互换性与技术测量实验指导书

《互换性与技术测量》实验指导书

实验地点：机械基础公差实验室福东2

实验时间安排：

14周三（5.16）下午5、6、7、8材料1011（1～15号）14周四（5.17）下午5、6、7、8材料1011（16～30号）14周五（5.18）下午5、6、7、8材料1012（1～15号）15周四（5.24）下午5、6、7、8材料1012（16～30号）实验预习报告：实验前交老师

集美大学机械工程学院

二00七年十月

实验一误差测量和零件合格性评定

一、实验目的：

1．掌握粗糙度、尺寸误差和形位误差的测量方法以及形位误差的意义。

2．掌握偏摆检查仪、手持式粗糙度仪等相关仪器的使用方法。

3．根据所获得的测量数据，综合利用相关的知识，对零件的合格性作出正确的评定。

二、实验容：

表面粗糙度、尺寸测量、跳动度测量、直线度误差的测量、零件合格性评定；

三、测量原理及实验仪器设备概述

（一）偏摆检查仪

1．测量原理：偏摆检查仪可用来测量园柱零件的径向跳动、端面跳动、直线度及阶梯轴的同轴度，在仪器上加一定附件后还可测量齿轮径向跳动和齿向误差．偏摆检查仪主要是由左右顶针座、底座、支架座等四个部件组成(图1-1)。前左右顶针座(1，4)用来支持被测工件，支架座3用来支持指示针，左右顶针座，支架座均可沿着底座上的导轨左右滑动。

1、4一左右顶针座：2—底座：3一指示计滑动支座：

5、6—锁紧手柄；7—锁紧手柄：8—伸缩手柄

图1-1偏摆检查仪结构示意图

2．仪器的使用方法：

（1）松开左顶针座锁紧手柄6(或5)，左右移动左(或右)顶针座。使左右两顶针间距离稍小于被测工件的总长，然后锁紧手柄6(或5)。

（2）松开右顶针的锁紧手柄7，将右顶针伸缩手柄8向下压。使右顶针后退，把工件置于两顶针之间，放开手柄8顶住工件，试转动工件。使工件能轻便旋转：而又无轴向间隙后锁紧手柄7。

（3）调节指示计(百分表或千分表)，使量头与被测工件表面接触(图2)，(调节指针至零点要有1—2圈压缩)。

（4）旋转工件，指示计读数差即为所测值。

（二）手持式粗糙度仪

手持式粗糙度仪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全部测量结果及图形。

1．测量原理：测量工件表面粗糙度时，将传感器放在工件被测表面上，由仪器部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工件被测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发生变化，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。

2．仪器各部分名称

图1-2 传感器

图1-3 手持式粗糙度仪仪器正面

图1-4 手持式粗糙度仪仪器侧面

3．基本连接方法

传感器装卸

安装时，用手拿住传感器的主体部分，按图5所示将传感器插入仪器底部的传感器连接套中，然后，轻推到底。拆卸时，用手拿住传感器的主体部分火或保护套管的根部，慢慢地向外拉出。

