互换性与技术测量实验指导书

年4月19日互换性与技术测量实验指导书文档仅供参考《互换性与技术测量》实验指导书卢桂萍编写机械与车辆学院二0一0年三月目录实验一孔轴配合的认识及基本技术测量实验二用立式光学计测量轴径实验三用合象水平仪测量直线度误差实验四表面粗糙度测量实验五齿轮测量实验一孔轴配合的认识及基本技术测量一、实验目的1．掌握技术测量的基本概念、基本知识；2．加深对光滑圆柱体结合的公差与配合的认识；3．学会选择并组合量块；4．认识和学会使用几种常见的机械式量仪；5．了解随机误差的处理。二、实验内容1．观察减速箱中孔轴配合的类型；2．测量方法分类、测量工具介绍；2．量块的选择及组合；4．量仪的使用及测量。三、测量原理及计量器具说明技术测量的基本知识测量的一般概念技术测量主要是研究对零件的几何参数进行测量和检验的一门技术。所谓“测量”就是将一个待确定的物理量，与一个作为测量单位的标准量进行比较的过程。她包括四个方面的因素，即：测量对象、测量方法、测量单位和测量精度。“检验”具有比测量更广泛的含义。例如表面疵病的检验，金属内部缺陷的检验，在这些情况下，就不能采用测量的概念。长度单位基准及尺寸传递系统为了保证测量的准确度，首先需要建立统一可靠的测量单位。公制的基本长度单位为米(m)，机械制造中常见的公制单位为毫米（mm）,精密测量时，多用微米（μm）为单位，它们之间的换算关系为：1m=1000mm1mm=1000μm使用光速作为长度基准，虽然能够达到足够的准确，但却不便于直接应用在生产中的尺寸测量。为保证长度基准量值能够准确地传递到生产中去，在组织上和技术上都必须建立一套系统，这就是尺寸传递系统。如表1-1为中国尺寸传递图表，它体现了中国尺寸传递的全过程。表1-1尺寸传递系统测量工具的分类测量工具可按其测量原理、结构特点及用途分以下四类：基准量具：①定值基准量具；②变值量具。通用量具和量仪：它能够用来测量一定范围内的任意值。按结构特点可分为以下几种：固定刻线量具游标量具螺旋测微量具机械式量仪光学量仪气动量仪电动量仪极限规：为无刻度的专用量具。检验量具：它是量具量仪和其它定位元件等的组合体，用来提高测量或检验效率，提高测量精度，在大批量生产中应用较多。测量方法的分类由于获得被测结果的方法不同，测量方法可分为：直接量法间接量法根据测量结果的读值不同，测量方法可分为：绝对量法（全值量法）相对量法（微差或比较量法）根据被测件的表面是否与测量工具有机械接触，测量方法可分为：接触量法不接触量法根据同时测量参数的多少，可分为：综合量法分项量法按测量对机械制造工艺过程所起的作用不同，测量方法分为：被动测量主动测量测量工具的度量指标度量指标：指的是测量中应考虑的测量工具的主要性能，它是选择和使用测量工具的依据。刻度间隔C：简称刻度，它是标尺上相邻两刻线之间的实际距离。分度值i：标尺上每一刻度所代表的测量数值。标尺的示值范围：量仪标尺上全部刻度所能代表的测量数值。测量范围：①标尺的示值范围②整个量具或量仪所能量出的最大和最小的尺寸范围。灵敏度：能引起量仪指示数值变化的被测尺寸的最小变动量。灵敏度说明了量仪对被测数值微小变动引起反应的敏感程度。示值误差：量具或量仪上的读数与被测尺寸实际数值之差。测量力：在测量过程中量具或量仪的测量面与被测工件之间的接触力。放大比（传动比）：量仪指针的直线位移（或角位移）与被测量尺寸变化的比。这个比等于刻度间隔与分度值之比。测量误差1．测量误差：被测量的实测值与真实值之间的差异。 即δ=X–Q式中：δ—测量误差；X—实际测得的被测量；Q—被测值的真实尺寸。由于X可能大于或小于Q，因此，δ可能是正值、负值或零。这样，上式可写成Q=X±δ2．测量误差产生的原因（即测量误差的组成）测量仪器的误差基准件误差测量力引起的变形误差读数误差温度变化引起的误差3．测量误差的分类（1）系统误差：有一定变化规律的误差（2）随机误差：变化无规律的误差，随机误差的特性及处理将在第四节介绍。（3）粗大误差：由于测量时疏忽大意（如读数错误、计算错误等）或环境条件的突变（冲击、振动等）造成的某些较大的误差。第二节量块一．量块的结构尺寸量块也叫块规，它是保持度量统一的工具，在工厂中常作为长度基准。量块的结构尺寸：量块一般做成矩形截面的长方块，具有两个经过精密加工的很平很光的平行平面，作为它的测量平面（图1-1）。两测量平面之间的距离为工作尺寸L。量块的标称尺寸大于10毫米者，其横截面尺寸为35×9毫米，标称尺寸在10毫米以下者，则为30×9毫米。图1-1量块二．量块的研合性（粘合性）：量块的测量平面十分光洁和平整，当用力推合两块量块使它们的测量平面互相紧密接触时，两块量块便能粘合在一起，量块的这种特性称为研合性。利用量块的研合性，就能够把各种尺寸不同的量块组合成量块组。三．量块的成套：为了组成各种尺寸，量块是成套制造的，一套包括一定数量的不同尺寸的量块，装在一特制的木盒内，常见成套量块的尺寸见表1-2。表1-2成套量块尺寸表(摘自GB6093-85)套别总块数级别尺寸系列/mm间隔/mm块数19100,0,10.511.001,1.002,……,1.0091.01,1.02,……,1.491.5,1.6,……,1.92.0,2.5,……,9.10,20,……,1000.0010.010.10.510119495161028300,0,1,2,(3)0.511.0051.01,1.02,……,1.491.5,1.6,……,1.92.0,2.5,……,9.510,20,……,1000.010.10.51011149516103460,1,211.001,1.002,……,1.0091.01,1.02,……,1.091.1,1.2,……,1.92,3,……,910,20,……,1000.0010.010.111019998104380,1,2,(3)11.0051.01,1.02,……,1.091.1,1.2,……,1.92,3,……,910,20,……,1000.010.11101199810四．选择组合量块方法：组合量块成一定尺寸时，应从所给尺寸的最后一位数字开始考虑，每选一块应使尺寸的位数少一位，并使量块尽可能最少，以减少积累误差（一般不超过4-5块）。例如：要组成38.935mm的尺寸，若采用83块一套的量块，其方法是：38.935-1.005第一块量块尺寸为1.005毫米37.93-1.43第二块量块尺寸为1.43毫米36.5-6.5第三块量块尺寸为6.5毫米30-30第四块量块尺寸为30毫米0全组尺寸38.935毫米五．量块的中心长度：是指量块的一个测量平面的中心到与量块的另一个测量平面相研合的平晶表面间的垂直距离（如图1-2）。图1-2量块的中心长度六．量块的“级”和“等”：量块的尺寸精度分为00、0、1、2、（3）五级。其中00级最高，精度依次降低，（3）级最低，一般根据定货供应。各级量块精度指标见表1-3。表1-3各级量块的精度指标(摘自GB6093-85)（μm）标称长度/mm00级0级1级2级(3)级标准级K①②①②①②①②①②①②-10>10-25>25-50>50-75>75-100>100-1500.060.070.100.120.140.200.050.050.060.060.070.080.120.140.200.250.300.400.100.100.100.120.120.140.200.300.400.500.600.800.160.160.180.080.200.200.450.600.801.001.201.600.300.300.300.350.350.401.01.21.62.02.53.00.500.500.550.550.600.650.200.300.400.500.600.800.050.050.060.060.070.08量块长度的0.0极限偏差(±).长度变动量允许值.