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1、学学生生实实验验守守则则 、 学生必须按时到达实验室做实验，不得无故迟到、旷课。、 学生做实验时，应事先与有关实验人员联系，在规定的时间内进行实验。、 实验课前，学生必须预习有关实验内容，了解本次实验的目的、要求、仪器设备、实验原理、实验步骤等。、 学生进入实验室后，要遵守实验室的各项规章制度，爱护公共财物，注意人身安全，不得喧闹谈笑，不做与实验无关的事。、 开始实验前，先对照实物了解仪器设备的使用方法，认真做好实验前的准备工作。启动设备之前，须经指导教师检查认可。、 实验过程中，要遵守仪器设备的操作规程，正确操作，仔细观察实验现象，真实、完整的记录实验数据和结果。、 仪器设备发生故障时，应及
2、时关机，切断电源、水源、气源，并报告指导教师。若有损坏，按学校有关规定进行处理。、 应将实验数据或结果送交指导教师审阅、签字，经许可后，将仪器设备恢复原状，并做好实验现场的环境卫生。目目 录录实验一、表面粗糙度的测量实验二、产品质量检验与分析用立式光学计测量外径实验三、直线度误差的测量实验四、圆柱齿轮的测量41齿轮周节偏差和周节积累误差得测量42齿圈径向跳动的测量43齿轮公法线长度变动量和公法线平均长度的测量44基节偏差的测量45分度园齿厚偏差的测量互换性与测量技术实验指导书互换性与测量技术实验指导书实验一 表面粗糙度的测量一、实验目的 1、 了解用光切显微镜和手持式粗糙度仪测量表面粗糙度的原
3、理和方法。 2、 加深对表面粗糙度和微观不平度十点高度 RZ的理解。 3、 熟悉表面粗糙度 RZ、Ra、y、Rq等参数并加强理解。 二、实验要求 用光切显微镜和手持式粗糙度仪测量表面粗糙度 RZ的值。 用手持式粗糙度仪测量表面粗糙度 RZ、Ra、y、Rq等参数的值。 三、光切显微镜测量原理和仪器说明 微观不平度十点高 RZ是指在取样长度内，5 个最大的轮廓峰高平均值与 5 个最大的 轮廓谷深平均值之和。图 11RZ = 55151 ivi ipiyy式中：ypi第 i 个最大的轮廓峰高yvi第 i 个最大的轮廓谷深图 11 光切显微镜主要用于测量表面粗糙度参数 RZ，也可测量 Ry。测量范围为
4、 RZ800.8um。 光切显微镜的外形如图 12 紧固螺钉 横臂 微调手轮 升降螺母 立柱 底座 工作台 物镜 燕尾导板 手柄 壳体 测微鼓轮 目镜 底座上装有立柱，显微镜主体通过横臂 2 与立柱联接。转动升降螺母 4 可使横臂连同显微镜主体沿立柱上下移动，进行粗调焦，用紧定螺钉 1 将横臂固定在立柱上， 手轮 3 可对显微镜进行微调焦。图 12 9J 型光切显微镜外形图光切显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图 13 所示，被测表面为 P1P2阶梯表面，当一束平行光以 45方向投射至阶梯表面上时，就被折射成 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
5、的放大像 S 和 1S 。同样 S1和 S2之间的距离 h 也被放大为 S 和 S 之间的距离 h 。通过测量与计算， 2 1 2 1可求得被测表面的阶梯高度 h。图 14 为光切显微镜的光学系统图。由光源发出的光经聚光镜，狭缝，物镜以 45o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，经物镜成像于目镜分划板 G 上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带入图 15。光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像 h，测量出 h并通过计算即可求的被测表面的不平高度 h。h = h1cos45o =cos45oNh1式中：N为物镜放大倍数为了测量和计算方便，测微目镜中十字
