互换性测量 实验报告.docx

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互换性测量实验报告

公差实训实习任务书

一、实训实习的任务和具体要求：

1、掌握孔、轴尺寸公差与配合、几何公差（形状和位置公差）、表面粗糙度的基本知识及有关国家标准的基本内容。

2、掌握典型机械零件精度设计的基本概念、国家标准、基本方法和合理应用。

3、掌握检测技术的基本知识，熟悉常用计量器具和量仪的使用方法。

4、掌握一般几何量的测量方法，学会分析测量误差、处理测量数据、编写检测报告。

二、实训实习前期的课程名称

《现代工程制图》

三、实训实习内容

孔、轴尺寸公差与配合、几何公差（形状和位置公差）、表面粗糙度的测量、齿轮的各个参数的测量等。

实验任务书……………………………………………..1

游标量具的使用及零件的测绘……………………...3

平面度误差的测量………………….7

圆度误差的测量…………………………………………10

准直仪测量直线度…………………………..13

立式光学计测量塞规……………………….…15

垂直度误差的测量………………………………………..17

用电动轮廓仪测量表面粗糙度……………….18

标准样块比较法测量表面粗糙度………………..19

螺距的测量…………………………………………20

螺纹中径的测量………………………………21

螺纹牙型半角的测量………………………….22

万能角尺的使用…………………………………23

测量齿轮的模数………………………………………24

齿轮齿厚的测量……………………………………………26

齿轮公法线的测量……………………………..27

齿轮径向综合跳动的测量……………………….28

齿圈径向跳动的测量…………………………….30

实验一游标量具的使用及零件的测绘

一、实验目的

1、了解游标量具的读数原理；

2、熟练掌握各种游标量具的使用方法；

3、运用游标量具对零件进行测量，并绘制零件图。

二、实验原理

1、游标的读数原理

将两根直尺相互重叠，其中一根固定不动，另一根沿着它相对滑动。

固定不动的直尺称为主尺，沿主尺滑动的直尺称为游标尺。

设a为主尺每格的宽度，b为游标尺每格的宽度。

I为游标刻度值，n为游标的刻线格数。

当主尺（n-1）格的长度正好等于游标n格的长度时，游标尺每格的宽度b为b=（n-1）*a/n

游标的分度值i为主尺每格的宽度与游标尺每格的宽度只差

即i=a-b=a/n

n=a/i

b=a-i

当主尺（2n-1）格的长度正好等于游标n格的长度时，游标尺每格的宽度为

b=（2n-1）*a/n

游标的分度值i为主尺r格的宽度与游标尺1格的宽度之差即

i=r*a-b=a/n

n=a/i

b=r*a-i

式中：

r—游标模数

游标模数为正整数，一般取r=1或r=2

游标刻线的总长l为

l=n*b=n（r*a-i）=a（r*n-1）

游标模数越大，则游标刻度线的总长越长，游标的结构越大，游标刻度线数越多，则游标分度则越小，该数精度越高。

游标分度值为0.1mm的游标读数原理，主尺每格的宽度为1mm，游标模数r为1，游标刻线数为10，则游标尺每格的宽度为

b=（n-1）*a/n=（10-1）/10=0.9mm

游标分度值i为

i=a/n=1/10=0.1mm

当主尺的零刻线与游标的零刻线对齐时，除游标最末的一根线与主尺的线重合外，其他都不重合，这种情况称为游标读数装置处于零位。

可见利用游标可读出有白哦零刻线与主尺刻线之间相互交错开的距离。

游标刻度值除0.1mm外，还有0.05mm和0.02mm。

2、游标量具的读数方法：

1.先读整数部分

游标零刻线是读数的基准。

先看游标零刻线左边，主尺上最靠近的一条刻线的数值，该数就是读数的整数部分。

2求和

将读数的整数部分与读数的小数部分相加即为所求的读数。

用公式概括：

所求尺寸=主尺整数+（游标刻线序号X游标分度值）

三、实验方法与步骤

1、观察待测量零件，估计待测量尺寸范围，选择正确量程游标尺。

2、对零件进行测量，其中内筒的高度用“深度游标尺”测量，外径、厚度等用游标卡尺测量；螺纹导程用螺纹规测量，圆角半径用半径规测量。

其中，零件的接触面即内筒直径等应该多次测量取平均值记录。

3、每次测量后将数据记录于草图上。

四、数据记录与处理

重要表面测量值（内径）：

第一次测量

第二次测量

60.12

60.04

60.08

60.02

60.06

60.02

平均值60.0960.03

