精密测量实验指导书汇总

实验一技术测量基础一、实验目的1.掌握内外尺寸测量的测量方法2.掌握常用尺寸测量仪器的测量原理、操作使用。二、实验内容概述机械零件的尺寸测量是一项很重要的技术指标。因此，尺寸的测量在技术测量中占有非常重要的地位。尺寸的测量可分为绝对测量和相对测量。绝对测量是指从测量器具的读数装置上可直接读得被测量的尺寸数值，例如用外径千分尺、游标卡尺和测长仪等测量长度尺寸。相对测量是指从测量器具的读数装置上得到的是被测量相对标准量的偏差值，例如用内径百分表测量内孔的直径。三、实验设备及测量原理3.1、游标尺游标尺由主尺和游标组成。主尺的刻线间距为lmm，游标的刻线间距比主尺的刻线间距小，其刻线差值(分度值)有0.1、0.02、0.05mm三种。在生产中直接用游标尺测量工件的外径、内径、宽度、深度及高度尺寸，应用相当广泛。游标尺按用途分有，游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺(附图l—1)三种。附图l—1游标尺(a)-游标卡尺1-主尺；2框架；3-调节螺母；4-螺杠；5-游框；6-游标；7、8、9、10-量爪；11、12-锁紧螺母（b）-游标深度尺1-主尺；2-调节螺母；3-游框；4-横尺；5、7-锁紧螺母；6-游标（c）-游标高度尺1-底座；2-游框;3、4-锁紧螺母；5-主尺；6、9-量爪；7-调节螺母；8-游标附图1—2和附图l—3所示的是数显卡尺和数显高度尺。附图1-2数显卡尺附图1-3数显高度尺1．刻度原理设游标的刻线间距数为n，刻线间距为b，主尺的刻线间距数为n-1，刻线间距为a(a=1mm),则游标长度L=nb=(n-1)a1nban游标分度值1naiabaann如分度值为0.1mm的游标尺。取主尺上的9格(9mm)长度，在游标上刻成10格，则游标的刻线间距为910mm，游标分度值i=1-910=0.1mm。为了使游标的刻线间距不致过小,读数时清晰方便，可把游标的刻线间距增大，如分度值i=0.1mm的游标尺。游标的刻线间距数仍为n＝10格，主尺的刻线间距数为(2n—1)＝19格，游标的刻线间距1910bmm=1.9mm,则游标分度值21220.1naiabaammnn游标长度21Lnbna写成一般式：1Lnbrna式中，r——游标模数。2．度数方法游标尺是利用游标的一个刻线间距与主尺一或二个刻线间距的微小差值(游标分度值)及其累积数来估计主尺上的小数读数的。若游标零线正好对准主尺刻线，则游标尺仅最未一根刻线与主尺刻线重合；若游标零线与主尺刻线错开，则游标尺的某一刻线将和主尺的某一根刻线重合。其读数方法（如附图l-4）的右边部分所示。先确定主尺零刻线(上)与游标零刻线(下)错开的格数，读出整数，然后在游标上找三根刻线，中间的一根应与主尺的某一刻线对齐、两旁的两刻线均偏向中间刻线，游标对齐刻线的序号乘上游标分度值，即为主尺上的小数读数(若游标上直接标出读数，则可直接读数而不必计算)。二者相加为所测尺寸。附图1—4游标尺的刻度原理与读数方法3．选择与使用1)按工件形状、各被测部位基本尺寸与公差大小选择游标尺。2)检查零位读数是否正确。将游标卡尺两测量面合拢，检查主尺和游标的零刻线是否对齐，否则记下零位示值误差，测量时加以校正。至于游标深度尺和游标高度尺的检查，则要在使其测量面与平板(或校正块)接触的条件下才能进行。3)进行测量。如附图1—1(a)所示，松开螺钉ll与12，调节两量爪距离。当量爪与工件表面接触时锁紧螺钉12。旋转螺母3，进行微调后读数。对指定部位测量三次，取其平均值作为测量结果。4注意事项1)被测工件尽可能靠近主尺安放。如附图l—5所示。若被测尺寸与刻线尺不在同一直线上，量爪就会因测量力P的作用及间隙1的影响而歪斜，从而会产生测量误差1ab。为减少此误差，应减小a。2)控制测量力。用游标尺测量时，测量力凭测量者的感觉控制，工件在两测量面间不应被压得太紧，但也不允许松动。3)寻找正确测量部位。测量面接触工件的部位必须正确，以保证所测尺寸的准确性。