6、线的移动方向（如图 16）和被测量光带边缘 h 成 45o斜角（图 15 1所示） ，故目镜测微器刻度套筒上的读数值与不平度关系为 1h= 1hoh45cos 1 oNh 45cos 所以 Nh Nhoh245cos 12 1图 16四、光切显微镜使用测量步骤 根据被测工件表面粗糙度的要求，按表一选择合适的物镜组，安装在燕尾导板9 上。 接通电源。 擦净被测工件。把它安放在工作台上，并使被测表面的加工纹理方向与光带垂直。 调整升降螺母 4 进行粗调焦，再用微调手轮 3 进行微调，使视场中央出现最清晰的狭缝像和表面轮廓像。 松开目镜筒的螺钉转动测微目镜，使目镜中十字线的水平线与与狭缝像平行后，将
7、螺钉紧固。 旋转目镜测微器的测度套筒，使目镜十字线与光带轮廓某以便的峰或谷相切如图 15 所示。并从测微器读出被测表面的峰或谷的数值，依此类推。在取样长度范围内分别测出 5 个最大的峰的轮廓高和 5 个最大轮廓谷深的数值，然后计算出 RZ的数值。 纵向移动工作台，在评定长度范围内，测出三个取样长度的 RZ值，取它们的平均值作为被测表面的不平度平均高度，按下式计算。RZ（平均）=331ZR 根据计算结果，判断被测表面粗糙度的实用性。表一物镜放大倍数 N总放大倍数视场直径（mm）物镜工作距离（mm）测量范围RZ（um）7X60X2.517.8108014X120X1.36.83.21030X260
8、X0.61.61.66.360X520X0.30.650.83.2 将该工件表面用相应加工方法的表面粗糙度样板做目测评定 RZ值。五、目镜测微器分度值 C 的确定 将玻璃标准刻度尺置于工作台上，调节显微镜焦距并移动标准刻度尺，使在目镜视场内能看到清晰的刻度尺刻线如图 17。 参看图 12 松开螺钉转动目镜测微器，使十字线交点运动方向与刻度尺平行然后紧固螺钉。 按表二选定标准刻度线格数 Z，将十字线交点移至与某条刻度线重合（如图 17 的实线位置） ，读出第一读数 n1，然后，将十字线移动 Z 格（如图 17 虚线位置） ，读出第二读数 n2，两次的读数差为：A=n1 n2 计算测微器刻度套筒上
9、一个刻度间距所代表的实际被侧值(即分度值 C)。C=ZATZ式中 T标准刻度尺的刻度间距（10um）把从目镜测微器测得的十点读数平均值乘上 C 值即求得 RZ值RZ=Ch表二物镜标准倍数 N7X14X30X60X标准刻度尺刻线数 Z100503020六、手持式粗糙度仪的测量原理和仪器说明手持式粗糙度仪是采用最新的微电子高科技产品。它适用于生产现场，可测量多种机加工零件的表面粗糙度，根据选定的测量条件计算相应的参数，在液晶显示器上清晰地显示出全部测量参数和轮廓图形。该仪器在测量工件表面时，将传感器放在工件被测表面上，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测量表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感
10、受被测量表面的粗糙度，此时工件被测量表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量产生变化，从而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成正比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP 芯片将采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在液晶显示器上读出，也可在打印机上输出，还可以与 PC 机进行通讯。仪器结构如图 18 所示。图 18 TR200 粗糙度仪结构外形七、手持式粗糙度仪的测量操作1、 开机检查电池电压是否正常。2、 清理干净被测工件表面。图 19 前视图 图 110 测视3、 调整传感器与被测工件成水平（见图 19、图 110） ，并保证触针与