表1-4各等量块的精度指标(摘自JJG100-81)（μm）标称长度/mm1等2等3等4等5等6等①②①②①②①②①②①②-10>10-18>18-35>30-50>50-800.050.060.060.070.080.100.100.100.120.120.070.080.090.100.120.100.100.100.120.120.100.150.150.200.250.200.200.200.250.250.200.250.300.350.450.200.200.200.250.250.50.60.60.70.80.40.40.40.50.61.01.01.01.51.50.40.40.40.50.5中心长度测量的极限偏差(±).平面平行线允许偏差.量块按给定精度，可分为1、2、3、4、5、6六等，其中1等最高，精度依次降低，6等最低。各等量块精度指标见表1-4。量块按“级”使用时，所根据的是刻在量块上的标称尺寸，其制造误差忽略不计；按“等”使用时，所根据的是量块的实际尺寸，而忽略的只是检定量块实际尺寸时的测量误差，但可用较低精度的量块进行比较精密的测量。因此，按“等”测量比按“级”测量的精度高。机械式量仪机械式量仪的种类很多，本节主要介绍以下内容：游标量具与测微量具常见游标量具有（见图1-3）：游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺。分度值常见的有0.05、0.02mm。图1-3游标量具a游标卡尺b高度游标卡尺c深度游标卡尺常见的测微量具有外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺等，其中外径千分尺在生产中应用广泛。如图1-4，其分度值为0.01mm，测量范围有0-25、25-50、50-75、75-100、100-125、125-150等。图1-4外径千分尺百分表：图1-5是它的外形图和传动原理图。图1-5百分表外形图和传动原理图1.表盘2.大指针3.小指针4.套筒5.测量杆6.测量头齿侧间隙的消除：经过游丝消除齿偶间隙，提高测量精度。测量力的控制：弹簧是控制百分表的测量力的。百分表的分度值为0.01mm，表面刻度盘上共有100条等分刻线。因此，百分表齿轮传动机构，应使量杆移动1mm时，指针回转一圈。百分表的测量范围，有0-3、0-5、0-10mm三种。三、内径百分表内径百分表由百分表和表架组成，用于测量孔的形状和孔径，内径百分表的构造如图1-6所示。图1-6内径百分表1．活动量杆2.等臂杠杆3.固定量杆4.壳体5.长管6.推杆7.9.弹簧8.百分表10.定位护桥内径百分表的活动测头，其移动量很小，它的测量范围是由更换或调整可换测头的长度达到的。内径百分表的测量范围有以下几种：10-18、18-35、35-50、50-100、100-160、160-250、250-450mm。用内径百分表测量孔径是一种相对量法，测量前应根据被测孔径的大小，在千分尺或其它量具上调整好尺寸后才能使用。四、游标卡尺和外径千分尺的结构、原理及使用1、游标卡尺：⑴结构：主尺、游框、游标、外量爪、内量爪、测深尺、锁紧装置、微调装置等。⑵读数原理：利用主尺刻线间距与游标刻线部距之差，提高人眼对主尺毫米刻线的细分能力。⑶使用注意事项：使用前应将测量面擦干净，检查两测量爪间不能存在显著的间隙，并校对零位。移动游框时力量要适度，测量力不易过大。注意防止温度对测量精度的影响，特别是测量器具与被测件不等温产生的测量误差。读数时其视线要与标尺刻线方向一致，以免造成视差。尽量减少阿贝误差对测量的影响。测量时量爪的位置要正确，避免图3-1所示的错误。图3-1游标卡尺量爪错误的测量位置⑷测量练习：用游标卡尺测量一轴套类零件，并在图3-2中标出相应的实际尺寸及游标卡尺的主要度量指标。2、外径千分尺：⑴结构：尺架、测量面、微分筒、固定套筒、测力装置、锁紧装置、隔热垫等。⑵工作原理：经过螺旋付传动，将被测尺寸的直线位移（即丝杆的轴向位移），转换成微分筒的角位移。⑶使用注意事项：使用前必须校对零位。手应握在隔热垫处，测量器具与被测件必须等温，以减少温度对测量精度的影响。当测量面与被件表面将接触时，必须使用测量力装置。测量读数时要特别注意半毫米刻度的读取。⑷测量练习：选用适当测量范围的外径千分尺对以上轴套零件的外尺寸进行测量，将实测值标注在相应尺寸线上（外径千分尺测量的尺寸打上括弧），并注明所用外径千分尺的主要度量指标。3、量具的维护与保养：⑴应与腐蚀性物质隔离，防止表面锈蚀。⑵不得作工具使用。⑶不能将游标卡尺和外径千分尺的锁紧装置锁紧后作卡规使用。⑷不要测量运动着的工件。⑸使用完毕要擦净测量面并涂上专用防锈油后置于盒内保管。⑹使用有效期满后，要及时送计量部门检修。五、检测基本知识检测是综合运用相关知识和技能，对产品的合格性作出判断的全过程。其一般步骤为：①熟悉产品的相关质量标准与技术规范；②阅读产品图纸，明确检测项目；③确定检测方案及检测仪器；④对产品进行检测，取得检测数据；⑤进行数据处理，填写检测报告或有关单据并作出合格性判断；⑥对不合格品进行处理（返修或报废），对合格品作出安排（转下道工序或入库）。轴径和孔径的测量就结构持征而言，轴径测量属外尺寸测量，而孔径测量属内尺寸测量。在机械零件几何尺寸的检测中，轴径和孔径的测量占有很大的比例，其测量方法和器具较多。根据生产批量多少、被测尺寸的大小、精度高低等因素，可选择不同的测量器具和方法．生产批量较大的产品，一般用光滑极限量规对外圆和内孔进行检测。光滑极限量规是一种无刻度的专用测量工具，用它检测零件时，只能确定零件是否在允许的极限尺寸范围内，不能测量出零件的实际尺寸。一般精度的孔、轴，生产数量较少时，可用杠杆千分尺、外径千分尺、内径千分尺、游标卡尺等进行绝对测量，也可用千分表、百分表、内径百分表等进行相对测量．对于较高精度的孔、轴，应采用机械式比较仪，光学比较仪，万能测长仪，电动测微仪，气动量仪，接触式干涉仪等精密仪器进行测量。四、实验步骤1．观察减速箱中孔轴配合的类型；2．分别用游标卡尺测量和外径轴外径千分尺测量轴径5次，并比较测量结果；3．试用83块一套的量块进行尺寸组合；实验一孔轴配合的认识及基本技术测量实验报告一、实验预习测问（未完成本部分内容者不得参加实验）1、填空：（1）允许零件几何参数的变动量称为。（2）零部件在装配时不需要挑选和辅助加工的称为互换。（3）由设计给定的尺寸称为尺寸。（4）经过测量所得的尺寸称为尺寸。（5）广义的测量方法，是指测量时所采用的、和的总和。2、选择：⑴测量时的标准温度为℃A、10；B、15；C、20；D、25。⑵量块不能用来。A、进行量值传递；B、用作等高块来垫被测件；C、直接用于精密测量。⑶若一游标卡尺的分度值为0.02mm，则其游标刻线间距为，主尺刻线间距为。A、0.02mm；B、0.1mm；C、0.98mm；D、1.0mm；E、1.02mm；F、2.0mm。⑷φ40h8所标注尺寸的上偏差为毫米，下偏差为毫米。A、0；B、+0.033mm；C、-0.033mm；D、+0.039mm；E、-0.039mm。⑸φ25H9所标注尺寸的上偏差为毫米，下偏差为毫米。A、0；B、+0.033mm；C、-0.033mm；D、+0.052mm；E、-0.052mm。3、判断：⑴因一个封闭的圆周为360°，因此不需要建立自然基准。（）⑵游标卡尺和千分尺一样都符合阿贝原则。（）⑶仪器的示值误差即为测量误差。（）⑷为保证测量精度，不论测量什么样的零件，测量器具的精度应越高越好。（）⑸外径千分尺使用前必须校对其零位。（）二、测量误差的认识1、用游标卡尺测量轴外径的同一部位5次（等精度测量），将测量值记入下表中，并完成后面的计算：⑴平均值：将5次测量值相加后除以5，作为该测量点的实际值。⑵变化量：测量值中的最大值与最小值之差。⑶测量结果：按规范的测量结果表示式写出测量结果。