《测量基础》课件

1、測量基礎1目錄一基本概念(互換性、測量、測量單位等)二測量方法的分類三長度計量器具的分類四阿貝誤差五測量誤差六測量精度七正確選擇測量基準面的原則與定位方法2第一部份：基本概念3零件的互換性:是指同一規格的零件，不需要任何 挑選、 調整、或修配，就能裝到機器(或部件)上 去，並完全符合規定 的性能要求。互換性可分為：完全互換性和不完全互換性。完全互換性：是指在裝配時無附加選擇、調整、或修配不完全互換性：是指裝配時允許有附加選擇或調整，但不允許修配。現代生產中絕大多數零件均采用完全互換性，但部份零件由於要求精度較高，加工困難，我們可以按一般要求生產，然后經過挑選，分組裝配，使每組零件間的差別大大減

2、小 ，這樣既可以保證裝配和使用要求，又便於加工4零件的互換性通常包括幾何參數、機械性能(如強度、硬度等)方面的互換性所謂几何參數一般包括呎寸大小、幾何形狀以及相互位置關係等要使零件具有互換性，將零件的實際幾何參數做得與理想的幾何參數完全一樣，這是不可能的，因為加工和測量總是有誤差的。為了使零件具有互換性，只要將實際幾何參數對理想幾何參數的變動量(誤差)控制在允許的範圍內就可以了允許零件幾何參數的變動量稱為幾何公差,它包括呎寸公差、形狀公差和位置公差等因此要使零件具有互換性，必須將零件的誤差控制在規定的公差範圍內，也就是使同規格的零件具有相同的、滿足功能要求幾何精度5要進行測量，首先要建立統一的

3、單位，其次是要有相應的測量器具和測量方法，要對測量方法的精度進行分析。也就是說，測量過程有四個要素，即：測量對象(被測量)、測量單位(用計量器具体現)、測量方法與測量精度。所謂測量，就是把一個被測量的量和另一個作為 標準單位的量相比較，為確定被測對象的量值而進行的實驗過程。 測量的意義：消除感官錯覺的最好方法就是靠測量、計數及秤重。經由這些行動，我們才可以擺脫感官對大小，數量及重量的控制。 6計量單位簡介 目前世界上通用的長度單位有米制(即公制)和英制兩種，米制長度單位是十進制的，使用方便，已為世界上絕大多數國家採用。 國際單位制和我國法定計量單位都規定長度的基本單位為m(米)，在機械制造中常

4、用mm(毫米)作單位，在長度計量中誤差常用um(微米)作單位。米具體的定義為：米是光在真空中在1/299792458秒時間間隔內所經過的距離。7 按測量方法的不同，可分為直接測量和間接測量。 直接測量-無需對被測的量與其它實測的量進行函數關 係的輔助計算，而直接得到被測量值的測量， 稱為直接測量。 例如，用外徑千分尺或測長儀直接測量圓柱體直徑； 間接測量-從直接測量的量與被測的量之間的已知函數 關係而得到測量值的測量，稱為間接測量。 例如，要想測量一非整形圓弧直徑，因直接測量有困難， 可以間接地測量弓高h和弦長s來求出直徑D=H+S /4H直接測量比較簡單直觀，間接測量比較繁瑣，一般當被測量呎

5、寸不易測量或用直接測量達不到測量精度要求時，就不得不采用間接測量2102按量具的讀數值是否直接表示被測呎寸分為絕對測量和相對測量。絕對測量-被測的量可以從量具上直接讀出其數值。它的特點是任意被測量可以全部地和量具的標準單位進行比較。 例如，用游標卡尺內量爪測量孔徑。相對測量(比較測量)-量具的讀數值只表示被測呎寸相對於標準量的偏差它在實際測量工作中也稱為比較法或微差法，它的基本形式 是： L = L標 + L 式中L標-標準量； L-被測量相對於標準量偏差； L-被測量。例如，用比較法在接觸式干涉儀上檢定量塊。一般來說，相對測量的測量精度比較高些，但量測起來比較麻煩113按測量表面與量具測頭接