圆整值为：

60mm

外径：

第一次

第二次

第三次

平均值

圆整值

测量值

63.58

63.60

63.64

63.61

63.60

五、绘制零件图

见后页。

实验二平面度误差的测量

一、实验原理

1、了解平面度公差的测量与原理；

2、掌握平面度公差的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

二、实验原理

1、对角线平面法

对角线平面法是以通过实际平面的一条对角线且平行于另一条对角线的平面作为理想面。

对测量数据作适当处理，即可确定该平面。

2、最小区域法

最小区域法是以构成平面度最小包容区域的两平行平面之一作为理想平面，按它评定的平面度误差值一般是小于其他评定方法的。

当其他评定方法有争议时，应以最小区域法作为仲裁方法。

1、三角形准则

有三个高极点与一个低极点，或相反有三个低极点与一个高极点。

其中的那个低极点或高极点位于三个高极点构成的三角形之内或位于三角形之内或位于三角形的任一条边线上，即符合三角形准则。

2、交叉准则

有两个高极点A、D和两个底极点B、C，其各自的连线AD和BC成互相交叉的形式，即构成交叉准则。

3、直线准则

有两个高极点与一个低极点成直线排列，且那个低极点在两高极点之间，则符合直线准则。

被测平面各测点的测得数据，一般不符合上述三准则，还要通过数据转换和处理，使之符合三准则之一，从而获得最小包容区域，并评定平面度误差。

、

三、测量方法

直接测量平面度的具体方法和测量直线度的方法基本相同，主要也是用间隙法、打表法、光轴法和干涉法。

打表法是用指示器测出被测平面相对基准平面的偏离量，进而评定平面度误差。

在精密平板上移动表座，如用对角线，就将被测平面两对角线的角点分别调平。

此次实验，我们共取了9个点进行测量。

四、数据记录及数据处理

平面度误差的测量

仪器名称

千分表

仪器测量范围

0-1mm

仪器刻度值

0.001mm

被测工件等级

4级平板

检测原则

与理想要素比较原则

平面度公差值

0.008mm

级别

0级

四级

规格

600X900

200X300

测点分布图

数据值记录

第一次

第二次

第三次

a11

a12

a13

a21

a22

a23

a31

a32

a33

62

81

85

64

75

79

68

79

85

b11

b12

b13

b21

b22

b23

b31

b32

b33

71

69

90

65

63

90

72

73

86

c11

c12

c13

c21

c22

c23

c31

c32

c33

75

69

89

71

75

89

82

77

87

数据处理

对角线

10.8

20.5

15.3

13.5

16.3

12

4.5

10

10.5

15.5

4.3

16

10.3

0

18.8

4.5

0

7.5

15.3

0

10.8

12

7.8

13.5

10.5

0

4.5

f对角线

10.5um

18.8um

10.5um

最小区域

10.8

22.2

18.7

13.5

13.3

6

4.5

12.2

14.9

19.7

10.1

23.6

11.1

-2.2

13.6

6.7

4.4

14.1

23.7

10.1

22.5

13.6

6.4

9.1

14.9

6.6

13.3

f最小区域

13.5um

15.6um

10.5um

平均值

13.20um

最终结果

不合格

不合格

合格性判断

不合格

实验三圆度误差的测量

一、实验目的

1、了解圆度公差的测量与原理；

2、掌握圆度公差的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

图圆度误差的测量

二、实验原理

1、最小包容区法

最小包容区法是以最小圆为评定基准圆来评定圆度误差，最小区域圆是包容被测圆的轮廓且半径差为最小的两同心圆。

它符合最小条件，所评定的圆度误差值最小。

当被测圆的实际轮廓曲线已绘出，则可用以下方法来确定最小区域圆和圆度误差值：

模板比较法、作图法、计算法。

2、最小二乘圆法

最小二乘圆法是以最小二乘方圆为基准来评定圆度误差的，是被测圆轮廓上的各点到该圆的距离平方和为最小的圆，被测轮廓上各点到最小二乘方圆的最大距离与最小距离之差，即为圆度误差值f。

