互换性A 3几何量测量基础

1、1几何量公差与测量技术几何量公差与测量技术2本章基本内容本章基本内容 3.1 概述概述 3.2 长度量值的传递长度量值的传递 3.3 计量器具和测量方法计量器具和测量方法 3.4 测量误差和数据处理（自习）测量误差和数据处理（自习） 3.5 测量不确定度（自习）测量不确定度（自习）gogo33.1 3.1 概述概述 n一、与测量相关的概念一、与测量相关的概念n二、测量过程的四要素二、测量过程的四要素 n重点：重点：掌握有关测量的基本概念以及测掌握有关测量的基本概念以及测 量四要素。量四要素。4一、概念一、概念n1、测量、测量 ：是把被测的量与具有计量单位的：是把被测的量与具有计量单位的 标准量

2、进行比较，从而确定被测标准量进行比较，从而确定被测 量量值的过程。量量值的过程。 若令若令 被测量为被测量为 L L 长度单位为长度单位为 u u 则有则有 L L qu qu 比值为比值为 q q 5n2、检验、检验 ：将测量结果与图纸上的技术要求：将测量结果与图纸上的技术要求（或公差要求）进行对比，从而判断零件是否（或公差要求）进行对比，从而判断零件是否合格或者超差多少的过程叫做检验。不一定需合格或者超差多少的过程叫做检验。不一定需要测出具体数值。要测出具体数值。 （检验对象检验对象工件工件） n3、检定、检定：是为评定计量器具是否符合法定要：是为评定计量器具是否符合法定要求所进行的全部工

3、作，它包括测量、检查、加求所进行的全部工作，它包括测量、检查、加标记和出具检定证书。标记和出具检定证书。 （检定对象检定对象计量器具计量器具）n4、检测、检测 ：是检验与测量的总称。：是检验与测量的总称。测量技术研究的对象是几何量检测。测量技术研究的对象是几何量检测。6二、测量过程的四要素二、测量过程的四要素n1 1、被测对象、被测对象 n2 2、计量单位（或测量单位）、计量单位（或测量单位） n3 3、测量方法、测量方法 n4 4、测量精度、测量精度 7n 1、被测对象：被测对象：本课程研究的是本课程研究的是几何量几何量的测量，被测对象包括：的测量，被测对象包括：长度长度、角度角度、形形状和

4、位置误差状和位置误差、表面粗糙度表面粗糙度以及单键和花以及单键和花键、螺纹和齿轮等键、螺纹和齿轮等典型零件的各项几何参典型零件的各项几何参数数等。等。8n 2、计量单位、计量单位（也称测量单位）：是（也称测量单位）：是以定量以定量表示同种量的量值而约定采用的特定量表示同种量的量值而约定采用的特定量。我国规。我国规定采用以国际单位制（定采用以国际单位制（SISI）为基础的为基础的“法定计量法定计量单位制单位制”。如。如“米米” ” 为长度基本单位为长度基本单位，机械工程，机械工程中中常用的长度单位常用的长度单位 “ “毫米毫米”、“微米微米” ” 和和“纳米纳米” ” 均为均为“米米”的分数导出

5、单位。的分数导出单位。 在测量过程中，测量在测量过程中，测量单位必须以物质形式单位必须以物质形式来来体现体现，能体现长度计量单位及其标准量值的物质，能体现长度计量单位及其标准量值的物质形式有：形式有：光波波长光波波长、精密量块精密量块、线纹尺线纹尺、各种、各种圆圆分度盘分度盘等等。等等。 9n 3、测量方法、测量方法 ：是指在进行测量时：是指在进行测量时所采用的测量原理、测量器具和测量条件所采用的测量原理、测量器具和测量条件的总和。的总和。n 4、测量精度、测量精度: : 测量结果与其真值的测量结果与其真值的接近程度接近程度。测量精度的高低用测量不确定测量精度的高低用测量不确定度或测量方法极限