6、觸與否，可分為接觸測量和非接觸測量。 接觸測量-量具測頭與被測量表面接觸，表面間存在一定 的測力。 在接觸測量中，按接觸形式不同，可分為點接觸(如用 內徑量表測量孔徑)、線接觸(如用內測千分尺測量孔徑)和面接觸(如用外徑千分尺測量平面工件的厚度)三種情況。 非接觸測量-量具測頭與被測表面不接觸，表面間無測力存在。 例如， 在投影儀上將放大了的工件輪廓象與標準圖形比較。 129.按測量在加工過程中所起的作用可分為被動測量與主動測量被動測量：零件加工后進行的測量，此種測量只能判別零件是否合格，僅限於發現並剔除廢品主動測量：零件加工中的測量，其測量結果直接用來控制零件的工過程，而及時防止廢品的產生1

7、6第三部份：長度計量器具的分類17長度計量器具按其量值形式和精度可分以下幾類：1標準量具-具體復制測量單位所用的物體。標準量具主要用來校正和調整其他計量器具或作為標準用來與被測工件進行比較，以保証測量單位統一。它又分為： (1)、單值量具：復制測量單位的固定倍數或分數的量具。例如塊規和角度塊。 (2)、多值量具：復制在一定範圍內測量單位的倍數或分數值的量具。例如刻線米尺。182通用量具和儀器-附有標尺，並在一定範圍內可以決定被測零件的各種尺寸和角度數值的測量裝置。分為以下幾類：(1)、游標量具：利用游標來提高刻線的讀數精度。如游標卡尺。 (2)、測微量具：利用螺旋傳動原理進行測量和讀數的器具。

8、如外徑分厘卡。 (3)、機械量儀：利用機械結構將被測尺寸數值放大后，通過讀數裝置表示出來的測量儀器。通常利用機械槓桿、齒輪及彈簧構件等幾種機構組成。如百分表、千分表、扭簧比較儀等。193量規-是一種沒有刻線的量具，因而不能量出具體尺寸大小，而只能檢驗工件合格與否。在成批生產與大量生產中多采用量規來檢驗零件。量規按檢測對象分為孔用量規、軸用量規和螺紋量規。 4專用量具和自動分選機-專用量具，例如檢驗零件位置尺寸的組合量具是一種專用量具。自動分選機是高效率自動分類裝置，如鋼球自動分選機等。 21第四部份：阿貝誤差22長度測量，是被測長度量和以相應的測量單位所體現的標長度量進行比較的過程。所謂長度量

9、是指線值的長度量，不外乎是兩點之間的直線距離，點和面或線和線之間最短直線距離。而聯接此二點的直線，對於被測工件而言，叫做被測線，對於標準量而言，叫做測量線，或稱基準線。因此，長度測量實質上是被測工件的任一被測線上的長度量，和測量線上的長度標準量進行比較。 為使比較過程準確，測量時被測線與測量線之間也有一定方位要求，來消除測量線與被測線傾斜而產生的誤差。也就是說，這二條線的布置應按一定原則來確定。23這個原則就是阿貝原則： 被測量軸線只有在基準軸線的延長線ABLAB被測線上，才能得到精確的測量結果。此原則是德國人艾恩斯特阿貝(Evnst Abbe)在1980年提出的。現以鋼板尺測量方塊工件為例。

10、如右圖所示，欲測量方塊表面中部、兩點的距離，即被測長度量。測量時，按阿貝原則，應將鋼板尺的測量線（鋼尺刻線的一邊）與工件上被測線被測線（）重合。下面分兩種情況進行分析：第一種情況：基準軸線與被測量線不在同一線軸上，當基準軸線與被測量軸線傾斜時即產生一次方誤差，見下圖：ABLAB被測線24測量誤差為： tg式中： S 被測軸線與基準軸線的距離； 被測軸線與基準軸線的傾斜角度。設100則 100tg5 0.0024mm 測量誤差S基準軸線測量軸線25第二種情況：基準軸線與被測量軸線在同一軸線上，當基準軸線與被測量軸線產生傾斜時，即產生二次方誤差。見下圖： 測量誤差L基準軸線測量軸線這個誤差很小，一