f=Rmax-Rmin

3、最小外接圆法

最小外接圆是从被测实际圆轮廓外部包容实际圆轮廓时，具有最小半径的圆。

它与实际圆轮廓一般呈三点接触，也可能与构成直径的两点接触。

实际圆轮廓上各点至最小外接圆的距离的最大值即为圆度误差值。

4、最大内切圆法

最大内切圆是内切于被测圆实际轮廓且具有最大半径的圆，它与实际圆轮廓一般也呈三点或两点接触。

最大内切圆法是以最大内切圆为评定误差的基准圆。

孔件实际圆轮廓上各点至最大内切圆的距离的最大值即为圆度误差的值。

三、实验步骤

用分度头测量圆度误差，被测件轴线与分度头主轴轴线重合，主要靠被测件或心轴两端的顶针孔的精度来保证，因此，对顶针孔要提出严格的要求。

分度头与被测件接触后，将读数调整至零位，然后，每格10度进行读数，并记录。

四、数据记录与处理

圆度误差测量

仪器名称

光学分度头电感测微仪

刻度值

6″

仪器测量范围

360°±30μm

被测工件直径

Φ22mm

公差等级

8级

圆度误差

9μm

电脑处理结果

2.78μm

测量数据记录

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

度数（°）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

△r

0

0.8

0.9

0.2

1.0

1.0

1.4

1.3

1.5

1.5

2.7

2.7

3.0

3.1

2.6

3.5

3.5

3.7

序号

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

31

33

34

35

36

度数

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

△r

3.9

3.9

3.9

3.7

4.2

4.0

3.5

3.3

3.7

3.7

2.9

3.3

3.1

3.0

2.8

2.7

2.5

1.8

每小格为0.3μm

实验四准直仪测量直线度

一、实验目的

1、了解准直仪测量直线度误差的测量原理；

2、掌握准直仪测量直线度误差的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

图自准直仪测量直线度

二、实验原理

1、自准直仪的测量原理

自准直仪实际上是一台装了目镜的平行光管。

若再平行光管物镜前面放一反射镜，则从物镜出来的平行光，经反射镜反射回来，进入物镜，仍能在分划板所在的位置成像，这种现象就是自准直。

若反射镜的反射面严格垂直于入射光束，即反射光束与入射光束平行重合，那么十字线及其倒像也是重合的。

若反射镜于垂直位置转动α角，则从反射镜反射回来的平行光束相差2α角，十字线与其倒像之间将错开距离为：

t≈2fα

2、直线度误差的评定方法

在形状误差中，直线度误差是最容易按最小条件来评定的项目。

在给定的平面内，由两平行直线包容被测的实际直线，形成三点接触。

三个接触点构成“高-低-高”或“低-高-低”。

任何不同于此两平行包容直线方向的直线，不是穿过被测实际直线不符合包容要求。

三、测量步骤

用自准直仪测量。

测量前，将自准直仪的主题安置在被测件外侧较近的基座上，测量时，将反射镜放在靠近一起主体的位置，并使反射镜面垂直正对仪器物镜的光轴，使从仪器目镜中能看到由反射镜反射回来的十字线像，并位于目镜视场的中央位置。

将桥板放在被测直线的一段，开始测量，几下读数。

然后沿被测直线移动桥板，使前支承准确地移到第一测位0-1的后支承位置“1”上，记下第二个读数，此读数即为位置“2”相对“1”以光轴为基准理想直线的倾角，依次将桥板放在0-1、1-2、2-3……各段上进行同样的前后衔接测量，几下各点的读数。

四、数据记录与处理

准直仪测量直线度

序号n

0

1

2

3

4

5

6

7

各点读数ai

0

0

+3

+5

+1

-3

0

-2

累积值

0

0

+3

+8

+9

+6

+6

+4

转移量

0

0.57

1.14

1.71

2.28

2.85

3.42

4

各点直线度（s）

0

-0.57

1.86

6.29

6.72

3.25

2.58

0

各点直线度（μm）

0

-0.28

0.93

3.15

3.36

1.63

1.29

0

∴该被测大理石导轨直线度合格（3.5μm<6μm）。

实验五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、掌握立式光学计的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出处理结果。