11、工件表面垂直。图 111 测量方向4、 测量方向与工件表面加工纹理方向垂直（见图 111） 。5、 开机测试。按电源键后，再按启动键开始测量，主机开始检测运算，并显示测量结果。6、 分别测量 Ra、z、y，并记录测量结果。7、 将光切显微镜测量计算出的 Rz值与粗糙度仪测量的z进行验证。八、思考题：1 在光切法显微镜上测量粗糙度时，光带与加工表面纹理应保持什么关系？为什么？2 如何提高测量时压线的准确度？3 为什么在目镜中调节光带影象时，光带影像的两条轮廓边不可能都是清晰的？实验二 产品质量检验与分析用立式光学计测量外径一、实验目的 1 了解立式光学计的测量原理及测量外径的方法。 2 加深理解
12、计量器具与测量方法的常用术语。 3 量规公差带分布及量规检验。 二、实验要求 1 用立式光学计测量塞规。 2 按 GB198981光滑极限量规确定被测塞规的尺寸公差带和形状公差值对被 测量的塞规作出适用性结论。 三、测量原理及计量器 具说明： 立式光学 计主要用途是 利用量块作为 长度基准，用 比较测量法来 测量 各种工 件的外形尺寸。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 21b） 所示。照明光 线经过反射镜6 进入棱镜 7 使分划板的刻度尺得到照明，光线透过刻度尺继续前进，经过棱镜 3 的 反射，折向物镜 2，由于刻度尺 9 时放置在物镜的焦平面上，所以刻度
13、尺上发出的光线经过物镜 2 图 21 后成为一平行光束，若反光镜 1 与物镜 2 之间互相平行，则反射光线折回到焦平面， 刻度尺 9（标尺）和刻度尺像（指示线旁的虚线）对称，若被测尺寸变动使测杆 11 推动反光镜 1 绕支点转某一角度 （图 21a） ，则反射光线相对 入射光线偏转 2 角度，从而使刻 度尺像产生位移 t（图 22） ，他 代表被测尺寸的变动量。物镜至刻 度尺 9 件的距离为物镜焦距 f，设 a 为测杆中心至反射镜支点间的距 离，S 为测杆 11 移动的距离，则 仪器的放大比 K 为：K=St atgftg2当 很小时，tg22，tg因此 K=af2光学计的放大倍数为 12。f
14、=200mm，a=5mm 故仪器放大倍数 n 为：图 23 立式光学计n=12K=1296012520022 af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。仪器结构如图 23。1.底座 2.平面调整螺丝 3.横臂升降螺圈 4.横臂固定螺旋 5.横臂 6.微调手轮 7.立柱8.投影灯固定螺旋 9.投影灯插孔 10.进光反射镜 11.连接座 12.目镜座 13.目镜 14.零位调节手轮 15.微调凸轮托圈固定螺旋 16.光管固定螺旋 17.光学计管 18.提升器调节螺丝 19.提升器 20.测帽 21.调节式工作台 22.螺孔等组成四、测量步骤 1、 按量规公
15、差表格查出并计算量规的上下偏差和磨损偏差，按被测塞规的基本尺寸选 择并组合量块。 2、 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。所以，测量平面或圆柱面工件时，选用 球形测头；测量球形面工件时选用平面测头；测量小于 10mm 的圆柱面工件时，选 用刀口形测头。 3、 调整仪器零位 将量块组下测量面置于仪器工作台 21 的中央，并使测头对准上测量面中央。 粗调节：松开横臂固定螺丝 4，转动横臂升降螺圈 3，使横臂 5 缓慢下降之道 测头与量块上测量面轻微接触， （注意：当测头与量块表面接触时应特别小心，不 允许有冲击。 ） 细调节：松开光管固定螺丝 16，转动调节凸轮 6，直至在目镜中观察到刻度尺 像与指示线 接近，使刻度尺的零线与指示线 重合，锁紧固定螺丝 16，然后抬 动提升杠杆数次，使零位稳定。若零位变动可转动零位调节手轮 14 使领先最后对 准。 抬起测头，取下量块。 4、 测量塞规，按实验规定的部位进行测量，I、截面与量规端面间至少相距 1mm，II 截面在 I、之间。 5、 判断塞规的适用性，并评定通规的素线直线度和素线