图1-5 传感器的装卸

四．实验零件图

图1-6 实验用样件图

五．直线度误差的评定方法

直线度误差的评定方法有图解法和最小二乘法等,下面说明图解法的评定方法。

设在9个位置(分段点)进行测量，测得的数据如下表：

μm

图1-7 求直线度误差

在图中找到最高的两点序号为2与8，过这两点连直线，作该直线的平行线，使测量点在两直线的区域，且两直线的距离最短，如图中过序号5的点的平行线。量取两平行线在Y

方向上的距离，即可确定直线度误差，如图中的直线度误差为9μm。

六．实验步骤

1．用手持式粗糙度仪测量表面粗糙度

测量操作步骤：

（1）擦净工件被测表面；

（2）将仪器正确、平稳、可靠的放置在工件被测表面上；

（3）参照图1-8，传感器的滑行轨迹必须垂直于工件被测表面的加工纹理方向。

图1-8 测量方向

（4）按下电源键松开后仪器开机，自动显示型号、名称及制造商信息，然后进入基本测量状态，在基本测量状态下，可进行如下操作：

按启动键开始测量，见图1-9

图1-9 测量过程

（5）把测量结果记入报告。

（6）整理仪器。

2.用千分尺测量轴径尺寸

（1）在测量柱面φ50上的某一截面位置,从不同的方向测量轴的直径尺寸,记录测量的最大值，和最小值。

（2）在5-6不同的截面位置，重复步骤（1），最后取不同截面位置测得的最大值和最小值作为最后的轴径尺寸的最大值和最小值。

3.用偏摆检查仪测量跳动度误差

（1）将工件擦净顶于两顶针间，使工件即能牢而又能转动为宜。

（2）调节指示计，使其工件在被测位置接触，使指针为零。

（3）轻轻转动工件，进行读数，记入报告。

（4）按要求测量2-3个位置重复上述测量。

4．用偏摆检查仪测量直线度误差

（1）将工件擦净顶于两顶针间，使工件即能牢而又能转动为宜。

（2）调节指示计，使其工件在第一个被测位置接触，使指针为零。

（3）移动指示计滑动支座，在另外的6个位置（每个位置相距约10）进行读数，记入报告（4）轻轻转动工件约90度，重复步骤(2)-(3)。转动三次,测得4个方位的数据

（5）整理仪器。

根据各项测量结果，判断该样件是否合格。

实验二 箱体孔平行度误差的测量

一、实验目的

1． 掌握平行度误差的测量方法， 2． 了解有关形状与位置误差的意义。 二、实验容

1． 用指示表（百分表或千分表）测量箱体孔轴线对平面的平行度误差； 三、测量方法及实验设备与计量器具

平行度误差是被测实际要素与一具有确定方向的理想要素（即基准要素）不平行的变动量。其测量方法主要是以被测实际要素与其理想要素（即平行于基准要素）相比较，理想要素有模拟方法得到。

设备和测量的器具包括：减速箱体、平板、指示表及表架、游标卡尺等。 四、测量步骤：

1． 直线（轴线）对平面的平行度误差的测量。

（1） 如图2-1所示，将工件旋转于平板上以精密平板模拟基准平面；

（2） 被测轴线是有心轴模拟。与孔成无间隙配合的精密心轴插入孔A 、B 中； （3） 用指示表在模拟心轴A 两端距离为L 2的位置上测出两个△1A 及△2A ，记入报告。 （4） 测出孔A 、孔B 的被测轴线长度L 1，记入报告。

（5） 计算平行度误差，则孔A 的平行度误差为f A =

A A L L 212

1

?-? （6） 同理测量孔B 的平行度误差为f B =

B 2B 12

1

?-?L L （7） 用简图标注所测量的平行度误差。

（

被测工件

孔

孔

图2-1 轴线对平面的平行度误差的测量示意图

实验三 齿轮齿厚偏差测量

一、实验目的

1. 掌握测量齿轮齿厚的方法。

2. 加深理解齿轮齿厚偏差的定义。

二、实验容

用齿轮游标尺测量齿轮的齿厚偏差。

三、测量原理及计量器具说明

齿厚偏差△E s 是指在分度圆柱面上，法向齿厚的实际值与公称值之差。

图3-1为测量齿厚偏差的齿轮游标尺。它是由两套相互垂直的游标尺组成。垂直游标尺用于控制测量部位（分度圆至齿顶圆）的弦齿高h f ，水平游标尺用于测量所测部位（分度圆）的弦齿厚实际）(f S 。齿轮游标尺的分度值为0.02mm ，其原理和读数方法与普通游标尺相同。

图3-1 测量齿厚偏差的齿轮游标尺 图3-2弦齿厚f S 的计算 用齿轮游标尺测量齿厚偏差，是以齿顶圆为基础。当齿顶圆直径为公称值时，直齿圆柱齿轮分度圆处的弦齿高f h 和弦齿厚f S 由图3-2可得：

f h ＝ h '＋x ＝??

?

???-+Z Zm m 090cos 12

f S ＝Z Z

m 0

90sin

式中 m ——齿轮模数（mm ）； Z ——齿轮齿数。

当齿轮为变位齿轮且齿顶圆直径有误差时，分度圆处的弦齿高f h 和弦齿厚f S 应按下式计算：

f h ＝)()24cos(

12'

--??????

+-+e e f R R Z

tg Zm m αξπ f S ＝??

??

?