二、实验原理

立式光学计由底座、立柱、横臂、光学计管和工作台等几部分组成。

测量时，被测件放在测杆和工作台之间，测杆有一压力压向被测件，这就是测量力，一般约2N。

在光学计管的下部有测杆提升杠杆，用其可以把测杆提升。

立式光学计上配有平面工作台、筋形工作台和球面工作台。

三、实验步骤

1、选好测帽。

直径小于10mm的用平面测帽，直径大于10mm的可用球面测帽。

2、按被测塞规的尺寸选用合适的量块。

3、检查工作台与测杆是否垂直。

4、将量块之余工作台上，并使测杆大致对准量块的中心。

5、调整仪器零位。

6、按压测杆提升杠杆，取下量块，换上被测件进行测量。

四、数据记录与处理

被测工件为通规（T），H7，30mm

2

4

3

4

3

4

单位：

μm

∵第一点为30.002mm

落在公差范围30.0022mm-30.0046mm之外

∴此通规不合格。

实验六垂直度误差的测量

一、实验目的

1、了解垂直度误差的测量原理；

2、掌握垂直度误差的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

图光隙法测量垂直度

二、实验原理及步骤

用光隙法测量，简单快捷，而且能保证一定的测量精度。

测量时，将被测件和圆柱角尺放在平板上，被测件的基准实际要素和圆柱角尺的短工作面贴合，使圆柱角尺的工作素线与与被测实际表面对正并轻轻接触，观察光隙部位，取其中最大的光隙f作为被测零件的垂直度误差值，用塞尺进行测量。