6、误差表示。度或测量方法极限误差表示。 103.2 3.2 长度量值的传递长度量值的传递n一、长度单位及其量值传递系统一、长度单位及其量值传递系统 n二、长度量块的基本知识二、长度量块的基本知识 n重点：重点：了解长度量值传递的含义；熟悉了解长度量值传递的含义；熟悉 量块的特点和精度分类；掌握量量块的特点和精度分类；掌握量 块尺寸的组合用法。块尺寸的组合用法。11一、长度单位及其量值传递系统一、长度单位及其量值传递系统 1 1、米的定义及其复现：、米的定义及其复现：我国的法定长度计我国的法定长度计量单位采用国际单位。量单位采用国际单位。米（米（m）是是基本单位基本单位。 米基准米基准的的定义定义

7、为：为：1 1m是是光在真空中，光在真空中， 在在( (1299 792458) )s时间间隔内行程的长度。时间间隔内行程的长度。国国际计量大会推荐际计量大会推荐用稳频激光辐射用稳频激光辐射来来复现复现它作为米它作为米基准。基准。 机械制造业中，机械制造业中，常用常用的长度测量单位为的长度测量单位为毫米毫米（mm）、）、微米微米（ m）和和纳米纳米（nm）均是均是米的分数单位。米的分数单位。122 2、长度单位和量值传递系统、长度单位和量值传递系统13二、长度量块的基本知识二、长度量块的基本知识n1 1、量块的相关术语、量块的相关术语量块：量块：是作为长度尺寸量值传递量具实体之是作为长度尺寸量

8、值传递量具实体之一的端面量具一的端面量具又称又称块规块规，是一种，是一种无刻度无刻度的的标准标准端面量具端面量具。 其制造材料为特殊合金钢，耐磨，不易变其制造材料为特殊合金钢，耐磨，不易变形；形状多为长方六面体结构，六个平面中有形；形状多为长方六面体结构，六个平面中有一对相互平行的极为光滑平整的测量面（表面一对相互平行的极为光滑平整的测量面（表面粗糙度值不大于粗糙度值不大于0.010.010.020.02），），两测量端面间两测量端面间具有精确尺寸具有精确尺寸，如图，如图3 32 2所示。所示。14n量块的公称尺寸：量块的公称尺寸：是刻在量块表面上的是刻在量块表面上的每块量块中心长度的每块量块

9、中心长度的名义尺寸名义尺寸，它忽略了加工，它忽略了加工误差。误差。 尺寸尺寸 6 6mm mm ， 写字两端为测量面；写字两端为测量面； 尺寸尺寸 5.5 5.5mm mm ， 写字面和写字面的反面为写字面和写字面的反面为 测量面。测量面。二、长度量块的基本知识二、长度量块的基本知识15n量块的实际长度：量块的实际长度：量块长度的实际量块长度的实际测得值称为量块的实际长度。分为中心测得值称为量块的实际长度。分为中心长度和任意点长度。长度和任意点长度。二、长度量块的基本知识二、长度量块的基本知识162 2、量块的分级、量块的分级n “级级”别：别：按制造精度将量块分为：按制造精度将量块分为：00

10、、0、1、2、3和和K共六个级别。其中共六个级别。其中00级为最高精度等级，级为最高精度等级，3级为最低精度等级为最低精度等级，级，K级为校准级。级为校准级。 按按“级级”使用使用：忽略忽略了了制造误差制造误差，工工作作尺寸就是公称尺寸（或称名义尺寸）。尺寸就是公称尺寸（或称名义尺寸）。 173 3、量块的分等、量块的分等n “等等”别：别：按检定精度将量块由高到按检定精度将量块由高到低分为低分为1 1，2 2，3 3，4 4，5 5和和6 6等。等。 按按“等等”使用使用：仅：仅忽略忽略了了量块的检定量块的检定误误差差，工作尺寸为工作尺寸为量块的量块的实际尺寸实际尺寸。184 4、量块的尺寸

11、组合、量块的尺寸组合n 组合使用：组合使用：量块是定尺寸量具，是成量块是定尺寸量具，是成套制成的，每套包括一定数量不同尺寸的套制成的，每套包括一定数量不同尺寸的量块。利用量块的研合性，量块。利用量块的研合性，可根据实际需可根据实际需要，用多个尺寸不同的量块研合组成所需要，用多个尺寸不同的量块研合组成所需要的长度标准量要的长度标准量。为保证精度一般不超过。为保证精度一般不超过四块。四块。 193.3 3.3 计量器具和测量方法计量器具和测量方法n一、计量器具的分类一、计量器具的分类n二、计量器具的技术性能指标二、计量器具的技术性能指标n三、测量方法的种类及其特点三、测量方法的种类及其特点n重点：