?+Z Zm f

2sin 4sin αξπ 式中 ξ ——移距系数； f α ——齿形角；

e R ——齿顶圆半径的公称值； '

e R ——齿顶圆半径的实际值。

四、测量步骤

1. 用外径千分尺测量齿顶圆的实际直径。

2. 计算分度圆处弦齿高f h 和弦齿厚f S （可从表1查出）。

3. 按f h 值调整齿轮游标尺的垂直游标尺。

4. 将齿轮游标尺置于被测齿轮上，使垂直游标尺的高度尺与齿顶相接触。然后，移动

水平游标尺的卡脚，使卡脚靠紧齿廓。从水平游标尺上读出弦齿厚的实际尺寸（用透光法判断接触情况）。

5. 分别在圆周上间隔相同的几个轮齿上进行测量。

6. 按齿轮图样标注的技术要求，确定齿厚上偏差E ss 和下偏差E si ，判断被测齿厚的适用性。

思 考 题

1. 测量齿轮齿厚偏差的目的是什么？

2. 齿厚极限偏差（E ss 、E si ）和公法线长度极限偏差（E ws 、E wi ）有何关系？

3. 齿厚的测量精度与哪些因素有关？

表1 m＝1时分度圆弦齿高和弦齿厚的数值

注：对于其它模数的齿轮，则将表中的数值乘以模数。

实验四 齿轮公法线长度偏差及公法线长度变动的测量

一、实验目的

1. 掌握测量齿轮公法线长度的方法。

2. 加深理解齿轮公法线平均长度偏差和齿轮公法线长度变动的定义。

二、实验容

用公法线千分尺测量齿轮公法线平均长度偏差和齿轮线长度变动。

三、测量原理及计量器具说明

公法线长度偏差△w E 是指在齿轮一周围，公法线实际长度的平均值与公称值之差。公法线长度变动△F w 是指实际公法线的最大长度与最小长度之差。

公法线长度可用公法线千分尺（图4-1）测量。

.

图4-1 公法线千分尺

四、测量步骤

1. 按下式计算直齿圆柱齿轮公法线公称长度W ；

W ＝[]f f f m Zinv n m αξαπαsin 2)5.0(cos ++-

式中 m ——被测齿轮的模数（mm ）；

f α——齿形角；

Z ——被测齿轮齿数；

n ——跨齿数（n ≈5.0+Z f

π

α，取整数）。 当f α＝200，变位系数ξ＝0时，则

[]Z n m W 014.0)12(476.1+-=

5.0111.0+=Z n

W 和n 值也可以从表1查出。

2．根据被测齿轮的公法线长度，选择测量围合适的公法线千分尺。 3．测量时，先将固定测头与齿形外廓的被测面接触（如图1），再缓慢进给测微螺杆，使活动测头测量面与齿轮的另一被测量面接触，将要接触时，通过转动测力装置渐近量面，听见“咔咔”声，感觉测力装置里打滑空转，表明测力装置卸荷有效，量面已接触上，即可读数。

4．读取数值。因微分筒每转动两圈测微螺杆移动1mm ，故在微分筒棱边离开整数刻度后的第一圈，可用固定套管的整数加微分筒的读数直接读取测量值；当微分筒在第一圈与第二圈之间时，应能看到固定套管上整数刻度上面的半毫米刻度，这时，整毫米数加0.5mm ；再加微分筒的读数即为公法线长度测量值。

5．把齿轮转动一个角度，重复上述测量，记入实验报告。 6. 将实测读数值减去公法线公称长度W 即为实测偏差，它们的平均值即为公法线平均长度偏差△E w 。所有读数中最大值与最小值之差即为公法线长度变动△F w 。

按齿轮图样标注的技术要求，确定公法线长度上偏差E ws 、和下偏差E wi 以及公法线长度变动公差F w ，并判断被测齿轮的适用性。

思 考 题

1. 测量公法线长度偏差，取平均值的原因何在？

表1 m ＝1 、0

20=f α的标准直齿圆柱齿轮的公法线长度

实验1 误差测量和零件合格性评定一. 量具名称及规格

二. 测量简图及标注

三. 测量结果

四.结论

实验2 箱体孔平行度误差的测量一. 量具名称及规格

二.被测减速箱体技术数据和要求

精度要求7级；平行度公差应为50μm

三. 测量简图及标注

四. 测量结果

1. 轴线对平面的平行度误差的测量

五. 适用性结论：

实验3 齿轮齿厚偏差测量

实验4 齿轮公法线长度的测量