测量器具测量值（毫米）平均值变化量12345（毫米）（毫米）游标卡尺外径千分尺2、用外径千分尺测量轴外径的同一部位5次（等精度测量），将测量值记入上表中，并完成后面的计算：⑴平均值：将5次测量值相加后除以5，作为该测量点的实际值。⑵变化量：测量值中的最大值与最小值之差。⑶测量结果：按规范的测量结果表示式写出测量结果。3、分析比较：用两种不同的测量器具对同一尺寸的测量后，分析比较测量结果。三、试用83块一套的量块，选择组成尺寸（单位为mm）29.875、24.545、48.98、40.79、10.56的量块实验二用立式光学计测量轴径一、实验目的1.了解立式光学计的测量原理。2.熟悉用立式光学计测量外径的方法。3.加深理解计量器具与测量方法的常见术语。二、实验内容1.用立式光学计测量轴径。2.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。三、测量原理及计量器具说明立式光学计是一种精度较高而结构简单的常见光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。图1为立时光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图2b所示。照明光线经反射镜1照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为一平行光束，若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺象7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4饶支点转动某一角度α（图2a），则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度尺象7产生位移t（图2c），它代表被测尺寸的变动量。物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反射镜支点间的距离，s为测杆移动的距离，则仪器的放大比K为：当很小时，，，因此：图1光学计的目镜放大倍数为12，，，故仪器的总放大倍数n为：由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。四、测量步骤1.测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。因此，测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头。测量球面工件时，选用平面形测头。测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形测头。图2图32.按被测轴径的基本尺寸组合量块。3.调整仪器零位（1）参看图1，选好量块组后，将下测量面置于工作台11的中央，并使测头10对准上测量面中央。（2）粗调节：松开支臂紧固螺钉4，转动调节螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉4锁紧。（3）细调节：松开紧固螺钉8，转动调节凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与μ指示线接近为止（图3a）。然后拧紧螺钉8。（4）微调节：转动刻度尺寸微调螺钉6（图2b），使刻度尺的零线影象与μ指示线重合（图3b）。然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。（5）将测头抬起，取下量块。4.测量轴径：按实验规定的部位（在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果填入实验报告。5.由轴径零件图（由学生自己设计、画出）的要求，判断轴径的合格性。思考题1.用立式光学计测量轴径属于什么测量方法？绝对测量与相对测量个有何特点?2.什么是分度值、刻度间距?它们与放大比的关系如何?3.仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响?工作台与测杆轴线垂直度如何调节?4.仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何不同?实验二用立式光学计测量轴径实验报告仪器名称分度值(μm)示值范围(mm)测量范围(mm)器具的不确定度(μm)被测零件名称图样上给定的极限尺寸(mm)安全裕度A(μm)器具不确定度的允许值(μm)最大最小验收极限尺寸(mm)基本尺寸(mm)最大最小形位公差(μm)素线直线度公差素线平行度公差测量示意图测量数据实际偏差(μm)实际尺寸(mm)测量位置Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—ⅢⅠ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ测量方向形位误差(μm)素线直线度误差素线平行度误差合格性结论理由审阅作图求直线度误差：3535303025252020151510105500ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ3535303025252020151510105500ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ实验项目形位误差测量指导书实验三用合象水平仪测量直线度误差实验名称：形位误差测量－－用水平仪测量直线度课程名称：互换性与技术测量一、实验类型：验证性实验二、实验要求：课内必做三、考核方式：实验操作和实验报告四、实验目的1.掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。2.加深对直线度误差定义的理解。3．掌握直线度误差的评定方法。五、实验主要仪器设备：合象水平仪或框式水平仪六、实验内容用合象水平仪或框式水平仪测量直线度误差。七、测量原理及计量器具说明机床、仪器导轨或其它窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行检测。常见的计量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度变化。由于被测表面存在着直线度误差，计量器具置于不同的被测部位上，其倾斜角度就要发生相应的变化。如果节距（相邻两测点的距离）一经确定，这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。经过对逐个节距的测量，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差。由于合象水平仪的测量准确度高、测量范围大（±10mm/m）、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，故在检测工作中得到了广泛的采用。合象水平仪的结构如图1a、d所示，它由底板1和壳体4组成外壳基体，其内部则由杠杆2、水准器8、两个棱镜7、测量系统9、10、11以及放大镜6所组成。使用时将合象水平仪放于桥板（图2）上相对不动，再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差，并与自然水平基准平行，此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置，气泡边缘经过合象棱镜7所产生的影象，在放大镜6中观察将出现如图1b所示的情况。但在实际测量中，由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直，导致气泡移动，其视场情况将如图1c所示。