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1、实验三 表面粗糙度测量一、 实验目的1、 了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。2、 加深对微观不平度十点高度R和单峰平均间距s的理解。二、 实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的R和s值。三、 测量原理及计量器具说明参看图1，微观不平度十点高度是在取样长度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，即双管显微镜能测量180um的表面粗糙度的值。 图1双管显微镜的外形如图2所示。它由底座1、工作台2、观察光管3、支臂7和立柱8等几部分组成。 图2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和阶梯表面，当一
2、平行光束从方向投射到阶梯表面上时，就被折成和两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到和两段光带的放大象和。同样，和之间的距离h也被放大为和之间的距离。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。 图3 图4 图为双管显微镜的光学系统图由光源程序发出的光，经聚光镜头、狭缝、狭缝，以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，经物镜成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图a）。光带边缘即工件表面上被照亮了的,测量亮带边缘的宽度，可求出被测表面的不平度高度h，h=cos=式中物镜放大倍率。为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图b）和被测
3、量光带边缘宽度成斜角（图5a）故目镜测微器刻度套筒上的读数值与不平度高度的关系为： 所以 式中，, C为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角a、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。 图5a 图5b四、 测量步骤、 微观不平度十点高度的测量（） 根据被测工件表面粗糙度的要求，按表选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端。物镜总放大倍数N总放大倍数视场直径物镜工作距离测量范围2.517.810801.36.83.2100.61.61.66.30.30.650.83.2（） 接通电源。（） 擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。当测量圆柱形工件时
4、，应将工件置于V形块上。（） 粗调节：参看图2，用手托住支臂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。（） 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，使目镜中光带最铗窄，轮廓影象最清晰并位于视场的中央。（） 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。（） 根据被测表面粗糙度的数值，按国家标准GB103183的规定选取取样长度和评定长度。（） 旋转
5、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，然后计算出的数值。（） 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：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R的数值。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
6、n个取样长度上的R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：、 单峰平均间距s的测量用测微目镜（图5b）中的垂直线，对准光带轮廓的第一个峰，从工作台的纵向移动千分尺上，读取第一个读数。纵向移动工作台，在取样长度范围内，用垂直线对准光带轮廓的第n个单峰的读数。半日峰平均间距s按下式计算： S=根据上述计算结果，判断被测表面粗糙度值和S值的适用性。 附：目镜测微器分度值C的确定 由前述可知，目镜测微器套筒上每一格刻度间距所代表的实际表面不平度高度的数值（分度值）与物镜放大倍率有关。由于仪器生产过程中的加工和装配误差，以及仪器在使用过程中可能产生的误差，会使物镜的实际倍率与表1所
