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1、互换性与测量技术实验指导书(齐新丹 修订)南京工业大学工学院机械工程系2010 年 5 月2目 录实验一 尺寸测量 .3实验 11 用立式光学计测量塞规 .3实验 12 用内径百分表或卧式测长仪测量内径 .5实验二 几何误差的测量 .9实验 21 用合象水平仪或框式水平仪测量直线度误差 .9实验 22 平行度与垂直度误差的测量 .11实验 23 用外径千分尺和角尺测量位置度误差 .13实验三 表面粗糙度测量 .17实验 31 用双管显微镜测量表面粗糙度 .17实验 32 用干涉显微镜测量表面粗糙度 .20实验四 锥度测量 用正弦尺测量圆锥角偏差 .23实验五 螺纹测量 .25实验 51 影像法
2、测量螺纹主要参数 .25实验 52 外螺纹中径的测量 .28实验六 齿轮测量 .32实验 61 齿轮单个齿距偏差与齿距累积总偏差的测量 .32实验 62 齿轮齿圈径向跳动测量 .35实验 63 齿轮齿厚偏差的测量 .36实验 64 齿轮公法线平均长度偏差及公法线长度变动的测量 .383实验一 尺寸测量实验 11 用立式光学计测量塞规一、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用术语。二、实验内容1. 用立式光学计测量塞规。2. 根据测量结果，按国标 GB/T 19572006光滑极限量规查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，
3、作出适用性结论。三、测量原理立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。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
4、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 （图 2a） ，则反射光线相对于入射光线偏转 2 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： tgfs2当 很小时， ， ，故：2tgbf 图 1光学计的目镜放大倍数为 12， ， ，m20b5故仪器的总放大倍数 n 为：96011fKn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
5、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。所以，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。4图 2图 32. 按被测塞规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
6、度尺象与 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 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. 测量塞规：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. 从国家标准 GB19571981 查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。五、思考题 1. 用立式光学计测量塞规属于什么测量方法？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
7、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?5实验 12 用内径百分表或卧式测长仪测量内径一、实验目的1. 熟悉测量内径常用的计量器具和方法。2. 加深对内尺寸测量特点的了解。二、实验内容1. 用内径千分表测量内径。2. 用卧式测长仪测量内径。三、测量原理内径可用内径千分尺直接测量，但对深孔或公差等级较高的孔，则常用内径千分表或卧式测长仪作比较测量。1. 内径千分表国产的内径千分表，常由活动测头工作行程不同的七种规格组成一套，用以测量 10450mm 的内径，特别适用测量深孔，其典型结构如图 1 所示 。内径千分表是用它的可换测头 3
8、（测量中固定不动）和活动测头 2 跟被测孔壁接触进行测量的。仪器盒内有几个长短不同的可换测头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头 2 受到一定的压力，向内推动镶在等臂直角杠杆 1 上的钢球 4，使杠杆 1 绕支轴 6 回转，并通过长接杆 5 推动千分表的测杆而进行读数。在活动测头的两侧，有对称的定位板 8。装上测头 2 后，与定位板连成一个整体。定位板在弹簧 9的作用下，对称地压在靠在被测孔壁上，以保证测头的轴线处于被测孔的直径截面内。图 1 图 22. 卧式测长仪卧式测长仪是以精密刻度尺为基准，利用平面螺旋式读数装置的精密长度计量器具。该仪器带有多种专用附件，可用于测量外尺寸、
9、内尺寸和内、外螺纹中径。根据测量需要，既可用于绝对测量，又可用于相对6（比较）测量，故常称为万能测长仪。卧式测长仪的外观如图 2 所示。在测量过程中，镶有一条精密毫米刻度尺（图 3a 中的 6）的测量轴 3 随着被测尺寸的大小在测量轴承座内作相应的滑动。当测头接触被 测部分后，测量轴就停止滑动。图 3a 是测微目镜 1 的光学系统。在目镜 1 中可以观察到毫米数值，但还需细分读数，以满足精密测量的要求。测微目镜中有一个固定分划板 4，它的上面刻有 10 个相等的刻度间距，毫米刻度尺的一个间距成象在它上面时恰与这 10 个间距总长相等，故其分度值为 0.1 毫米。在它的附近，还有一块通过手轮 3
10、 可以旋转的平面螺旋线分划板 2，其上刻有十圈平面螺旋双刻线。螺旋双刻线的螺距恰与固定分划板上的刻度间距相等，其分度值也为 0.1 毫米。在分划板 2 的中央，有一圈等分为 100 格的圆周刻度。当分划板 2 转动一格圆周分度时，其分度值为： 0.001（mm ）10.这样就可以达到细分读数的目的。这种仪器的读数方法如下：从目镜中观察，可同时看到三种刻线（图3b） ，先读毫米数（7mm） ，然后按毫米刻线在固定分划板 4 上的位置读出零点几毫米数（0.4mm ）再转动手轮 3，使靠近零点几毫米刻度值的一圈平面螺旋双刻线夹住毫米刻线，再从指示线对准的圆周刻度上读得微米数（0.051mm） 。所以
11、从图 3b 中读得的数是 7.451mm。 图 3图 4 图 5图 17图 6 图 7四、测量步骤1. 用内径千分表测量内径（1）按被测孔的基本尺寸组合量块。换上相应的可换测头并拧入仪器的相应螺孔内。（2）将选用的量块组和专用侧块（图 4 中的 1 和 2）一起放入量块夹内夹紧 （图 4） ，以便仪器对零位，在大批量生产中，也常按照与被测孔径基本尺寸相同的标准环的实际尺寸对准仪器的零位。（3）将仪器对好零位用手拿着隔热手柄（图 1 中的 7） ，另一只手的食指和中指轻轻压按定位板，将活动测头压靠在侧块上（或标准环内）使活动测头内缩，以保证放入可换测头时不与侧块（或标准环内壁）摩擦而避免磨损。然
12、后，松开定位板和活动测头，使可换测头与侧块接触，就可在垂直和水平两个方向上摆动内径千分表找最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使千分表的零刻度正好对准示值变化的最小值。零位对好后，用手指轻压定位板使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓缓地将内径千分表从侧块（或标准环）内取出。（4）进行测量将内径千分表插入被测孔中，沿被测孔的轴线方向测几个截面，每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。测量时轻轻摆动内径千分表（图 5） ，记下示值变化的最小值。根据测量结果和被测孔的公差要求，判断被测孔是否合格。2. 用卧式测长仪测量内径（1）接通电源，转动测微目镜的调节环以调节视度。（2）参看图 2：松开紧固螺钉 12，转动手轮 6，使工作台 5 下降到较低位置。然后在工作台上安好标准环或装有量块组的量块夹子，如图 4 所示。（3）将一对测钩分别装在测量轴和尾管上（图 6） ，测钩方向垂直向下，沿轴向移动测量轴和尾管，使两测钩头部的楔槽对齐，然后旋紧测钩上螺钉，将测钩固定。（4）上升工作台，使两测钩伸入标准环内或量块组两侧块之间，再将手轮 6 的紧固螺钉 12 拧紧。（5）移动尾管 10（11 是尾管的微调螺钉） ，同时转动工作台横向移动手轮 7，使测钩的内