此时可转动测微螺杆10，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组7的中间位置，则图1c中两影象的错移量△消失而恢复成一个光滑的半圆头（图1b）。测微螺杆移动量s导致水准器的转角α（图1d）与被测表面相邻两点的高低差h有确切的对应关系，即图1图2h＝0.01Lα（μm）式中0.01——合象水平仪的分度值（mm／m）L——桥板节距（mm）α——角度读数值（用格数来计数）如此逐点测量，就可得到相应的值，为了阐述直线度误差的评定方法，后面将用实例加以叙述。八、实验步骤1.量出被测表面总长，确定相邻两点之间的距离（节距），按节距L调整桥板（图2）的两圆柱中心距。2.将合象水平仪放于桥板上，然后将桥板依次放在各节距的位置。每放一个节距后，要旋转微分筒9合象，使放大镜中出现如图1b所示的情况，此时即可进行读数。先在放大镜11处读数，它是反映螺杆10的旋转圈数；微分筒9（标有＋、－旋转方向）的读数则是螺杆10旋转一圈（100格）的细分读数；如此顺测（从首点至终点）、回测（由终点至首点）各一次。回测时桥板不能调头，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。必须注意，如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应检查原因并加以消除后重测。3.为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差(见后面的例题)。4.根据各测点的相对差，在坐标纸上取点。作图时不要漏掉首点（零点），同时后一测点的坐标位置是以前一点为基准，根据相邻差数取点的。然后连接各点，得出误差折线。5.用两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（最低）点想切，在两切点之间，应有一个最低（最高）点与另一条平行直线想切。这两条平行直线之间的区域才是最小包容区域。从平行于坐标方向画出这两条平行直线间的距离，此距离就是被测表面的直线度误差值（格）。将误差值（格）按下式折算成线性值（微米），并按国家标准GB1184—80评定被测表面直线度的公差等级。（微米）＝0.01L（格）例：用合象水平仪测量一窄长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mm／m，选用的桥板节距L＝200mm，测量直线度记录数据见附表。若被测平面直线度的公差等级为5级，试用作图法评定该平面的直线度误差是否合格？按国家标准GB1184—1996，直线度5级公差为25μm。误差值小于公差值，因此被测工件直线度误差合格。附表测点序号012345678仪器读数（格）顺测—298300290301302306299296回测—296298288299300306297296平均—297299289300301306298296相对差（格）△＝－00＋2－8＋3＋4＋9＋1－1注：1）表列读数，百分数是从图1的11处读得，十位数是从图1的9处读得。2）值可取任意数，但要有利于相对差数字的简化，本例取＝297格。＝0.01×200×11＝22μm思考题1.当前部分工厂用作图法求解直线度误差时，仍沿用以往的两端点连线法，即把误差折线的首点（零点）和终点连成一直线作为评定标准，然后再作平行于评定标准的两条包容直线，从平行于纵坐标来计量两条包容直线之间的距离作为直线度误差值。1）以例题作图为例，试比较按两端点连线和按最小条件评定的误差值，何者合理？为什么？2）假若误差折线只偏向两端点连线的一侧（单凸、单凹），上述两种评定误差值的方法的情况如何？2.用作图法求解直线度误差值时，如前所述，总是按平行于纵坐标计量，而不是垂直于两条平行包容直线之间距离，原因何在？实验三用合象水平仪直线度误差测量实验报告仪器名称分度值（mm／mm）被测零件直线度公差(μm)测点序号i012345678仪器读数（格）顺测回测平均相对差（格）△＝－作图计算直线度误差＝μm合格性结论理由审阅实验四表面粗糙度测量表面粗糙度的测量方法常见的有光切法,光波干涉法及针触法等.工厂的车间中常见的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模，从而确定被测工件的表面粗糙度级别的印模法一、实验目的1.经过本项目学习和实践，使学生了解表面粗糙度的概念和主要术语；掌握表面粗糙度的主要评定参数、表面粗糙度的标注及表面粗糙度的选择；掌握（利用粗糙度标准样板）目测工件表面粗糙度的技能；掌握双管显微镜测量Rz值的原理。建立对表面粗糙度评定的感性知识；2.学习用双管显微镜（光切法）和干涉显微镜（干涉法）及电动式轮廓仪（针描法）测量表面粗糙度的方法。3.学习使用TR100表面粗糙度测量仪测量加工零件表面粗糙度二、实验内容1．表面粗糙度主要评定参数、表面粗糙度的标注、表面粗糙度的选择、正确使用双管显微镜测量Rz值的方法原理；2．使用TR100表面粗糙度测量仪测量加工零件表面粗糙度;3．对比粗糙度样板;4．完成实验报告填写。三、测量原理及计量器具说明1．粗糙度仪概述TR100表面粗糙度测量仪是专用于测量被加工零件表面粗糙度的新型智能化仪器。TR100表面粗糙度测量仪集当今微处理器技术和传感技术于一体，以先进的微处理器和优选的高度集成化的电路设计，构成适应当今仪器发展趋势的超小型的体系结构，完成粗糙度参数的采集、处理和显示工作。TR100表面粗糙度测量仪适用于加工业、制造业、检测、商检等部门，特别适用于大型工件及生产流水线的现场检验，以及检测、计量、商检等部门的外出检定。2．粗糙度仪功能特点采用优化的电路设计及传感器结构设计,将电箱、驱动器及显示部分合为一体，达到高度集成化任意选择Ra、Rz测量参数不但可测量外圆、平面、锥面，还可测长宽大于80×30mm的沟槽3．粗糙度仪技术参数测量参数：Ra、Rz测量范围：Ra:0.05-10μmRz:0.1-50μm取样长度：0.25mm、0.8mm、2.5mm评定长度：1.25mm、4mm、5mm扫描长度：6mm示值误差：≤±15％示值变动性：＜12％传感器类型：压电晶体电源：3.6V×2镉镍电池工作温度：0ºC-40ºC重量：200g外型尺寸：125×73×26mm1．测量方法介绍（1）比较法将被测表面与粗糙度标准样板相比较，经过视觉、触感或其它方法进行比较后，对被测表面的粗糙度作出评定的方法。粗糙度标准样板如图4-9所示。图4-9（2）光切法利用“光切原理”测量表面粗糙度的方法。光切显微镜又称双管显微镜，如图4-10所示。图4-10图4-11（3）干涉法利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的方法。主要用于测量表面粗糙度的Rz和Ry值，能够测到较小的参数值，一般测量范围0.03—1μm，常见的测量仪器——干涉显微镜，如图4-11所示。（4）针描法针描法又称感触法，是一种接触式测量表面粗糙度的方法。测量仪器为电动轮廓仪，如图4-12所示。图4-122．实训目的（1）掌握目测被测工件的粗糙度技能；（2）掌握用双管显微镜测量Rz值的方法。3．双管显微镜测量Rz值的测量步骤（1）根据表面粗糙度要求，按下表选择合适的物镜，装在观察光管的下端；（2）接通电源；（3）擦净工件表面，使被测表面的切削痕迹方向和光带垂直。若测量轴类零件的表面时，应放在V型铁上；（4）粗调节；（5）细调节；（6）调整目镜中的十字线；（7）旋转刻度套筒，使目镜中十字线的一根与光带轮廓一边的峰（谷）相切，从测微器中读出该峰（谷）的数值；（8）纵向移动工作台，按步骤6测量，计算平均值；（9）根据计算结果，判定被测表面的粗糙度Rz值。实验4-1用双管显微镜测量表面粗糙度Rz值一、测量原理及计量器具说明