4)正确读数。读数时要减少斜视引起的误差，要弄清楚游标刻线上标的是刻线序号还是读数。3.2、百分尺(千分尺)百分尺用于测量工件内、外尺寸，深度和高度。按用途可分为外径百分尺、内径百分尺和深度百分尺等(附图1—6)。附图1-5游标卡尺的结构误差附图1—6百分尺(a)一外径百分尺1-弓架；2-量头；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘轮；7-测微螺杠(b)一内径百分表1-量头；2-螺母；3-套筒；4-锁紧螺母；5-微测螺杠；6-微分筒；7-调节螺母(c)一深度百分尺1-量杠；2-横尺；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘轮百分尺的分度值为0.01mm，测量范围有0～25mm，25～50mm等多种。附图l—7和附图1—8所示的是数字显示千分尺和数字显示深度千分尺。1．刻度原理与读数方法百分尺是利用螺旋的直线位移与角位移成比例的原理进行测量和读数的。如附图1—9所示，套筒上刻有上、下两排刻线，同排刻线间距为1mm，上下两排刻线错开，即与测微丝扛的螺距相等。微分筒刻有50等分别线。当宣旋转一周。丝杠位移0.5mm；转动一格，丝杠移动0.01mm。所以百分尺的分度值为0.01mm。读数时，先从套筒上下两排刻度上读出整数和0.5mm读数(二者均以微分筒端面作为活动指标线)，然后从微分筒上读出0.5mm以下的读数（以套筒上的长横线作为指标线)。二者相加即为所测尺寸。附图1-9(b)所示的读数为(8+0.5+0.27)mm＝8.77mm。附图1—9(a)所示的读数为(8+0.27)mm＝8.27mm。图1-7数字显示千分尺图1-8数字显示深度千分尺图1-9百分尺读数举例2．选择与使用1)按工件形状、被侧部位基本尺寸与公差大小选择百分尺。2)检查零位读数是否正确。对0～25mm的外径百分尺，直接将两测量面合拢来检查。当百分尺测量范围大于25mm时，用校对杆或量块校对。内径百分尺用标准环规、装在量块夹中的量块或外径百分尺校对。3)进行测量。如附图l—6(a)所示，测量时手持弓架l，旋转微分筒5，使测微螺杆4前进。当螺杆前端测量面与工件表面接近时，再旋转棘轮定压机构6至测量面与工件接触抵紧后，棘轮就会在销子上打滑而发出响声，螺杆也就停止前进，此时便可读数。对指定部位测量三次，取其平均值作为测量结果。3.3、指示表指示表用来测量几何尺寸的微小变动量。把测杆的直线位移通过杠杆或齿轮放大机构变为角位移，在刻度盘上显示出来。工作原理1)钟表型百分表外形及传动系统如附图1—l0所示。当带有齿条的测杆移动时，由齿轮带动指针转动。游丝弹簧保证齿轮正反转时都沿同一齿侧面啮合，以消除空程误差。其放大比按下式计算，31222251001500.1991016zRKmzz取刻线间距c＝1.5mm，则分度值1.50.01150immmm附图1-10钟表型百分表附图1-11杠杆表(a)-杠杆百分表(b)-杠杆千分表2)杠杆表如附图1-11所示。其体积小，测力小。测头可在一定范围内转动，可在任意方向上进行测量。能够深入到小孔或特殊凹槽内测量。杠杆百分表外形及传动机构如附图1-11(a)所示。测量头的微位移经杠杆1与扇形齿轮2传给小齿轮3和指针4，其放大比为K＝100。附图1-11(b)所示的是杠杆千分表的外形和传动系统。3.4内径百分表内径百分表是用相对测量法测量孔径的常用量仪。内径百分表由百分表和装有杠杆系统的测量装置表架组成。它可测量6～1000mm内的内尺寸，特别适宜于测量深孔。1.内径百分表的结构图1-12是内径百分表的结构图。百分表是其主要部件，百分表是借助于齿轮齿条传动或杠杆齿轮传动机构将测杆的线位移转变为指针回转运动的指示量仪。图1-12内径百分表1-可换测量头2—壳体3—套筒4—传动杆5—弹簧6—百分表7—杠杆8—活动测量头9—定位装置10—弹簧表架壳体2上一端安装可换测量头1，它可以根据被测孔的尺寸大小更换，另一端安装活动测量头8，百分表6的测量杆与传动杆4始终接触，弹簧5是控制测量力的，并经传动杆4，杠杆7向外顶着活动测量头8。