公差测量实验指导书

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实验守则

1. 上课前学生必须对实验内容进行充分地预习,并写出预习报告。净指导教师检查合

格后,方可进行试验。

2. 必须爱护仪器设备,遵守操作规程,严禁乱动、乱拆。如有损坏、丢失,必须立即

报告指导教师,由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者,需按规定进行赔偿!

3. 实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑等。除实验必须的讲义、记录纸和文

具外,个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室内不得大声喧哗,注意保持肃静!

4. 实验完毕后,需先经指导教师审核数据并签字,然后再将仪器设备按原样整理完毕,

搞好实验室卫生,经指导教师许可后方可离去。

5. 学生必须认真写好实验报告,在规定的时间内交给老师评阅。批阅后的实验报告由

学院档案室统一保管,并将成绩计入该课程的考核成绩中。

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实验1 尺寸误差测量

实验1.1 演示实验

实验1.1.1立式光学计测外径

1 目的要求

① 掌握外径比较测量的原理

② 了解立式光学计的结构,调整和使用方法。

③ 了解量块的正确使用与维护方法。

④ 理解计量器具与测量方法常用术语的实际含义

2 测量原理:

用立式光学计测量外径,一般是按比较测量的方法进行的,即先将量块组放在仪器的测头与工作台面之间,以量块尺寸调整仪器上的指示表到达零位,再将工件放在测头与工作台面之间,从指示表上读出指针对零位的偏移量,即工件外径对量块尺寸的差值?L,则被测工件的外径为

图1.1立式光学计外形 1—底座 2—立柱 3—横臂升降螺母 4,11,12—紧固螺钉 5—横臂 6—直角光管7—上下 偏差调整螺钉 8—目镜 9—反光镜 10—零位微调螺钉 13—偏心手轮 14—测头 15—拨叉 16—工作台 17—工作台调整螺钉 x?L??L。

3 仪器简介:

立式光学计亦称立式光学比较仪,如图1.1所示,它由底座1,立柱2、横臂5、直角光管6和工作台16等部分组成。

4 操作步骤:

① 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。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,则应选用刀口形测头。

② 按被测零件的基本尺寸组合量块组。

2

③调整仪器零位

将量块组置于仪器工作台16的中心,并使测头14对准量块组的上测量面的中心。调节零位,步骤如下:

1) 粗调节 松开横臂5上的紧固螺钉4,转动调节螺母3,使横臂缓慢下降,直到测头与量块的测量面接触,而在视场中能看到刻线尺的象时,则将螺钉4扭紧。

2) 细调节:松开紧固螺钉12,转动手轮13,使在目镜中看到的象与指示线接近(见图1.2a), 然后拧

图1.2光学计的零位调整 紧螺钉12。

3) 微调节 转动微调螺钉10,使刻线尺的零刻线的影象与?指示线重合(图1.2b),然后按下拨叉15数次,使零位稳定。

4) 检查零位 按下拨叉15,抬起测头14,推出量块组,再推进量块组,放下测头,再微旋螺钉10,使零线影象与指示线再次重合。

5)检查示值 按动拨叉三次,若零线影象变动不超过1/10格,则表示光学计的示值稳定可用。

④ 按图1.3分别测量零件上六个部位处的直径。测量时,将被测零件放在工作台上,在测头下慢慢滚过,读出刻线象偏离指示线的最大值 (估读1/10格),即为被测零件的实际偏差。

⑤根据零件图计算零件直径的极限尺寸,根据测量结果和表1-1所示安全裕度判断零件的合格性。

图1.3测量部位 5 思考题

① 用立式光学计测量零件属于什么测量方法?绝对测量与相对测量各有何特点? ② 什么是分度值、刻线间距?它们与放大倍数的关系如何?

3

③ 仪器的测量范围和刻线尺的示值范围有何不同? ④ 仪器工作台对测杆轴线的垂直度如何调节?

表1-1 安全裕度 (摘自GB3177-82) 工件公差 T (μm) 大于 9 18 32 58 100 180 至 18 32 58 100 180 320 安全裕度 A(μm) 1 2 3 6 10 18

实验1.2 动手实验

实验1.2.1 游标卡尺测内外径

1 目的要求

① 掌握游标卡尺测量的原理

② 了解游标卡尺的结构,学会用游标卡尺测量内、外径的方法

2 测量原理

游标卡尺采用直接测量的方法进行,测量示值即为被测尺寸。测量内径与测量外径的方法相同,是以量爪相对的两个测量面与工件表面接触,通过主尺及游标尺读出被测值。

3 游标卡尺简介

图1.4为游标卡尺结构示意图,卡尺由定尺、动尺、锁

紧螺钉、内、外量爪五部分组成,测量范围有120、150、200?mm等几种规格,精度有0.02mm 、0.05和mm和0.1mm。长测爪用于测量外径,短测爪用于测量内径。精度为0.02mm

的游标卡尺,其测量原理为定尺在50mm标准长度内以1mm的间距等距刻上50条线,动尺在49mm标准长度内以0.98mm的间距等距刻上50线,动尺与定尺刻线间距相差0.02mm。测量时动尺零刻线前的定尺示值为被测尺寸的整数值,动尺与定尺刻线对齐处的动尺示值为被测尺寸的小数值。

图1.4 卡尺 4 操作步骤

4

① 右手拇指和食指夹住动尺,其余三指与手掌握住定尺,左手拇指与食指夹住定尺左端。测量时用右手带动动尺与被测零件接触,通过右手控制测量力的大小,测量力以卡尺测爪与零件可靠接触为准。