参看图2-1，微观不平度十点高度Rz是在取样长度l内，从平行于轮廓中线m的任意一条线算起，到被测轮廓的五个最高点（峰）和五个最低点（谷）之间的平均距离，即

图2-1图2-2双管显微镜能检测1-80μm的表面粗糙度的Rz值。双管显微镜的外形如图2-2所示。它有1-光源；2-立柱；3-锁紧螺钉；4-微调手轮；5-横臂；6-升降螺母；7-底座；8-纵向千分尺9-工作台固紧螺钉；10-横向千分尺；11-工作台；12-物镜组；13-手柄；14-壳体；15-测微鼓轮；16-目镜；17-照相机安装孔等部分组成。双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示，被测表面为P1、P2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S1和S2两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大象S1ˊ和S2ˊ。同样，S1和S2之间的距离h也被放大为S1ˊ和S2ˊ之间的距离h1ˊ。经过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。图4为双管显微镜的光学系统图。由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4，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，经物镜5成象在目镜分划板上，经过目镜可观察到不平的光带（图5b）。光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓象为h1ˊ，测量亮带边缘的宽度h1ˊ，可求出被测表面的不平度高度h：

h=h1cos45°=(h1ˊ/N)cos45°

式中N—物镜放大倍率。为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图5a）和被测量光带边缘宽度h1ˊ成45°斜角（图5b），故目镜测微器刻度套筒上的读数值h1″与不平度高度的关系为：h1″=h1ˊ/cos45°=Nh/cos245°因此

h″=h1″cos245°/N=h1″/2N式中，1/2N=C，C为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角α、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。二：微观不平度十点高度Rz的测量1）根据被测工件表面粗糙度的要求，按表1选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端。表1物镜放

大倍数总放大

倍数视场直径

（毫米）系数

微米/格测量范围光洁度等级可用下列方法加工得到最大最小605200.30.161.50.5Δ9～Δ10金刚石精车、精磨、衍磨302600.60.2951.5Δ7～Δ9精车、细磨、精镗等141201.30.63155Δ5～Δ7光车、光铣、精镗7602.51.285015Δ3～Δ5粗车、粗铣、粗磨2）接通电源。3）擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面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V形块上。4）粗调节：参看图2，用手托支臂7，松开锁紧螺钉9，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光带和表面轮廓不平度的影象（图5b）。然后，将螺钉9固紧。要注意防止物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。5）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，轮廓影象最清晰并位于视场的中央。6）松开螺钉5，转动目镜测微器4，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心线大致平行（此线代替平行于轮廓中线的直线）。然后，将螺钉5固紧。7）根据被测表面粗糙度Rz的数值，按国家标准GB1031—83的规定选取取样长度和评定长度。8）旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓一边的峰（或谷）相切，如图5b实线所示，并从测微器读出被测表面的峰（或谷）的数值。以此类推，在取样长度范围内分别测出五个最高点（峰）和五个最低点（谷）的数值。然后计算出Rz的数值。9）纵向移动工作台，按上述第8项测量步骤在评定长度范围内，共测出n个取样长度上的Rz值，取它们的平均值作为被测表面微观不平度十点高度。按下式计算：Rz(平均)=ΣRz/n表4-1和LnRa(mm)Rz,Ry(mm)L(mm)Ln(mm)≥0.008～0.02

>0.02～0.10

>0.10～2.0

>2.0～10.0

>10.0～80≥0.025～0.10

>0.10～0.50

>0.50～10.0

>10.0～50.0

>50.0～3200.08

0.25

0.8

2.5

8.00.4

1.25

4.0

12.5

40.010)

按GB10610对不同标注情况有不同的检测要求。具体有：（1）表面粗糙度没有注明是最大值的要求时，若出现下述情况之一，则表面是合格的，应停止检测。①第一个测得值不超过规定值的70%；