12、重点：了解计量器具的分类；掌握计量器具了解计量器具的分类；掌握计量器具 的常用技术参数；了解测量方法的分的常用技术参数；了解测量方法的分 类及其特点。类及其特点。20一、计量器具的分类一、计量器具的分类n 按其测量原理、结构特点和用途等，按其测量原理、结构特点和用途等，可分为以下几类：可分为以下几类： 1 1、基准量具、基准量具 2 2、极限量规、极限量规 3 3、计量装置、计量装置 4 4、通用计量器具、通用计量器具 5 5、微机化量仪、微机化量仪 21n1 1、基准量具、基准量具 是用来调整和校对一些计量器具或作为标准是用来调整和校对一些计量器具或作为标准尺寸进行比较测量的器具。它又可分为

13、定值基准尺寸进行比较测量的器具。它又可分为定值基准量具和变值基准量具：定值基准量具如长度量块、量具和变值基准量具：定值基准量具如长度量块、 90 90角尺、角度量块等；变值基准量具如线纹角尺、角度量块等；变值基准量具如线纹尺等。尺等。n2 2、极限量规、极限量规 是一种没有刻度的，用于检验零件的尺寸和是一种没有刻度的，用于检验零件的尺寸和形位误差的专用计量器具。它可用以检验零件要形位误差的专用计量器具。它可用以检验零件要素实际尺寸和形位误差的综合结果，只能用来判素实际尺寸和形位误差的综合结果，只能用来判断被测几何量是否合格，而不能得到被测几何量断被测几何量是否合格，而不能得到被测几何量的具体数

14、值。的具体数值。 如光滑极限量规、位置量规和螺纹如光滑极限量规、位置量规和螺纹量规等。量规等。22n3 3、计量装置、计量装置 是指为确定被测几何量量值所必需的计量是指为确定被测几何量量值所必需的计量器具和辅助设备（如检验夹具器具和辅助设备（如检验夹具) )的总体。它能够的总体。它能够测量同一工件上较多的几何量和形状比较复杂测量同一工件上较多的几何量和形状比较复杂的工件，有助于实现检测自动化或半自动化。的工件，有助于实现检测自动化或半自动化。如滚动轴承的专用计量装置可同时测得内、外如滚动轴承的专用计量装置可同时测得内、外圈尺寸和径向与端面圆跳动误差等。圈尺寸和径向与端面圆跳动误差等。23n4

15、4、通用计量仪器、通用计量仪器 是指能将被测几何量的量值转换成可直接是指能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具。例如：观测的指示值或等效信息的计量器具。例如：游标卡尺、千分尺、比较仪、测长仪等等。游标卡尺、千分尺、比较仪、测长仪等等。n5 5、微机化量仪、微机化量仪 是指在微机系统控制下，可实现数据的自是指在微机系统控制下，可实现数据的自动采集、自动处理、自动显示和打印测量结果动采集、自动处理、自动显示和打印测量结果的机电一体化量仪。如电脑圆度仪、电脑形位的机电一体化量仪。如电脑圆度仪、电脑形位误差测量仪等。误差测量仪等。24二、计量器具的技术性能指标二、计量器具的技

16、术性能指标n刻度间距刻度间距 n分度值分度值 n示值范围示值范围 n测量范围测量范围 n灵敏度和放大比灵敏度和放大比n测量力测量力n示值误差示值误差n回程误差回程误差n修正值修正值n不确定度不确定度 测量器具测量器具( (机械式测微比较仪机械式测微比较仪) )技术指标示意图技术指标示意图 iassaLK25计量器具的不确定度计量器具的不确定度n 计量器具的不确定度计量器具的不确定度u：是是“表示测量结果表示测量结果中合理赋予被测量值的一个分散性参数中合理赋予被测量值的一个分散性参数”；也；也可以说可以说“测量不确定度测量不确定度是表征被测量的真值所是表征被测量的真值所处量值范围的一个估计处量值