② 检查零点读数 用棉花浸汽油将尺的测量面擦净后,将两测量面合拢检查零点读数应为零,否则记下零点示值误差,取其负值作为校正值。

③ 将工件表面擦净后测量图1.5所示阶梯轴的四段外径,每个外径测一个截面,每截面测3次,取3次测量的均值作为测量结果。

φ6.32×45°O.80.80.836等分0.8 00.03φ30- 00.03φ50-0.8 00.03φ25-φ13.2145,98502.5×45°2×455020050 00.03φ30- 图 1.5 阶梯轴零件图

φ60φ60φ7050501.6501.61.6φφ504.07-00.0-④ 测量图1.6所示3个轴套的内孔,每孔测量两个截面,每截面测3次,取3次测量的均值作为测量结果。

⑤ 将测量结果依次填入实验报告并与图纸标注尺寸对比,判断零件是否合格。 ⑥ 根据测量结果判断对应孔轴的配合性质,将孔轴装配检验测量结果是否正确。

5 思考题

5

φ2541.02+00.0+3041.02+00.0+ 图1.6 轴套零件图

① 试分析用游标卡尺测量轴径和孔径有哪些测量误差?

实验1.2.2 千分尺测外径

1 目的与要求

① 掌握千分尺测量的原理

② 了解千分尺的结构,学会用千分尺测量外径的方法

2 测量原理

千分尺是利用螺旋的转角位移与直线位移成比例的原理读数的。固定套管上横刻线的上下面刻有两排刻线,同一排的刻线间距为1mm,上下两刻线错开0.5mm,即与测微螺杆的螺距相等。刻度筒上刻有50个等分刻度。刻度筒转一周,螺杆的轴向位移为0.5mm,刻度筒转一格,螺杆的轴向位移为0.5mm/50=0.01mm,即千分尺的分度值。因此,在读数时,先从固定套管的上下两排刻线读出整数毫米与0.5mm,再从刻度筒上读出0.5mm以下的读数,读数相加得所测尺寸。

3 千分尺简介

如图1.7所示,外径千分尺由手持尺架1、旋转刻度筒6、测微螺杆4、棘轮10、棘爪9、恒力旋钮11等组成。

4 操作步骤

① 左手握住手持尺架,右手旋转刻度套筒使两测头间的距离略大于被测尺寸,移动千分尺至测量点并使两测头与零件轻微接触,旋转恒力旋钮使测头与零件可靠接触。

② 检查零点读数 用棉花浸汽油将尺的测量面擦净后,

将两测量面合拢或使用块规检查零点读数应为零,否则记下零点示值误差,取其负值作为校正值。

③ 将工件表面擦净后测量图1.5所示阶梯轴的四段外径,每个外径测一个截面,每截面测3次,取3次测量的均值作为测量结果。

④ 将测量结果依次填入实验报告并与图纸标注尺寸对比,判断零件是否合格。

图1.7 千分尺 5 思考题

① 试分析用游标卡尺测量轴径有哪些测量误差?

② 用千分尺与游标卡尺测外径,从测量原理上讲有何异同?

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实验1.2.3 内径指示表测内径

1 目的要求

① 掌握内径比较测量的原理

② 了解内径指示表的结构,学会用内径指示表测量内径的方法

2 测量原理

用内径指示表测量内径,是采用比较测量的方法进行的。测量内径与测量外径的比较方法略有不同,要将量块组装在量块夹子中,通过卡脚形成内尺寸L,再用它来调准内径指示表的指针到达零位,然后用内径指示表去测量孔径。从指示表上读出的指针偏移量,即为被测孔径量块尺寸之差值?L,则被测孔径为x?L??L 。

3 仪器简介

图1.8所示的内径指示表是两点式,它与孔壁接触的是固定测头1和活动测头2,活动测头向里位移,通过等臂直角杠杆3,推动挺杆4向上,压缩弹簧5,并推转指示表9的指针顺时针回转,弹簧反力使活动测头向外,对孔壁产生测力。在活动测头2的两侧有定心板6,它在两只弹簧7的作用下,对称地压靠在孔壁上,以保证两测头与孔壁接触的两点落在横截面的直径上。仪器附有一组长短不同的固定测头,可更换使用,以测量各种大小不同的孔径。内径指示表的测量范围有6~10,10~18,18~50,50~100,?mm几种规格。指示

图1.8 内径指示表结构 1—固定测头 2—活动测头 3—等臂直角杠杆 4—挺杆 5、7—弹簧 6—定心板 8—隔热手柄 9—指示表 表采用钟表型百分表,其示值范围有3、5和10mm。

4 操作步骤

① 根据被测孔径的基本尺寸L组合量块,将量块组和专用卡脚5一起放入量块夹4内夹紧,构成标准内尺寸卡规。

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② 根据被测孔径尺寸,选择合适的固定测头1,拧入内径指示表的螺孔中,扳紧螺母7。

③ 用标准内尺寸卡规调准指示表零位,一手握隔热手柄8,另一手将活动测头2压入,使两测头的距离小于量块组尺寸后,放入两卡脚5之间,让两测头与卡脚两平面接触,摆动内径指示表,当指针顺时针回转到转折点(读数最小)时,表示内径指示表测头与卡脚接触的两个点的连线与卡脚平面垂直,此时,两接触点间的距离等于量块尺寸。转动指示表9的滚花环,使刻度盘的零位转到指针的转折点处。再摆动内径指示表,转动滚花环,如此反复几次,直到指针准确地在刻度盘的零位处转折为止。