11、般可以忽略不計，其測量誤差為： cos（cos）式中：測量軸線移動值；被測量軸線與基準軸線傾斜角度。 設100mm 10 則L0.0004mm26因此，我們無論是在設計測量方法時、或設計儀器時、或進行測量時、都應該遵守阿貝原則。雖然阿貝原則在長度計量技術中是一個基本測量原則，但如果在測量長工件時，要遵守阿貝原則，則儀器長度就必須大於兩倍工件長度，給儀器設計、製造和安裝帶來很大不便。在測量低精度零件時，也不一定遵守阿貝原則。為了減少因不遵守阿貝原則而引起的誤差，可以采取一定的措施，例如盡可能減小基準軸線與被測量軸線的距離等。 雖然阿貝原則在長度計量技術中是一個基本測量原則，但如果在測量長工件時，

12、要遵守阿貝原則，則儀器長度就必須大於兩倍工件長度，給儀器設計、製造和安裝帶來很大不便。在測量低精度零件時，也不一定遵守阿貝原則。為了減少因不遵守阿貝原則而引起的誤差，可以采取一定的措施，例如盡可能減小基準軸線與被測量軸線的距離等。 符合阿貝原則的計量器具有：外徑分厘卡、電子指示器、長範圍量表等。不符合阿貝原則的計量器具有：游標卡尺、內徑分厘卡、光學投影機等。27第五部份：測量誤差28測量誤差產生的原因很多，從長度計量的角度去分析，主要有以下幾各方面： 1. 測量方法原理誤差； 2. 與測量儀器設計、製造、使用有關的誤差； 3. 與測量條件有關的誤差。下面我從測量條件產生的誤差進行分析： 1.

13、測量時溫度引起的誤差； 2. 測量力引起的誤差；測量力是指儀器測量裝置與被測工件表面相接觸時產生的機械力。測量力單位以N計。 29測量力將引起被測工件和測量裝置的彈性變形及測量狀態(如機構間的間隙、摩擦等)變化，從而引起測量誤差。特別是當測頭移動速度較快，由於衝擊而產生的動態測量力會形成較大的測量誤差。因此，為減少此項誤差，操作時要輕放測量頭，並盡可能在調零時和測量時保持一致。 由測量力引起的彈性變形誤差，一般應按赫芝(Hertz)公式進行計算。 3. 標準件誤差；在相對測量時，測量誤差包含著標準件誤差，因為在測量時，用來與被測尺寸進行比較的標準件(如塊規)誤差將直接反映到測量結果中，引起測量

14、誤差。 304.讀數誤差讀數時要進行對被測工件輪廓的瞄準和對讀數置刻線的瞄準。瞄準時將產生讀數誤差，此誤差由瞄準誤差和視差所組成。瞄準誤差與刻線寬度、工件形狀、儀器的鑒別率、肉眼的分辯能力以及照明條件有關。視差除與人的主觀因素有關外，還取決於讀數裝置的結構尺寸，如表盤與指針或刻線尺的刻線面與指標線間的距離s等。下面由於卡尺游標刻線與主尺刻線不在一個平面，它們的距離為s(s=0.2mm)，因此將產生視差。31第六部份：測量精度32測量精度，是指測得值與其真值相接近的程度。測量結果中誤差越小，則精度越高；誤差越大，則精度越低。 精度可分為三種：精密度、准確度(正確度)和精確度. 1精密度-是指在一定條件下進行多次測量時，所得測量結果彼此之間的符合程度，即測量數據的離散程度，或者稱符合度、彌散度、重復性。它是隨機誤差在測量結果中的反映。 2正確度-是指在規定的測量條件下，測得值偏離其真值的程度。它是測量中所有系統誤差的綜合。它是系統誤差在測量結果中的反映。系統誤差越大，則偏離真值越遠，正確度就越低。 3精確度-是指測量結果與其真值的一致程度。它是系統誤差和隨機誤差在測量結果中的綜合反映。33在圖a的精密度高，而正確度低，也就是隨機誤差小，系統誤差大；b的正確度