7、列的公称值之间有某些差异。因此，仪器在投入使用时以及经过较长时间的使用之后，或者在调修重新安装之后，要用玻璃标准刻度尺来确定分度值C，即确定每一格刻度间距所代表的不平度高度的实际数值。确定方法如下：（） 将玻璃标准刻度尺置于工作台上，调节显微镜的焦距，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（图6）。 图6（） 参看图2，松开螺钉5，转动目镜测微器4，使十字线交点移动方向与刻度尺象平行，然后固紧螺钉5。（） 按表2选定标准刻度尺刻线格数Z，将十字线交点移至某条刻线重合（图6中实线位置），读出第一次读数。然后，将十字线交点移动Z格（图6中虚线位置），读出第二次读数，两次读数差为：
8、物镜称倍率N标准刻度尺刻线格数Z100503020（） 计算测微器刻度套筒上一格刻度间距所代表的实际被测值（即分度值）C： C=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的平均值h乘上C值，即可求得值： 思考题、 为什么只测量光带一边的最高点（峰）和最低点（谷）？、 测量表面粗糙度还有哪些方法？其应用范围如何？、 用双管显微镜测量表面粗糙度为什么要确定分度值C？如何确定？ 实验四 齿轮参数与精度的综合测量一、实验目的1、掌握测量渐开线圆柱齿轮主要参数的方法。2、熟悉并巩固齿轮尺寸与参数的计算关系和渐开线的性质。3、通过对齿轮齿圈径向跳动误差、齿轮径向综合误差Fi、
9、齿距偏差fpt、齿厚偏差Es、公法线平均长度偏差Ew和公法线长度变动Fw等齿轮误差项目的测量，掌握相应的测量方法及数据处理方法。加深理解齿轮各项误差的定义。4、通过自主设计实验方案，启发培养创造性思维，培养发现问题解决问题的能力。二、实验对象和设备1、实验对象：齿数为奇数或偶数的标准直齿圆柱齿轮或变位直齿圆柱齿轮。2、实验设备：公法线千分尺、游标卡尺、渐开线函数表（自备）、齿轮跳动检查仪、齿距检测仪、齿厚游标尺、双面啮合检查仪、基圆盘式渐开线检查仪。三、实验内容1、 自行设计实验方案，安排实验流程。2、 利用常用计量器具对被测齿轮进行结构参数及几何量精度的测绘。3、根据实验室现有条件选择合适的
10、检验项目，正确测定被测齿轮传动精度，并绘出零件图。四、测量原理和方法测量原理及计量器具说明1、齿轮参数测量的原理和方法（1） 渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数测定渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数有齿数、模数m、齿顶高系数、顶隙系数、分度圆压力角、变位系数。l 用公法线千分尺测定公法线长度，确定m的值。测量方法如图4-6所示，用公法线千分尺跨过k个齿，测得齿廊间的公法线距离为（单位：mm），然后再跨过k+1个齿，测得其距离为（单位：mm）。跨越齿数k值应根据被测齿轮的齿数z 参考表4-1决定。表4-1 跨越齿数z12181927283637454654556364727381k23456789由渐开线的
11、性质可知，齿廊间的公法线长度与所对应的基圆上的圆弧长度相等，所以 （4-1）由于式中已标准化，在我国规定=，将的值代入式（4-1）计算出m的值，将计算出的m值与渐开线圆柱齿轮模数（GB/T 13571987）对照取最接近计算m的标准模数为该齿轮的模数。l 测变位系数。齿轮公法线公称值按下式计算： （4-2） 式中，为径向变位系数；为角的渐开线函数，=0.014904，为测量时的跨越齿数，=的标准齿轮（取整数，四舍五入）。 当时，齿轮为变位齿轮，公法线长度计算公式为式（4-2），称为。当时，齿轮为标准齿轮，公法线长度计算公式为式（4-3），称为。 （4-3） （4-4） 式中，为用公法线千分尺跨
12、个齿测得的实际公法线长度；为利用标准直齿圆柱齿轮的公法线长度公式计算而得。若测得，则该齿轮即为标准齿轮。l 齿顶高系数，顶隙系数的测定。根据齿根高的计算公式确定、： （4-5）式中，为齿根直径，可用游标卡尺测得。 （4-6） 式中，L1为齿根到内孔壁的距离，为被测齿轮内孔的直径。因在式（4-5）中仅、二参数未知，故只要分别把标准齿的齿顶高系数、顶隙系数、短齿的齿顶高系数、顶隙系数代入式中计算，符合等式的一组即为所求的值。表4-2 齿轮模数系列（GB/T 13571987） 第一系列0.1 0.12 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 22.5 3 4
13、 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50第二系列0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5 5.5(6.5) 7 9 (11 ) 14 18 22 28 36 45表4-3 标准直齿轮、斜齿（人字齿）轮计算公式名称代号直齿轮斜齿（人字齿）模数或由强度计算或结构设计确定，并按表4-3取为标准值由强度计算或结构设计确定，并按表4-3取为标准值压力角或= 分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径中心距2齿轮精度检测的原理和方法 渐开线圆柱齿轮精度（GB 100951988）规定在一个齿轮工作图中除了具备一般零件图的要求，还应在工作图上标注齿轮的精