④ 测量图1.6所示3个轴套的内孔,每孔测量两

图1.9 用内径指示表测量孔径 a调准零位 b测量孔径 1固定测头 2活动测头 3量块组 4量块夹子 5卡脚 6定心板7固定测头锁紧螺母 8隔热手柄 9指示表 个截面,每截面测3次,取3次测量的均值作为测量结果。测量孔径时手握隔热手柄,将内径指示表伸入孔中,先伸进定心板和活动测头,再伸进固定测头。当测头达到指定的测量部位时,按图上箭头方向摆动内径指示表,记下指针顺时针回转到转折点时的读数,此时表示两测头与孔壁接触在直径上。若读数取偏离零位的格值,乘上指示表的分度值,即为被测孔径的实际偏差。要注意:按顺时针方向超过零点的读数是负值,因为此时,孔径小于量块尺寸,活动测头缩入。将实际偏差加上量块尺寸,得被测孔径的实际尺寸。

⑤ 按图1.9b测三个横截面上的直径,每个界面测两个大致相互垂直方向的孔径x,用以代表孔的各处尺寸。

⑥ 将测量结果依次填入实验报告并与图纸标注尺寸对比,判断零件是否合格。 ⑦ 根据测量结果及千分尺测轴径的结果,判断对应孔轴的配合性质,将孔轴装配起来并检验测量结果是否正确。

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5 思考题

① 试分析用内径指示表测量孔径有哪些测量误差?

② 用内径指示表与游标卡尺测量孔径,从测量方法上讲有何异同?产生测量值偏差的原因是什么?

实验2 形状误差测量

实验2.1 演示实验

实验2.1.1 框式水平仪测量直线度误差

1目的与要求

① 了解框式水平仪的结构原理及操作方法。 ② 掌握测量导轨直线度误差的原理及数据处理方法。

2测量原理

测量导轨直线度误差一般是采用水平仪,以水平线来模拟理想直线,与导轨面进行比较。一般采用节距法测量,其方法为将水平仪按图2.1的方式依次首尾相接放置在导轨上,分别读取水平仪在各个位置的示值,第一个位置的示值表示第1点相对第0点的高度差,根据全部示值可绘出由7条线段组成的折线,则包容此折线的两条距离最短的平行线之间的距离为此导轨的直线度误差。

2 仪器简介

水平仪一般是用于测量水平面或垂直面上的微小角度。水平仪(除电感水平仪外)的基本元件是水准器,它是个封闭的玻璃管,内装乙醚或酒精。 管内留有一定长度的气泡。在管的外壁刻有间距为2mm的刻线,管的内壁成一定曲率的圆弧,不论把水平仪放到什么位置,管内液面总要保持水平。即气泡总是向高处移动,移过的格数与倾斜角成正比,如图2.2 (a))所示。例如分度值为0.02mm/m的水平仪,每移一个刻度、表示在一米长度上高度变化为0.02mm(角度为0.00114°)。水平仪一般为条形和框形两种,本次实验所用水平仪如图2.2(b)所示,其宽、高尺寸为200×200、分度值为0.02mm/

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图2.1 图2.2 m。由于其工作长度为200mm,则该仪器格值为:

A? 3 操作步骤

i0.02?200??200?0.004?m 1000.1000① 将水平仪放在导轨各个位置上观察,检查导轨面相对水平面倾斜的角度是否超出仪器的示值范围,若超出仪船的示值范围,就需对导轨面进行调整,最好调整到接近水平位置。以便减小示值误差的影响及简化数据处理。

② 按水平仪跨距l=200mm等分被测导轨和基准导轨为若干节距,并作记号。从导轨的一端到另一端逐节测量,分别记下测量读数值。可重复几次,取每节距读数的平均值,以提高测量精度。

③ 测量前,导轨面和水平仪工作面要擦拭干净方可使用。 ④ 从导轨一端到另一端逐节距测量时,应注意桥板前后重合。 ⑤ 测量时,必须待气泡静止后方可读数,否则会带来读数误差。 ⑥ 按图2.1所示分别测量被测导轨面,读数填入实验报告,反复测3次。 ⑦ 按累计值作折线图及包容折线的距离最短的两条平行线,测量两条平行线间的距离。

5 思考题

① 为什么要根据累计值作图?

② 用节距法测量导轨,若导轨分成8段,测点应是几个,为什么? ③ 在所画误差图形上,为什么要按平行线垂直方向取值?

实验2.1.2 分度头测量圆度误差

1实验目的

① 了解分度头的工作原理。

② 掌握在分度头上测量圆度误差的方法及圆度误差判断方法。

2仪器简介

分度头由手轮、传动机构、转轴和卡盘组成,实验中所用分度头的分度值为5',手

轮转动带动主轴和零件一齐转动,实现分度。

3实验步骤

① 将被测零件装在光学分度头上,并将指示表的测头靠在零件上,前后移动指示表,使其测头与零件最高点相接触(即指针的转折点位置),

② 将分度头外面的活动度盘转至0?,记下指示表上的读数。

③ 转动手轮,注视活动度盘,使分度头每转过30o,就由指示表上读取一个数值。测完一周,共记下12次读数。按下述数据处理方法求该截面轮廓的圆度误差。测量若干截面轮廓的圆度误差,取其中最大值作为该圆柱面的圆度误差f0,若f0 小于或等于圆

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度公差t0,则此项指标合格。

4 数据处理

上述用指示表测量圆周12等分处轴的半径差是表示以中心孔为圆心的极坐标轮廓,评定圆度误差时,需要确定理想圆的圆心,其方法有四种:最小区域圆法、最小二乘法、最小外接圆法和最大内接圆法。本实验采用最小区域法。

最小区域是指包容实际轮廓的两个半径差为最小的同心圆,包容时至少有四个实测点内外相间地在两个圆周上。确定圆度误差的方法如下:

① 将所测各读数都减去读数中的最小值,使相对读数全为正值;按适当比例放大后,用红笔将各数值依次标记在极坐标纸上,如图2.3所示。

② 将透明的同心圆模板覆盖在极坐标图上,并在图上移动,使某两个同心圆包容所标记的各个点,而且此两圆之间距离为最小。此时,至少有四个点顺序交替地落在此两圆的圆周上(内—外—内—外),如图中a、c两点同在内接圆2上,b、d两点同在外接圆5上,其余各点均被包容在此两圆之 间,则此两圆为最小区域圆,圆心在O点。两圆之间距离为3格,

假设每格标定值代表2?m,则圆度误差为6?m。

③ 用圆规以O点为中心,画出两个包容各实测点的最小区域圆,量出此两圆的半径差,除以图形的放大倍数,也可确定圆度误差。

若将指示表改换为电感测头并连接到汁算机上,圆度误差值可直接由计算机显示或打印出来。

图2.3 4 思考题

① 分析测量结果中除圆度误差外还可能包含何种误差。

实验2.1.3 平面度检查仪测量平面度误差

1目的与要求

① 了解合像水平仪的结构原理及操作方法。 ② 掌握测量导轨直线度误差的原理及数据处理方法。

2测量原理

测量平面度误差一般是采用合像水平仪,通过测量平面内若干条直线的直线度误差综合判断平面度误差。其测量原理为以标准平面来模拟基准平面,与基准平面进行比较测量被侧平面的平面度误差。测量方法为将被测平面按桥板跨距等分成若干方格,采用

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图2.4 合像水平仪测量直线度示意图 节距法测量一条直线上各节点的高度差。将桥板依次放在直线各段上,如图2.4所示,测出每条直线上相临两节点反射光线相对理想光线的倾角?,再转换成节点之间的相对高度差。依次测量同方向的全部直线上的节点后再沿垂直方向测量第一条直线上各节点的高度差,由此可计算出所有节点相对(0,0)节点的高度差。按最小条件找出包容轮廓面的两个理想平面,两理想平面间的距离即为平面度误差

2 仪器简介

水平仪一般由光源、反射光接收器和反光镜组成,用于测量反光镜偏离铅垂面的微小角度。当平面内的被测直线在测量方向有微小高度差时,反射光线与光源光线在垂直方向有一微小夹角,在光线接收器上产生高度差,通过此高度差即可计算出放置反光镜的桥板在水平面内的倾斜角度,根据桥板长度即可算出桥板横跨的两个节点间的高度差。

3 操作步骤

① 将反射镜桥板放在被侧平面各个位置上观察,检查平面相对基准平面倾斜的角度是否超出仪器的示值范围,若超出仪船的示值范围,就需对被测平面进行调整,最好调整到接近基准平面位置。以便减小示值误差的影响及简化数据处理。

② 按桥板跨距l=200mm按垂直方向等分被测平面为若干边长为节距的方格,并作记号。从平面的一角沿某一方向从一端到另一端逐节测量,分别记下测量读数值。再依次测量直至测完所有直线。然后测量垂直方向各起点组成的直线各节点的高度差。可重复几次,取每节距读数的平均值为测量值,以提高测量精度。

③ 测量前,平面和反射镜桥板工作面要擦拭干净方可使用。 ④ 从导轨一端到另一端逐节距测量时,应注意桥板前后重合 ⑤ 测量时,必须待反射光稳定后方可读数。

⑥ 将测量数据填入实验报告,各节点高度值的应以类积值计算。

5 思考题

① 为什么要根据累计值计算平面度误差?

② 简述(3,3)节点与(1,1)节点高度差的计算过程。 ③ 测量时怎样消除基准平面的平面度误差? ④ 简述按最小条件法寻找理想平面的过程。

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实验2.2 动手实验

实验2.2.1 百分表测量平面度误差

1目的与要求

① 了解平板测量方法;

② 掌握平板测量的评定方法及数据处理方法。

2 测量原理

测量平板的平面度误差主要方法有:用标准平板模拟基准平面,用指示表进行测量,

如图2.5所示。标准平板精度较高,一般为0级或1级。对中、大型平板通常用水评仪或自准直仪进行测量,可按一定的布线方式.测量若干直线上的各点,再经适当的数据处理,统一为对某一测量基准平面的坐标值,不管用何种方法,测量前都先在被测平面度上画方格线(图2.5),并按所画线进行测量。

测量所得数据是对测量基准而言的,为了评定平面度误差的误差值,还需进行坐标变换,以便将测得值转换为与评定方法相应的评定基准的坐标值。

图2.5 3 实验步骤

本实验是用标准平板作为测量基准,用指示表测量小型平板(图2.5)。

① 如图2.5所示,将被测平板沿纵横方向画好网格,本例中为测量9个点,四周边缘留10mm,然后将被测平板放在基准平台上,按画线交点位置,移动千分表架,记下各点读数并填入表中。

② 由测得的各点示值处理数据,求解平面度误差值。

4 平面度误差的评定方法 ① 按最小条件评定

参看图2.6,由两平行平面包容实际被测表面时,实际被测表面上应至少有三至四点分别与这两个平行平面接触,且满足下列条件之一。此时这两个包容平面之间的区域称为最小包容区域。最小包容区域的宽度即为符合最小条件的平面度误差值。 a. 三角形准则:有三点与一个包容平面接触,有一点与另一个包容平面接触,且该点的投影能落在上述三点连成的三角形内(图2.6a)。

b. 交叉准则:至少各有两点分别与两平行平面接触,且分别由相应两点连成的两条直线在空间呈交叉状态(图2.6(b))。

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c. 直线准则:有两点与一个包容平面接触,有一点与另一个包容平面接触,且该点的投影能落在上述两点的连线上(图2.8(c))。 ② 按对角线平面法评定

用通过实际被测表面的一条对角线且用平行于另一条对角线的平面作为评定基准,

图 2.6 最小包容区域的判断 ○高级点 □低极点 以各测点对此评定基准的偏离值中的最大偏离值与最小偏离值之差作为平面度误差值。测点在对角线平面上方时,偏离值为正值。测点在对角线平面下方时,偏离值为负值。 ③ 按三远点平面法评定

用实际被测表面上相距最远的三个点建立的平面作为评定基准,以各测点对此评定基准的偏离值中的最大偏离值与最小偏离值之差作为平面度误差值。测点在三远点平面上方时,偏离值为正值。测点在三远点平面下方时,偏离值为负值.