②最初的3个测得值均不超过规定值；

③最初的6个测得值中只能有一个值超过给定值；

④最初的12个测得值中只能有2个值超过规定值。当对重要两件判为废品前，可做多于12次的测量，例如：测量25次，只能有4个测得值超过给定值。（2）表面粗糙度参数若注明是最大值要求时，则要求在表面粗糙度的检测过程中，各个被检测表面的所有粗糙度均不得超过图样上或技术文件中的规定值。经过在表面可能出现最大值处（如有一个可见的深槽），至少测量3次；对认为粗糙度比较均匀的表面，则也应该均匀地至少测量3次）。

实验4-2干涉显微镜测量表面粗糙度Rz一

测量显微镜是利用光波干涉原理和显微系统制成的专门检定表面粗糙度的一类仪器，在目镜中观察到的被测表面的光波干涉带图像，根据图像测量结果算出10点的平均高度Rz.

1-目镜；2-测微鼓轮；3、4-手轮；5-手柄；6-螺钉；7-光源；8、9、10-手轮；11、12、13-滚花轮；14-工作台；15-手轮；16-锁紧螺钉

a)

仪器外型

b)仪器光学系统图4-7干涉显微镜干涉显微镜外形和光学系统，如图2-7a,b所示，光源1发出的光经过光栏4和物镜5变成平行光束，投射到分光镜7上，分光镜将光线分为二路，一路向上经物镜6到被测表面的象。另一路透射经物镜9至参考平面镜10后被反射，再经过物镜9、补偿镜8和分光镜7折射向下。两路光相遇具有光程差。当被测表面非常平整时，在目镜视场内将见到平直规则的明暗相同的干涉条纹，若表面有微观不平度，则视场中将呈现弯曲不规则的干涉带。根据干涉带弯曲量b与干涉带间距a可计算出10点平均高度。二、实验步骤1.将工件小心放在工作台上，被测表面向下对准物镜。2.经过变压器接通电源。3.寻找干涉带

①

向上旋转遮光调节手柄1）遮住光线；

②

转动调焦百分尺12，使工作台上、下移动，对被测表面调焦，直到能从目镜中看到清晰的加工痕纹为止；

③

转动遮光调节手柄至水平位置时，视场中出现干涉条纹。4.调干涉带方向及间距宽度。

转动工作台，使干涉带条纹与被测表面加工痕纹垂直，为了便于估读干涉带的弯曲量，应使两干涉带间有一定距离a(密度3-15厘米）5.进行测量

使目镜中十字线的水平线平行于干涉条纹的方向，按此方向进行测量。移动水平线使在基本长度范围内分别与同一干涉条纹的5个最高峰及5个最低谷相切，图2-6b所示得到相应的10个读数，算出干涉条纹波峰与波谷之差的平均值。

为了提高相邻两干涉带间距a的测量精度，相邻两干涉带之间的距离共测三次算出a的平均值，按下列公式计算Rz值为：Rz=(∑h峰-∑h谷）*λ/5/a平均/2

式中λ——光波波长。白色光波波长为0.57微米，绿色光波波长为0.55微米。三、注意事项1.参考平面镜位置调节螺钉13实验时不要随意调整。2.测量圆柱体工件时，应将其素线处对准物镜，才能得到清晰的干涉条纹。3.调整焦距时，要防止物镜与工件表面接触和碰撞。

实验4-3电动式轮廓仪测量表面粗糙度Ra图2-8所示BCJ-2型电动轮廓仪是高精度的表面粗糙度测量仪器，也是当前使用最广泛，最基本的表面粗糙度的测量仪器。可测量经机械加工后的平面、外圆柱面及直径在6mm以上的内孔表面的粗糙度，仪器经过平均表直接读出表面粗糙度的算术平均偏差Ra,或经过自动记录器将Ra值小于100微米的轮廓描绘出来。1-底座2-V形块3-触针4-传感器（感受器）5-固定螺钉6-立柱7-升降手轮

8-起动手柄9-驱动箱10-变速手柄11-电气箱12-电气箱测量范围旋钮13平均表

14-指零表15-切除长度旋钮16-电源开关17-指示灯18-测量方式开关19-调零旋钮20-记录器开关21-线纹调整旋钮22-制动栓23-锁盖手柄

24-记录器变速手轮图4-8BCJ-2型电动轮廓仪测量时，传感器相对工件移动，金刚石触针被测表面纹理的垂直方向等速缓慢移动，被测表面微观不平的变化引起触针的微观位移，从而使传感器线圈的电感量发生变化，传感器停止移动后，借助于晶体电路，操作者可从平均表上直接读出Ra；或用记录器将被测表面的轮廓形状经放大后记录下来，供分析计算之用，图2-9为仪器工作原理示意图。

图4-9电感式轮廓仪工作原理

1-被测工件；2-触针；3-传感器；4-驱动箱；5-测微放大器；6-信号分离及运算；7-指示表；8-记录器

二、测量步骤1.松开固紧螺钉5，借手轮7升降驱动箱9，将感受器4装在驱动箱上，用螺钉固紧（图中未示出），连接好仪器全部插件后接上电源。2.选择测量方式（读表或记录）（1）读表1）将电器箱1上的测量方式开关18拨向“读表”的位置，将驱动箱9上的变速手柄10转至“Ⅱ”的位置，打开电源开关16，指示灯17亮。2）粗略估计工件表面粗糙度Ra值的范围，用旋钮15选择适当放大比和切除长度，按表2。3）借手轮7升降驱动箱，使感受器触针5接触工件表面至指零表14的指针处于表盘所示两条红带之间。4）将启动手柄8轻轻转向右端，驱动箱即拖动感受器4相对于被测表面移动，平均表13的指针开始转动，然后停在某一位置上指出测量结果，进行记录。5）将启动手柄8轻轻转回原处，准备下一次测量。（2）记录

1）将测量方式开关18拨至“记录”位置，驱动箱变速手柄10处于“1”位置，行程长度选用40mm。

2）粗略估计被测表面的粗糙度Ra值的范围，调整记录器变速手轮24，选择适当水平放大比，用电器箱旋钮12选择适当的垂直放大比。

3）借手轮7升降驱动箱，使触针3与被测表面接触，直至记录笔尖近似地处于记录纸中间位置，再用电器箱上调零旋钮19调整记录笔处于理想位置，打开记录器开关20，将启动手柄8轻轻转向右端，即开始测量。

