常用的性能指标（1）分度值相邻两刻线所代表的量值之差。（2）示值范围由计量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围。（3）测量范围在允许误差限内计量器具能测量的被测量值的范围。（4）不确定度在规定条件下测量时，由于测量误差的存在，对测量值不能肯定的程度。机械式测微比较仪如：要测量)(625006.0015.0f测量范围：0-180mm示值范围：分度值：0.001mmm100武汉理工大学《互换性与测量技术》2.1.5测量方法的分类1、按被测量与欲测量关系：（1）直接测量直接得欲测量或相对标准量的偏差。（2）间接测量被测量和欲测量存在函数关系。如，2、按示值方式不同可分为：（1）绝对测量实际尺寸可以直接读出。（2）相对测量测量或相对标准量的偏差。阿贝原则，被测长度与基准长度应在同一直线上的原则。282hhbR武汉理工大学《互换性与测量技术》2.2测量误差及数据处理2.2.1测量误差及分类1、测量误差δ——是测量结果与被测量真值之差。若以x表示测量结果，Q表示真值，则有δ＝x－Q分类：系统误差大小保持不变或按一定规律变化的误差。（常由计量器具的制造误差引起）随机误差大小无规律变化的误差。（环境变化和人的行为偏差引起）粗大误差个别明显过大的误差。（工作缺陷，人为失误引起）武汉理工大学《互换性与测量技术》2.2.2随机误差的处理测量误差按其性质可分为随机误差、系统误差和粗大误差三类。1、随机误差及其评定（1）随机误差的分布规律和特性大量测量实践的统计分析表明，随机误差的分布曲线多呈正态分布。单峰性绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的概率大对称性绝对值相等的正、负误差出现的概率相等有界性在一定的测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定界限抵偿性随着测量次数的增加，随机误差的算术平均值趋于零武汉理工大学《互换性与测量技术》（2）随机误差的评定正态分布曲线的数学表达式为：22221eyy——概率密度δ——随机误差σ——标准偏差标准偏差表征了测量精度的高低标准偏差σ和算术平均值也可通过有限次的等精度测量实验求出：x112nniiniixnx11xi——某次测量值；——n次测量的算术平均值；n——测量次数，一般n取10～20次x在仅存在符合正态分布规律的随机误差的前提下，如果用某仪器对被测工件只测量一次，或从多次测量中任取其中一次作为测量结果，可认为该单次测量结果与被测量真值Q之差不会超过±3σ的概率为99.73％，而超出此范围的概率只有0.27％。ix武汉理工大学《互换性与测量技术》测量结果的表达：1.用某次测量表达2.用算术平均值表达3ix结果nx3结果对于等精度多次测量值，判断和剔除粗大误差的方法是按3σ准则。所谓3σ准则，即在测量列中，凡是测量值与算术平均值之差的绝对值大于标准偏差σ的3倍，即认为该测量值具有粗大误差，应从测量列表中将其剔除。武汉理工大学《互换性与测量技术》2.3通用计量器具的检测1、基本概念若按零件的最大、最小极限尺寸验收，则有可能出现“误废”和“误收”两种尺寸误检的形式。误废将本来处于零件公差带内的合格品判为不合格误收将本来处于零件公差带外的废品误判为合格品国标规定的验收原则是：所用验收方法只接收位于规定的极限尺寸之内的工件。为了保证这个验收原则的实现，保证零件达到互换性要求，规定了验收极限。武汉理工大学《互换性与测量技术》验收极限是指检测工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。国家标准规定了内缩与不内缩两种验收方式。（1）内缩方式验收极限是从图样上标定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定。上验收极限尺寸＝最大极限尺寸－A下验收极限尺寸＝最小极限尺寸＋A安全裕度A由工件公差T确定，A的数值一般取工件公差的1/10，其数值可查表得到。由于验收极限向工件的公差带之内移动，为了保证验收时合格，在生产时不能按原有的极限尺寸加工，应按验收极限确定的范围生产，这个范围称为“生产公差”。（2）不内缩方式验收极限等于图样上规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸，即安全裕度A值等于零。武汉理工大学《互换性与测量技术》解：（1）由极限与配合标准中查得：IT8＝0.039mm，es＝－0.025mm，于是ei＝－0.064mm（2）确定安全裕度A和测量不确定允许值u1A＝0.0039mm;选用Ⅰ档时，u1＝0.0035例被检验工件尺寸为Φ50f8，试确定验收极限和适当的计量器具。（3）确定验收极限上验收极限＝50＋（－0.025）－0.0039＝49.9711mm下验收极限＝50＋（－0.064）＋0.0039＝49.9399mm（4）选择计量器具由表2.9查得分度值为0.005的比较仪，在尺寸大于40～65mm内，不确定度为，因0.003μ1＝0.0035，故满足使用要求。003.01为了保证测量的可靠性和量值的统一，国家标准规定：按照工件不确定度允许值μ1选择计量器具（见表2.6）μ1值分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等，优先选用Ⅰ等。选用计量器具时，应使所选计量器具的不确定度11武汉理工大学《互换性与测量技术》作业与复习1.使用量块越多，组合的尺寸越准确。（）2.按级使用量块存在（）误差；按等使用量块存在（）误差，排除了（）误差。3.用游标卡尺测量孔的中心距属于间接测量。（）4.按误差的性质，把误差分为（）误差、（）误差（）误差。5.随机误差是不可避免的。6.验收极限等于最大极限尺寸和最小极限尺寸分别减去一个安全裕度A。（）