5 思考题

测量基准和评定基准是如何确定的,能否采用评定基准进行测量?

实验2.2.2 摆差测定仪测量跳动误差

1 实驻目的

① 掌握径向圆跳动、径向全跳动和端面圆跳动的测量方法。

② 理解圆跳动、全跳动的实际含义。

2 仪器简介

摆差测定仪主要由百分表、悬臂、支柱、底座和顶尖座组成,仪器外观及测量示意如图2.7所示。

图2.7中各零部件名称、代号如下:底座1、滑板2、调整滑板手轮3、顶尖座固定螺钉4、顶尖固定螺钉5、顶尖座6、调整悬臂升降螺母7、回转盘8、提升百分表搬手9和百分表10。

图2.7 14

3 实验步骤与数据处理

本实验的被测工件是以中心孔为基准的轴类零件如图2.8所示。 ① 径向圆跳动误差的测量

测量时,首先将轴类零件安装在两顶尖间,使被测工件能自由转动且没有轴向窜动。调整悬臂升降螺母至千分表以一定压力接触零件径向表面后,将零件绕其基准轴线旋转一周,若此时百分表的最大读数和最小读数分别为amax和amin时,则该横截面内的径向圆跳动误差为:

f??amax?amin

同法测量n个横截面上的径向圆跳动,选取其中最大者既为该零件的径向端面圆跳动误差。

② 端面圆跳动误差的测量

零件支承方法与测径向跳动相同,只是测头通过附件(用万能量具时,百分表测头与零件端面直接接触)与端面接触在给定的直径位置上。零件绕其基准轴线旋转一周,这时百分表的最大读数和最小读数之差为该零件的端面圆跳动误差f?。

若被测端面直径较大,可根据具体情况,在不同直径的几个轴向位置上测量端面圆跳动值,取其中的最大值作为测量结果。

③ 径向全跳动误差的测量:

径向全跳动的测量方法与径向圆跳动的测量方法类似,但是在测量过程中,被测零件应连续回转,且指示表沿基准轴线方向移动(或让零件移动),则指示表的最大读数差即为径向全跳动f??。

图2—8 跳动测量示意图 4 思考题

① 径向圆跳动测量能否代替同轴度误差测量?能否代替圆度误差测量? ② 端面圆跳动能否完整反映出端面对基准轴线的垂直度误差?

实验2.2.3 摆差测定仪测量园度误差

1实验目的

① 了解圆度误差的测量原理。

② 掌握在摆差测定仪上测量圆度误差的方法及圆度误差判断方法。

2仪器简介

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根据图3.18,计算量块高度H的公式为:

H=Lsinα

选取合适的量块组成所需高度。 ② 安放工件

将量块组垫在正玄尺的一圆柱下面,将园锥体如图3.18所示那样放在正玄尺工作面上,并设法固定之。

③ 测量锥角偏差

用指示表测量园锥体上素线对平板的高度差,假设上素线的直线度误差很小,可测量离园锥体两端约2mm处的两点的高度。调整指示表的位置,使测头与园锥体上素线接触,并将表针预压半圈。测量每点高度时,要前后移动表架,计下最大读数M1和M2,再用钢尺量出两点的距离l,按下式计算园锥角的实际偏差:

???M1?M2?2?100 l式中 △α—园锥角的实际偏差 (”)

转动被测圆锥,用同样方法测量计算各锥角的实际偏差,取其中最大值为测量结果。

④ 判断合格性

若被测园锥体锥角的实际偏差在极限偏差范围内,则可判断实际锥角为合格。

4 思考题

① 用正玄尺测量园锥体锥角时,为什么可用精度很低的钢尺测量两测量点的距离?

② 用正玄尺测量园锥体锥角时,有哪些测量误差?

实验4 齿轮和螺纹误差测量

实验4.1 演示实验

实验4.1.1 齿轮双面啮合测量

1 目的与要求

① 学会用齿轮双啮仪测量径向综合误差。

② 了解径向综合误差和一齿径向综合误差的评定和成因。

2 测量原理

齿轮双面啮合测量是用一理想精确的测量齿轮与被测齿轮双面啮合传动,以双啮中心距的变动量来评定齿轮的质量。如图4.1所示,被测齿轮1与测量齿轮2分别装在固定滑板3和浮动滑板4上,受弹簧5的推力,两轮轮齿双侧齿面同时接触,已无侧隙。