测量时，活动测量头8的移动使杠杆7回转，通过传动杆推动百分表6的测量杆，使百分表指针偏转。由于杠杆7是等臂的，当活动测量头移动1mm时，传动杆也移动1mm，推动百分表指针回转一圈。所以活动测量头的移动量可在百分表上读出来。定位装置9起找正直径位置的作用，因为可换测量头1和活动测量8的轴线为定位装置的中垂线，此定位装置保证了可换测量头和活动测量头的轴线位于被测孔的直径位置上。内径百分表活动测量头允许的移动量很小，它的测量范围是由更换或调整可换测量头的长度来达到的。量头在孔的纵断面上也可能倾斜，如图1-6虚线所示。所以在测量时应将量杆左右摆动，以百分表指针所指的最小值作为实际尺寸。2．百分表的测量原理百分表测量原理如图1-14所示。当具有齿条的测量杆5上下移动时，经齿轮1、2传给中间齿轮3及与齿轮3同轴的指针8，由指针在刻度盘9上指示出相应的示值。测量杆移动1mm，指针转动一圈，刻度盘沿圆周刻有100条等分刻度，因此测量杆上、下移动0.01mm，指针转一格，即分度值为0.01mm。这样通过齿轮传动系统，将测量杆的微小位移经放大转变为指针的偏转。为了消除齿轮传动系统中由于齿侧间隙而引起的测量误差，在百分表内装有游丝7，由游丝产生的扭转力矩作用在大齿轮6上，大齿轮6也与中间齿轮3啮合，这样可以保证齿轮在正反转时都在同一齿侧面啮合。弹簧4是控制百分表测量力的。图1-13用内径百分表测取读数图1-14百分表传动机构1、2—齿轮3—中间齿轮4—弹簧5—测量杆6—大齿轮7—游丝8—指针9—刻度盘3.测量方法⑴根据被测内孔的基本尺寸，选择相应的可换测量头，旋入量杆头部，并用锁紧圈固定。⑵按内孔的基本尺寸选择量块，组合于量块夹中（或按基本尺寸调整好外径千分尺两测砧之间的距离）。⑶调整零位：用手握着隔热手柄，先将活动测量头压靠在量块夹的一端（或外径千分尺的一个测砧上），使活动测头内缩，以保证放入固定测头时不与量块夹的另一端（或外径千分尺的另一测砧）磨擦，然后放入固定测头使之与另一端接触。按图1-15所示方法反复摆动百分表量杆，找出指针偏转的转折点，旋转表盘，使百分表零刻线正好对准指针转折点，如此反复几次检验零位的正确性，记住百分表短针的读数，即调好零位。然后用手轻压定位板使活动测头内缩，当固定测头脱离接触时，再将内径百分表缓慢地从量块夹（或千分尺测砧）内取出。图1-15内径百分表零位调整⑷进行测量：按调零时的方法，将内径百分表两测头插入被测孔中，在图1-16所示的三个截面三个方向上进行测量，测量时将内径百分表左右摆动，指针所指的最小值即为被测孔径相对于基本尺寸的实际偏差值（注意：“＋”、“－”顺时针为负，逆时针为正），由各测得的实际偏差值计算孔的实际尺寸值，按孔的验收极限尺寸判断其尺寸的合格性。图1-16内孔测量位置示意图四、实验方法及数据记录1.实验步骤（1）根据零件的尺寸及极限偏差选择长度尺寸的测量仪器。（2）对照各实际测量仪器认识其主要部件及其作用，掌握各测量仪器的工作原理及测量使用方法。（3）分别对零件轴径和孔径进行测量，并将测量数据记录、整理和进行处理。（4）将测量结果与图样上的技术要求进行比较，判断其合格与否。（5）写出实验报告。2.注意事项（1）实验前一定要预习实验指导书，拟定实验方案与测量步骤，经指导老师检查认可，方可进行测量实验。（2）使用各测量仪器要严格遵守仪器的操作规程五、实验报告内容及要求1.实验预习报告：实验前预习实验指导书，初步拟定实验方案。2.记录实验数据，绘制测量示意图，进行数据分析处理。六、问题讨论量块按“等”与“级”使用的区别，哪种更准确？实验二用立式光学比较仪测量轴径一、实验目的（1）了解立式光学计的测量原理；（2）熟悉用立式光学计外径测量的方法；（3）根据测量结果，按国家标准GB1957-81《光滑极限量规》查出被测轴径的尺寸公差和形状公差，作出适用性结论。并用MATLAB软