17、范围的一个估计”；反映反映了了使用某计量使用某计量器具测量，对其测量结果不能肯定的程度器具测量，对其测量结果不能肯定的程度。 受计量器具计量性能（如灵敏度、分辨力、受计量器具计量性能（如灵敏度、分辨力、稳定性等）上局限性的影响，不确定度的存在稳定性等）上局限性的影响，不确定度的存在是必然的。是必然的。26计量器具的不确定度示例计量器具的不确定度示例n 例如例如: :测量范围为测量范围为050mm，分度分度值为值为0.01mm 的的外径千分尺外径千分尺，其，其不确定不确定度为度为0.004 mm ，测得测得一个一个工件尺寸为工件尺寸为35mm，这说明测量结果与被测量真这说明测量结果与被测量真值之

18、间的差值最大不会大于值之间的差值最大不会大于+0.004 mm ，最小不会小于最小不会小于0.004 mm 。即工件即工件尺寸尺寸真值必然在真值必然在35+0.00435-0.004之间之间 。uu27三、测量方法的种类及其特点三、测量方法的种类及其特点n1 1、按是否需与其它实测量进行函数计算分、按是否需与其它实测量进行函数计算分n直接测量：直接测量：指无需对被测量与其它实测量进指无需对被测量与其它实测量进 行函数计算就能直接测得被测量值的测量方行函数计算就能直接测得被测量值的测量方 法。例如：用千分尺测轴的直径。法。例如：用千分尺测轴的直径。n间接测量：间接测量：通过测量与被测量有已知函数

19、关通过测量与被测量有已知函数关 系的其它量，经过计算求得被测量值的测量系的其它量，经过计算求得被测量值的测量 方法。例如用方法。例如用“弦高法弦高法”测量圆弧的直径。测量圆弧的直径。 28间接法测量举例间接法测量举例n例如用例如用“弦高法弦高法”测量大尺寸圆柱体的直测量大尺寸圆柱体的直径，径， 由弦长由弦长S S与弦高与弦高H H的测量结果，可求得直的测量结果，可求得直 径径D D的实际值，如图所示。由图可得：的实际值，如图所示。由图可得：n对上式微分后，得到测量结果的测量误差对上式微分后，得到测量结果的测量误差为为n式中式中 dSdS弦长弦长S S的测量误差的测量误差 dHdH弦高弦高H H

20、的测量误差。的测量误差。 HHSD42dHHSdSHSdD2241229n2 2、直接测量按示值是否被测量全值分、直接测量按示值是否被测量全值分n绝对测量：绝对测量：计量器具的示值就是被测量的全计量器具的示值就是被测量的全 值。例如用游标卡尺、千分尺测量轴、孔直值。例如用游标卡尺、千分尺测量轴、孔直 径就属于绝对测量。径就属于绝对测量。n相对测量：相对测量：又称比较测量，它是指计量器具又称比较测量，它是指计量器具 的示值只表示被测量相对于已知标准量的偏的示值只表示被测量相对于已知标准量的偏 差值，而被测量为已知标准量与该偏差值的差值，而被测量为已知标准量与该偏差值的 代数和。例如用量块调整比较

21、仪，测量轴的代数和。例如用量块调整比较仪，测量轴的 直径：比较仪用量块调零后，测量时比较仪直径：比较仪用量块调零后，测量时比较仪 的示值就是轴径与量块的示值就是轴径与量块的量值之差；的量值之差；也就是也就是 说测得的读数值就是轴径相对于基本尺寸的说测得的读数值就是轴径相对于基本尺寸的 实际偏差值。实际偏差值。30n3 3、按是否独立、分别测量各个参数分、按是否独立、分别测量各个参数分n单项测量：单项测量：彼此没有联系的分别测量同彼此没有联系的分别测量同 一测量对象上的各项参数。例如在工具一测量对象上的各项参数。例如在工具显微镜上分别测量螺纹的中经、螺距和显微镜上分别测量螺纹的中经、螺距和半角的实际值。半角的实际值。n综合测量：综合测量：指对零件上一些相关联的几指对零件上一些