31

此时两轮的中心距,叫做双啮中心距a\。它小于齿轮的安装中心距a。

由于齿轮有误差,齿轮转动后,双啮中心距就要发生变化,它迫使齿轮2及滑板4沿双

a)测量装置原理 b)双啮中心距变动曲线 1—被测齿轮 2—测量齿轮 3—固定滑板 4—浮动滑板 5—弹簧 6—指示表 7—记录仪 图4.1双面啮合测量 啮中心距的方向变动,在指示表6上指出变动量,并在记录仪7上画出变动的曲线,如图4.1b所示。从曲线图上可确定两项误差:在被测齿轮的一转内,双啮中心距的最大 变动量,称为径向综合误差?Fi\,它取曲线的最大幅度值,在被测齿轮的一齿距角360°/z内,双啮中心距变动的最大值,称为一齿径向综合误差?fi\,它取曲线上小波纹的最大幅度值。

3 仪器简介

双面啮合测量的仪器(简称双啮仪)有两类;测量模数lmm以下的齿轮和测量模数1mm以上的齿轮。图4.2为后一种仪器。被测齿轮与测量齿轮分别装在心轴3和4上,转动手轮7通过丝杠使滑板5移位,以适应不同大小的被测齿轮,达到两轮啮合。转滚花轮12通过凸轮压缩或放松弹簧,使浮动滑板11离开或进入

啮合。转动轴3上的滚花螺母,使测量齿轮与被测齿轮双面啮合转动,同时通过皮带带动记录纸圆筒旋转。齿轮转动时双啮中心距的变动推动浮动滑板、带动记录笔摆动和指

32

图4.2双啮仪 1—记录笔 2—指示表 3,4—心轴 5—固定滑板 6—扳手 7—手轮 8—底座 9—标尺 10—游标 示表指针摆动,其摆动量均放大100倍。

测量齿轮的模数与被测齿轮相同,但测量齿轮的精度一般要比被测齿轮的精度高2~3级。

双啮仪的测量范围:模数为1~10mm,中心距为50~300mm;指示表和记录仪的分度值i=0.01mm。

4 操作步骤(看图4.2)

① 将两轮的齿面擦净后套在仪器心轴上固紧。略转滚花轮12使其上的销钉朝上,则滑板11约处于浮动范围的中间位置。旋转手轮推进滑板5,使两轮双面啮合。按下扳手6,固紧滑板5。再反转滚花轮12,放松滑板11。

② 调整档块13,使指示表2的指针预转一圈。将坐标纸包紧在记录圆筒上,放下记录笔1,将笔尖调到纸面中位,并与纸接触。

③ 用铅笔在被测齿轮上做一记号。手握心轴3上的滚花螺母,顺时针方向缓慢转动,直到被测齿轮转动一周为止。同时观察指示表,记住指针示值的最大变动量。此量即为齿轮径向综合误差?Fi\。取下坐标纸,找出被测齿轮一转内,曲线的最大幅度值,即为径向综合误差?Fi\;找出被测齿轮的一个齿距角内,曲线的最大幅度值,即为一齿径向综合误差?fi\。

④ 根据齿轮的技术要求,查出径向综合公差Fi\和一齿径向综合公差fi\,

?Fi\?Fi\和?fi\?fi\判断合格性。

5误差原因分析

从曲线上可以判断:被测齿轮转一周,曲线有明显起伏一次,表明齿轮有偏心。每转一齿,曲线有骤然变化看作有基节偏差,同时亦包括齿形和齿接触线方向的误差.图4-3列出几条典型曲线。

图a.测量齿轮和被测齿轮的齿数分别是17和41,齿面磨得合乎理想;

图b.齿数等于24和32,测量齿轮没有偏心,被测齿轮的偏心等于0.03min;

图c.齿数等于33和70,两

33 图4.3双啮仪记录曲线 只齿轮的基节不一致,此外被测齿轮有偏心0.02mm;

图d.齿数等于13和24,被测齿轮的齿廓不是按工作部分的全长磨削,齿廓的粗糙引起突变,如图上尖峰。

图e.齿数为42和59,齿有倒角,没有磨过,图上指出两只齿轮均有偏心,而且基节偏差的数值都相当大。

6 思考题

① 如改变两齿轮的起始测量位置,其结果有何不同?

② 在双啮仪上测量齿轮径向综合误差与在跳动仪上测量齿圈径向跳动有何异同?

实验4.2 动手实验

实验4.2.1 三针法测量螺纹中径

1 目的与要求

① 理解三针法测量外螺纹中径的原理。

② 学会千分尺的使用方法。

2 测量原理

用三针法测量外螺中径属间接测量,其原理如图4.4所示,是将三根直径相同的量针(或称量线)或量柱分别放入螺纹直径两边的牙槽内,然后用具有两个

平行测量面的量仪测出外尺寸M,根据所测M和被测螺纹的螺距P、牙型半角a/2以及所用量针的直径d0,计算出螺纹中径d2。

图4—4用三针法测量螺纹中径 d2?M?2AC?M?2?AD?CD? AD?AO?OD?d0d0?221asin2

CD?Pactg 42????P1??ctga d2?M?d0?1?2?sina?2??2?? 34

a?30?时,d2?M?3d0?0.866P 2如果量针与螺纹的接触点E刚好位于螺纹中径处,则螺纹半角的误差将不影响测量

结果,所用的量针直径称为最佳直径,用下式计算:

d0?Pacos2,当

a?30?时,d?0.577P。 02为了简化三针的尺寸规格,工厂生产的三针尺寸是几种尺寸相近螺纹共用的标准值,不一定恰好等于所要的最佳直径。测量时要按上式计算的最佳直径从成套三针中桃选直径最接近的三针。

三针有两种结构,见图4.5,悬挂式三针是挂在架上使用,带座板式三针是套在测头上使用。

量针的制造精度有两级: 0级用于测量中径公差为4~8?m螺纹塞规,1级用于测量中径公差大于8?m的螺纹塞规或螺纹工件。

图4.5三针结构形式 a)悬挂式b)带座板式 3 仪器简介

测量外尺寸M的量仪有千分尺、杠杆千分尺,杠杆卡规,比较仪,测长仪等,根据工件的精度要求选择。本实验采用千分尺,见图4.6,千分尺的测量范围有0~25,25~50,50~75,75~100mm四种,千分尺刻度简的分度值为10?m。