4）当需要停止记录时，可立即脱开记录器开关20，若测量中途需要感受器停止工作，将驱动箱之启动手柄8拨向左端即可。3记录图形的数学处理用目估法估计中线方向和位置或用最小二乘法精确计算出中线的方向和位置，计算出Ra值。判断图样给定的标注方式，按照GB10610对不同标注情况选择不同的检测要求，同Rz值判检测方式所述相同。在表面粗糙度的检测中，采用针描法——电动轮廓仪测量Ra值较常见，因为该检测方法直观，测量过程反映了被测量表面的实际情况，并数据处理也是经由仪器的整理运算进行，故测量中的人为因素较少，测量准确性较高。实验四表面粗糙度测量实验报告仪器名称测量范围物镜放大倍数套筒分度值E(μm)被测零件轮廓最大高度Rz的允许值Rz＝(μm)测量计算：次序测量读数轮廓的最大高度：Rz=Rp+Rv＝Zpi（轮廓峰高）Zvi（轮廓谷深）12345Rp＝Rv＝合格性结论理由审阅实验五齿轮测量实验5—1齿轮齿单个齿距偏差与齿距累积总偏差的测量一、实验目的熟悉测量齿轮单个齿距偏差与齿距累积总偏差的方法。加深理解单个齿距偏差与齿距累积总偏差的定义。二、实验内容1.用周节仪或万能测齿仪测量圆柱齿轮齿距相对偏差。2.用列表计算法或作图法求解齿距累积总偏差。三、测量原理及计量器具说明单个齿距偏差是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差（用相对法测量时，公称齿距是指所有实际齿距的平均值）。齿距累积总偏差Fp是指在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，即最大齿距累积偏差（）与最小齿距累积偏差（）之代数差。在实际测量中，一般采用某一齿距作为基准齿距，测量其余的齿距对基准齿距的偏差。然后，经过数据处理来求解单个齿距偏差和齿距累积总偏差，测量应在齿高中部同一圆周上进行，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。为了使测量基准与装配基准一致，以内孔定位最好。用齿顶圆定位时，必须控制齿顶圆对内孔的轴线的径向跳动。在生产中，根据所用量具的结构来确定测量基准。用相对法测量齿距相对偏差的仪器有周节仪和万能测齿仪。1.用手持式周节仪测量图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0.005mm，测量范围为模数3—15mm。周节仪有4、5和8三个定位脚，用以支承仪器。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紧固。然后将辅助定位脚8也与齿顶圆接触，同样用螺钉固紧。以被测齿轮的任一齿距作为基准齿距，调整指示表7的零位，而且把指针压缩1—2圈。然后，逐齿测量其余的齿距，指示表读数即为这些齿距与基准齿距之差，将测得的数据记入表中。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，除测量圆柱齿轮的齿距、基节、齿圈径向跳动和齿厚外，还能够测量圆锥齿轮和蜗轮。其测量基准是齿轮的内孔。图1图2图2为万能测齿仪外形图。仪器的弧形支架7可绕基座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能够在水平面内作纵向和横向移动，工作台装在支架2上，工作台上装有能够作径向移动的滑板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，这样就能进行逐齿测量。测量装置5上有指示表6，其分度值为0.001mm。用这种仪器测量齿轮齿距时，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。选定任一齿距作为基准齿距，将指示表6调零。然后逐齿测量其余齿距对基准齿距之差。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。图3（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齿距作为基准齿距（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，以检查指示表示值的稳定性。这样重复三次，待指示表稳定后，再调节指示表7对准零位。（4）逐齿测量各齿距的相对偏差，并将测量结果计入表中。（5）处理测量数据齿距累积误差能够用计算法或作图法求解。下面以实例说明，1）用计算法处理测量数据为计算方便，能够列成表格形式（表1）。将测得的单个齿距相对偏差（），记入表中第二行。根据测得的，逐齿累积，计算出相对齿距累积偏差（），记入第三行。计算基准齿距对公称齿距的偏差，因为第一个齿距是任意选定的，假设它对公称齿距的偏差为K，以后每测一齿都引入了该偏差K，K的值为各个齿距相对偏差的平均值，按下式计算：K＝／Z＝＝0.5（μm）式中Z—齿轮的齿数。按齿轮序号计算K的累加值nK，计入表中第四行。由第三行减去第四行，求得各齿的绝对齿距累积偏差（），计入第五行。按下式计算：＝－nK第五行中的最大值与最小值之差，即为被测齿轮的齿距累积总偏差，即＝＋3―（―8.5）＝11.5（μm）从GB/T10095.1－查出齿距累积总公差Fp，判断被测齿轮的适用性。表1（μm）一二三四五齿序单个齿距相对偏差相对齿距累积偏差齿序与平均值的乘积绝对齿距累积偏差－nK1001×0.5＝0.5－0.52－1－12×0.5＝1－23－2－33×0.5＝1.5－4.54－1－44×0.5＝2.－65＋2－65×0.5＝2.5－8.56＋3－36×0.5＝3－67＋2－17×0.5＝3.5－4.58＋3＋28×0.5＝4－29＋2＋49×0.5＝4.5－0.510＋4＋810×0.5＝5＋311－1＋711×0.5＝5.5＋1.512－1＋612×0.5＝60各齿距相对偏差分别减去K值，其中最大的绝对值，即为被测齿轮的单个齿距偏差（）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齿距累积误差，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齿距累积误差的坐标线。然后，从折线的最高点与最低点分别作平行与上述坐标线的直线。这两条平行直线间在纵坐标上的距离即为齿距累积总偏差。用万能测齿仪测量的步骤（1）擦净被测齿轮，然后把它安装在仪器的两顶尖上。（2）调整仪器，使测量装置上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，使轮齿图4紧靠在定位爪上。（4）测量时先以任一齿距为基准齿距，调整指示表的零位。然后将测量爪重复退出与进入被测齿面，以检查指示表示值的稳定性。