此法适用于被测面较小的零件。

三、数据记录

根据上图所示装置测量工件某一垂直度为0.25（即0.25的塞尺刚好能通过其最大间隙）。

实验七用电动轮廓仪测量表面粗糙度

一、实验目的

1、了解电动轮廓仪的结构及其工作原理；

2、掌握用电动轮廓仪测量零件表面粗糙度的方法；

3、理解所有实验数据含义。

二、实验原理

本实验所用的是典型的电感触针式粗糙度测量仪，又称为电动轮廓仪。

触针和定位块在驱动装置的驱动下在工件表面上滑行，触针随着粗糙度表面的起伏而上下移动，而与触针相连的杠杆的另一端的磁芯也随之运动。

它经载波放大器放大后，输入相敏整流器，再经过A/D模数转换，将电压量转变为数字量，由单片微机系统进行数据处理。

将处理结果显示出来。

三、实验步骤

1、将传感器插入驱动装置，再将驱动装置装在升降机构上；

2、插上电源；

3、将P/M处于P状态；

4、输入公差界限，最后按ON确认；

5、确定行程长度Lt和取样长度Lc；

6、测量；

7、测量结束后，要知Rz、Ry的值，反复按R键。

四、数据记录和处理

Ra=0.35

Rz老（5高点、5低点）=1.96

Ry老（Rz新）=2.79

实验八标准样块比较法测量表面粗糙度

一、实验目的

1、了解标准样块比较法测量表面粗糙度的原理；

2、了解标准样块比较法测量表面粗糙度的方法。

二、实验原理

比较法直接目测：

Ra>2.5；

用放大镜：

Ra>0.32～0.5；

　以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定；

　用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致；

样块比较法简单易行，适合在工厂等生产现场使用。

三、实验方法

以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定；

　用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致。

实验九螺距的测量

一、实验目的

1、了解螺纹螺距的测量原理；

2、掌握螺纹螺距的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

二、实验原理和步骤

螺距是指与螺纹轴线平行方向上相邻两牙平行侧面间的距离。

测量时把牙型的某一部分，调在目镜的视野内，旋转目镜分划板使米字刻线其中一条垂直虚刻线与牙廓一边重合，记录纵向读数。

又一次旋转纵向鼓轮，使目镜这条虚刻线跨过5齿与对应牙廓边同样重合，这样记录纵向鼓轮第二个读数，两次读数的差值为相隔5个螺距的实际长度。

由于安装误差，会使工件轴线与工作台纵向移动轨迹不重合，从而产生螺距测量误差。

为了消除螺纹轴线不平行所引起的系统误差，应分别测出5P右和5P左，取其平均值作为实际数值5P实。

三、数据记录与处理

测螺距方向

第一次

第二次

差值

左牙廓边

18.97

14.98

3.99

右牙廓边

13.37

18.37

5.00

5*P实

4.69

P

0.938

所以，螺纹螺距为0.983mm。

实验十螺纹中径的测量

一、实验目的

1、了解螺纹中径的测量原理；

2、掌握螺纹中径的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

二、实验原理和步骤

螺纹中径d2是将螺纹截成牙凸起宽和牙沟沟槽宽相等，且和螺纹轴线同心的假想圆柱直径。

调整目镜中心米字线虚线与呈现在视场中的螺纹牙廓重合，这样固定纵向鼓轮，记录横向鼓轮的读数，在测量第二个数之前首先将显微镜立柱向原反方向倾斜一个升角，再旋转横向鼓轮，使目镜的米字虚线又和螺纹对面相对应的牙廓影像重合，记录横向第二个读数，两次横向的读数之差即为螺纹中径数值。

同样与测量螺距一样。

为了消除工件安装误差，分别测出螺纹牙型两侧的d2，然后取平均值作为实际中径数值。

三、数据记录与处理

中径测量方向

上方数值

下方数值

差值

左侧

4.50

20.00

15.5

右侧

20.00

4.72

15.28

平均值

15.39

所以，中径值为15.39mm。

实验十一螺纹牙型半角的测量

一、实验目的

1、了解螺纹牙型半角的测量原理；

2、掌握螺纹牙型半角的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

二、实验原理及步骤

牙型半角是指从牙型牙尖向螺纹轴线作垂线与牙型侧边的夹角。

调整目镜中米字虚刻线与牙廓影像重合，可直接在仪器的角度目镜里面读出来该牙型半角。

同样也是为了消除工件安装误差，需要分别测出四个点，再相应取平均值算出α/2左和α/2右。

三、数据处理

α/2I=28°8′α/2II=28°39′（331°21′）

α/2III=29°26′α/2IV=28°40′（331°20′）

∴α/2左=（α/2I+α/2IV）/2=28°24′

α/2右=（α/2III+α/2IV）/2=29°2′30″

实验十二万能角尺的使用

一、实验目的

1、了解I型角度规的测量原理；

2、掌握I型角度规的测量方法。

二、实验原理

1、角度规用于测量各种零件、样板的内外角度。

l型角度规测量范围是0-320°，分度值为2′。

主尺上有120个分度。

2、l型角度规的读数原理：

主尺的分度每格等于1°，游标的分度方法是将主尺29个格的一段弧分为30个格，则

游标每格=29°/30°=58′

主尺一格与游标一格之差为

1°-58′=2′

所以l型角度规的分度值是2′。

三、实验方法

1、测量0°-50°之间角度

角尺和直尺全都装上，产品的被测部位放在基尺各直尺的测量面之间进行测量。

2、测量50°-140°之间角度

可把角尺卸掉，把直尺装上去，使它与扇形板连在一起。

工件的被测部位放在基尺和直尺的测量面之间进行测量。

也可以不拆下角尺，只把直尺和卡块卸掉，再把角尺拉到下边来，直到角尺短边与长边的交线和基尺的尖棱对齐为止。

把工件的被测部位放在基尺和角尺短边的测量面之间进行测量

3、测量140°-230°之间角度

把直尺和卡块卸掉，只装角尺，但要把角尺推上去，直到角尺短边与长边的交线和基尺的尖棱对齐为止。

把工件的被测部位放在基尺和角尺短边的测量面之间进行测量。

4、测量230°-320°之间角度

把角尺、直尺和卡块全部卸掉，只留下扇形板和主尺（带基尺）。

把产品的被测部位放在基尺和扇形板测量面之间进行测量。

实验十三测量齿轮的模数

一、实验目的

1、了解齿轮模数的测量原理；

2、掌握齿轮模数的测量方法；

3、能够对测量数据进行正确的处理和分析，并得出结论。

二、实验原理

由学过的“机械原理”课程，我们知道，标准齿轮有

d1=m*z

da=m（z+2*h）

因此我们需要测出齿轮的顶径da，又知道齿数z，即可算出其模数m。

三、实验方法

首先数出该被测齿轮的齿数z。

若齿轮齿数z为偶数，则根据其对称性，可直接用游标卡尺进行测量顶径da，采用三次测量取平均值的方法即可。

而对于齿轮齿数z为奇数时，由于没有对称性，我们需要先用游标卡尺测出齿轮的孔径，然后加上2倍的孔壁到齿顶的距离，得到顶径da。

最后，对