图4.6 杠杆千分尺和三针安装图 1活动侧头 2测杆 3固定刻度筒 4转动刻度筒 5刻度盘 6指标 7指针 8按钮 9锁紧环 10罩盖 11尺座 12、14螺钉 13挂架 4操作步骤 (看图4.6)

(1) 准备工作

① 根据被测螺纹的大小粗估M值,选择测量范围适合的千分尺。擦净尺上测头1

35

和测杆2的端面。

② 根据被测螺纹的螺距计算量针的最佳直径从成套三针(表4-1)中选出与最佳直径最接近的三针。擦净三针的测量面,由一名同学将三针对齐被测螺纹沟槽。

表4-1 量针直径与螺纹螺距对应表

量针直径 0.118 0.172 0.232 0.291 0.343 0.402 螺纹螺距 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 量针直径 0.461 0.572 0.724 0.866 1.008 1.157 螺纹螺距 0.8 1 1.25 1.5 1.75 2 量针直径 1.441 1.732 2.020 2.311 2.866 3.468 螺纹螺距 2.5 3 3.5 4 5 6 (2) 校准与测量

千分尺有两种用法。 ① 绝对测量

测量前先要检查千分尺的零位,即旋转刻度筒4,使测头与测杆的端面接触,或在其间放一只标准规(25或50mm长),并推进测头,看刻度筒4的读数是否为零(或为25,50、75mm)。若不为零,记下误差,在测量结果终于以消除。

将被测螺纹件的牙槽擦净后,放到测头与测杆之间,再将三针插入牙槽,旋转刻度简4,使两端面与三针接触,并推进测头,略为摆动螺纹件,直到千分尺测头、三针、螺纹良好接触。读取千分尺测量值,就得实测M值。

② 相对测量

先按被测螺纹的基本中径计算外尺寸M值,选取量块组,将量块组放入千分尺的测头与测杆之间,旋转刻度筒 4,使两端面与量块组的测量面接触,读取千分尺测量值。取出量块组。

将被测螺纹的牙槽擦净后,放到测头与测杆之间,将两根量针插入测头与螺纹之间的牙槽。左手捏住,待右手将另一根量针插入测杆与螺纹之间的牙槽后旋转套筒,让测头与测杆夹住三针和螺纹,略为摆动螺纹件,直到千分尺测头、三针、螺纹良好接触。读取千分尺测量值,就得实测M值。此值与基准M值的差值即为螺纹中径误差。

(3)判断合格性

按上述方法测量螺纹件两头的尺寸,将工件转过90?,再测两头的尺寸,共测出四处的M值。用公式算出四处的螺纹中径,若它们都在极限中径之间,零件合格。

5 思考题

① 用三针法测量所得到的螺纹中径,有哪些测量误差? ② 用三针测得的中径是作用中径还是单一中径?

④ 用千分尺可作绝对测量,也可作相对测量,两种方法的区别在哪里?那种方法

的精确度高?为什么?

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实验4.2.2 齿轮齿圈径向跳动误差测量

1 目的与要求

① 学会在跳动仪上测量齿轮的齿圈径向跳动。

② 理解齿圈径向跳动的实际含义。

2 测量原理

齿圈径向跳动误差?Fr是在齿轮一转范围内,处于齿槽内或轮齿上的测头相对于齿轮轴线的最大变动量。

见图4.7 a,以齿轮基准孔的轴线为中心,转动齿轮,使齿槽在正上方,

图4.7齿圈径向跳动测量 再将球形测头(或用圆柱)插入齿槽与左右齿面接触,从千分表上读数,依次测量所有齿。将各次读数记在坐标图上,如图4.7 b所示,取最大读数与最小读数之差作为齿圈径向跳动误差。

欲使测头与齿面接触在齿高中部,测头直径dp应按下式计算;

90?mzsinzdp?

?90cos?a??z??????2xmsina?式中 dp——测头直径,[dp]单位为mm

m——模数,[m]单位为mm z——齿数

a——齿形角;[a] 单位为o; x——变位系数

目前工厂对??20?的齿轮,采用dp=1.68m计算。

3 仪器简介

测量齿圈径向跳动可用跳动检查仪,也可用万能测齿仪等具有顶针架的仪器。

图4.8为跳动检查仪。被测齿

图4.8 跳动检查仪 1—手轮 2、3—螺钉 4—螺母 5—可转测量架 6—拨杆 7—千分表 8—夹头 9—顶针 轮与心轴一起顶在左右顶针之间,两顶针装在滑板上。转动手轮1,可使滑板上之承载

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物一道左右移动。其座后立柱上套有表架,百分表7可装在架前夹头8的孔中,并靠螺钉夹紧。扳动拨杆6可使百分表放下进入齿槽或抬起退出齿槽。

跳动检查仪的测量范围,可测工件的最大直径为150mm(小型)或300mm(大型),两顶尖间的最大距离为150mm(小型)或418mm(大型)。百分表的分度值i=0.01mm;示值范围为10mm。仪器附有不同直径的球形测头,用于测量各种模数的齿轮。附有各种杠杆,用于测量锥齿轮和内齿轮的齿圈跳动。

4 操作步骤

① 根据被测齿轮选取球形测头,并将测头装入表的测杆下端。无合适的球形测头时,可制造圆柱代用。

② 将被测齿轮套在心轴上(无间隙);左手托住齿轮,送到跳动仪的顶针间,右手移动顶针架顶着心轴,拧紧螺钉2,再推顶针顶紧心轴,使心轴能转动而无松动,拧举螺钉3,此后左手才能放开齿轮。