（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，逐齿测量各齿距，从指示表读出单个齿距相对偏差（）。（6）处理测量数据（同前述方法）。（7）从GB/T10095.1－查出齿轮齿距累积总公差Fp，判断被测齿轮的适用性。思考题1.用周节仪和万能测齿仪测量齿轮齿距时，各选用齿轮的什么表面作为测量基准？哪一种较好？2.测量齿距累积总偏差Fp与单个齿距偏差的目的是什么？3.若因检验条件的限制，不能测量齿距累积总偏差Fp，可测量哪些项目来代替？实验5—2齿轮齿圈径向跳动测量一、实验目的1.熟悉测量齿轮径向跳动的方法。2.加深理解齿轮径向跳动的定义。二、实验内容用齿圈径向跳动检查仪测量齿轮齿圈径向跳动。三、测量原理及计量器具说明齿轮径向跳动Fr为计量器测头（圆形、圆柱形等）相继置于每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。检查中，测头在齿高中部附近与左右齿面接触。即。（见图1）。齿圈径向跳动误差可用齿圈径向跳动检查仪、万能测齿仪或普通的偏摆检查仪等仪器测量。本实验采用齿圈径向跳动检查仪来测量，（图2）为该仪器的外形图。它主要由底座1、滑板2、顶尖6、调节螺母7、回转盘8和指示表10等组成，指示表的分度值为0.001mm。该仪器可测量模数为0.3—5mm的齿轮。为了测量各种不同模数的齿轮，仪器备有不同直径的球形测量头。按机标JB179—81规定，测量齿圈径向跳动误差应在分度圆附近与齿面接触，故测量球或柱的直径d应按下述尺寸制造或选取。d＝1.68m式中m—齿轮模数（mm）。另外，齿圈径向跳动检查仪还备有内接触杠杆和外接触杠杆。前者成直线形，用于测量内齿轮的齿圈径向跳动和孔的径向跳动；后者成直角三角形，用于测量圆锥齿轮的齿圈径向跳动和端面圆跳动。本实验测量圆柱齿轮的齿圈径向跳动。测量时，将需要的球形测量头装入指示表测量杆的下端进行测量。图1图2四、测量步骤1.根据被测齿轮的模数，选择合适的球形测量头装入指示表10测量杆的下端（图2）。2.将被测齿轮和心轴装在仪器的两顶尖上，拧紧固紧螺钉4和5。3.旋转手柄3，调整滑板2位置，使指示表测量头位于齿宽的中部。借升降调节螺母7和提升手把9，使测量头位于齿槽内。调整指示表10的零位，并使其指针压缩1—2圈。4.每测一齿，须抬起提升手把9，使指示表的测量头离开齿面。逐齿测量一圈，并记录指示表的读数。5.处理测量数据，从GB/T10095.2－查出齿轮径向跳动公差Fr，判断被测齿轮的适用性。思考题1.齿轮径向跳动产生的主要原因是什么？它对齿轮传动有什么影响？2.为什么测量齿轮径向跳动时，要根据齿轮的模数不同，选用不同直径的球形测头？实验5—3齿轮齿厚偏差测量一、实验目的掌握测量齿轮齿厚的方法。加深理解齿轮齿厚偏差的定义。二、实验内容用齿轮游标尺测量齿轮的齿厚偏差。三、测量原理及计量器具说明齿厚偏差△Es是指在分度圆柱面上，法向齿厚的实际值与公称值之差。图1为测量齿厚偏差的齿轮游标尺。它是由两套相互垂直的游标尺组成。垂直游标尺用于控制测量部位（分度圆至齿顶圆）的弦齿高hf，水平游标尺用于测量所测部位（分度圆）的弦齿厚。齿轮游标尺的分度值为0.02mm，其原理和读数方法与普通游标尺相同。图1图2用齿轮游标尺测量齿厚偏差，是以齿顶圆为基础。当齿顶圆直径为公称值时，直齿圆柱齿轮分度圆处的弦齿高和弦齿厚由图2可得：＝＋＝＝Z式中m——齿轮模数（mm）；Z——齿轮齿数。当齿轮为变位齿轮且齿顶圆直径有误差时，分度圆处的弦齿高和弦齿厚应按下式计算：＝＝式中——移距系数；——齿形角；——齿顶圆半径的公称值；——齿顶圆半径的实际值。四、测量步骤1.用外径千分尺测量齿顶圆的实际直径。2.计算分度圆处弦齿高和弦齿厚（可从表1查出）。3.按值调整齿轮游标尺的垂直游标尺。4.将齿轮游标尺置于被测齿轮上，使垂直游标尺的高度尺与齿顶相接触。然后，移动水平游标尺的卡脚，使卡脚靠紧齿廓。从水平游标尺上读出弦齿厚的实际尺寸（用透光法判断接触情况）。5.分别在圆周上间隔相同的几个轮齿上进行测量。6.按齿轮图样标注的技术要求，确定齿厚上偏差Esns和下偏差Esni，判断被测齿厚的适用性。思考题1.测量齿轮齿厚偏差的目的是什么？2.齿厚极限偏差（Esns、Esni）和公法线长度极限偏差（Ebns、Ebni）有何关系？3.齿厚的测量精度与哪些因素有关？表1＝1时分度圆弦齿高和弦齿厚的数值ZZsin1+(1-cos)ZZsin1+(1-cos)ZZsin1+(1-cos)111.56551.0560291.57001.0213471.57051.0131121.56631.0513301.57011.0205481.57051.0128131.56691.0474311.57011.0199491.57051.0126141.56731.0440321.57021.0193501.57051.0124151.56791.0411331.57021.0187511.57051.0121161.56831.0385341.57021.0181521.57061.0119171.56861.0363351.57031.0176531.57061.0116181.56881.0342361.57031.0171541.57061.0114191.56901.0324371.57031.0167551.57061.0112201.56921.0308381.57031.0162561.57061.0110211.56931.0294391.57041.0158571.57061.0108221.56941.0280401.57041.0154581.57061.0106231.56951.0268411.57041.0150591.57061.0104241.56961.0257421.57041.0146601.57061.0103251.56971.0247431.57051.0143611.57061.0101261.56981.0237441.57051.0140621.57061.0100271.56981.0228451.57051.0137631.57061.0098281.56991.0220461.57051.0134641.57061.0096注：对于其它模数的齿轮，则将表中的数值乘以模数。实验5—4齿轮公法线长度偏差的测量一、实验目的1.掌握测量齿轮公法线长度的方法。2.加深理解齿轮公法线长度偏差的定义。二、实验内容用公法线指示卡规测量齿轮公法线长度偏差。三、测量原理及计量器具说明公法线长度偏差是指在齿轮一周范围内，公法线实际长度的平均值与公称值之差。公法线长度可用公法线指示卡规（图1）、公法线千分尺（图2）或万能测齿仪（