③ 旋转手轮1,移动滑板,使齿轮的被测部位(一般取齿宽中部)进到测头之下。向前扳动拨杆6,放下千分表,同时转动齿轮,使测头伸入齿槽(用圆柱时先将圆柱放入齿糟)。旋转立柱上的螺母4,调节表架高度,但勿让表架转位,使球形测头与齿槽双面接触(用圆柱时,使球面测头与圆柱接触),且使百分表长针转过1圈,拧紧表架后面的螺钉。

④ 球形测头伸入齿槽最下方即可读数,(用圆柱时要慢转齿轮,使圆柱到最高位,而表上指针转过最多时读数)。读完数,向后扳拨杆,拍起千分表转过一齿,再放下,开始测第二齿。如此逐次测量,记下各读数,绘坐标图,取最大读数与最小读数之差,作为齿圈径向跳动误差?Fr。

⑤ 根据齿轮的技术要求,查出齿圈径向跳动公差Fr。按?Fr?Fr判断合格性。

5 思考题

① 从所测齿圈径向跳动的坐标图上,分析误差产生的原因? ② 齿轮的模数不同,为何要选用不同直径的球形测头或圆柱?

实验4.2.3 齿轮齿厚偏差测量

1 目的与要求

① 学会用齿轮游标卡尺测量齿厚的方法。 ② 理解齿厚偏差的实际含义和作用。

2 测量原理

齿厚偏差?Es是在分度圆柱面上,法向齿厚的实际值与公称值之差。对斜齿轮是指法向齿厚,对直齿轮是指端面齿厚。

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分度圆上弧齿厚不好测量,就用分度圆上弦齿厚s来评定齿厚偏差?Es。理论上应以齿轮旋转中心找分度圆,实际测量时,多根据实际齿顶圆来找分度圆,即测量弦齿高处的弦齿厚偏差(图4.9)。

当齿顶圆的直径为公称值d。时,直齿圆柱齿轮的分度圆上弦齿高和弦齿厚按下式计算:

图4.9 弦齿高与弦齿厚 ha弦齿高 s弦齿顶圆直径偏差齿厚 分度圆'直径 da齿顶圆公称直径 da齿顶圆实际直??2x?s?mz?sin??tga?

z?2z??dmz???2x??1?cos?tga??? ?2?z?2z??ha?ha?ha?m?f?x?a?

a?20?时

?90??41.7?x??90??41.7?x??mz???s?mzsin?ha?ha??1?cos?? ????z2?z?????式中 m——模数

z——齿数 a——齿形角 f——齿顶高系数 x——变位系数

?——齿顶高减低系数

对于斜齿圆柱齿轮,应以当量齿数(zcos3?)和法向参数mn、an、xn、?n分别代

替z、m、a、x、?,代入上列式中计算。?——分度圆螺旋角。

当齿顶圆的直径为实际值da时,即齿顶圆直径偏差?da?da?da时,要用实际弦齿高?ha?''??1??da?代替ha,代入上列式中,才能找到分度圆上的弦齿厚。 2?39

3 仪器简介

测量齿厚用齿厚卡尺,一般用游标齿厚卡尺,见图4.10,测量范围为模数m=1~18mm;游标尺分度值i=0.02mm。

它由两条互相垂直的刻线尺组成,竖尺1用以确定弦齿高,横尺2用以测量弦齿厚,靠游标尺估读小数。还有的用光学齿厚卡尺测量,它是靠光学刻线尺读数。

4 操作步骤

①用千分尺测出齿顶圆的实际直径,求出实际偏差?da,计算分度圆处弦齿高ha和弦齿厚s。对于标准齿轮,可利用表4-2。

表4-2 标准齿轮分度园上的弦尺厚和弦尺高

齿数 Z 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 弦齿厚 S 1.5679 1.5683 1.5686 1.5688 1.5690 1.5692 1.5694 1.5695 1.5696 1.5697 1.5698 1.5698 1.5699 1.5700 1.5700 1.5701 1.5701 弦齿高 ha 1.0411 1.0385 1.0362 1.0342 1.0324 1.0308 1.0294 1.0281 1.0268 1.0257 1.0247 1.0237 1.0228 1.0220 1.0213 1.0205 1.0199 齿数 Z 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 弦齿厚 S 1.5702 1.5702 1.5702 1.5702 1.5703 1.5703 1.5703 1.5704 1.5704 1.5704 1.5704 1.5705 1.5705 1.5705 1.5705 1.5705 1.5705 弦齿高 ha 1.0193 1.0187 1.0181 1.0176 1.0171 1.0167 1.0162 1.0158 1.0154 1.0150 1.0147 1.0143 1.0140 1.0137 1.0134 1.0131 1.0129 齿数 Z 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 弦齿厚 S 1.5705 1.5705 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 1.5706 弦齿高 ha 1.0126 1.0123 1.0121 1.0119 1.0117 1.0114 1.0112 1.0110 1.0108 1.0106 1.0104 1.0102 1.0101 1.0100 1.0098 1.0097 1.0095 图4—10 游标齿厚卡尺 1、2刻线尺 3定位尺 4,5卡脚 6螺母 7,8,蝇钉 ② 照图4-10,松开螺钉7、8、9、10。移动竖尺上游标定位尺3,按实际弦齿高(ha?9。

1?da),粗凋竖尺上的游标,拧紧螺钉10。微动螺母6,对准读数,再拧紧螺钉2 40

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/dxi6.html

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