1、互換性與測景技術實驗指導書主編：唐芬南湖南工業大學機械工程學院實驗一：用立式光學比較儀測量軸的直徑1實驗二：用內徑指示表測內孔7實驗三：直線度誤差測量10實驗四：用雙管顯微鏡測量表面粗糙度18實驗一、用立式光學比較儀測雖軸的直徑線性尺寸可以用相對測量法（比較測量法）進行測量。相對測量常用的量儀有機械、光學、電氣和氣動比較儀等幾種，本實驗用立式光學比較儀測量外尺寸，用比較儀測量時，先用量塊（或標準器）調整量儀示值零位，測量工件所得的示值為被測尺寸相對于量塊尺寸的偏差。、實驗目的1. 了解光學比較儀的結構并熟悉它們的示值零位調整方法和使用方法2. 熟悉量塊的使用與維護方法。圖1-1立式光學比較儀1

2、-反射蠣2藹蕓指示界限濡節手輪；8目鏡；光籽I光管軻詢手柄；6光管緊固嫌釘：7測頭提升器f愚一測桿及側頭；9-被測工的10工作血I上一工作臺調整鰥釘iU底座；13-升降螺母;橫皆；15Tt1立柱6.謎光反射鏡9.標尺4.分劃板10.指標線骸1%號位調節輻12.測娼圖1-2光學比較儀系統的光學二、用立式光學比較儀測量光滑極限塞規1. 量儀說明和測量原理立式光學比較儀也稱立式光學計，是一種精度較高且結構不復雜的光學儀器，用于測量外尺寸。圖1-1為量儀外形圖；量儀主要由底座12、立柱16、橫臂14、直角形光管4和工作臺10等幾部分組成。量儀的光學系統安裝在光管內，光學系統如圖1-2所示。光管工作時的

3、測量原理是光學杠桿放大原理。光線經反射鏡6、棱鏡7投射到分劃板4上的刻度尺9（它在分劃板左半面）。分劃板位于物鏡2的焦平面上。當刻度尺9被照亮后，從刻度尺發出的光束經直角轉向棱鏡3,物鏡2形成平行光束，投射到平面反射鏡1上。光束從反射鏡1反射回來，在分劃板4右半面形成刻度尺9的影象，從目鏡5可以觀察到該影象和一條固定指示線。刻度尺上有一條零刻線。它的兩側各有100條均布的刻線，這些刻線與零刻線構成200格刻度間距。零刻線位于固定指示線上。測量時，若反射鏡1垂直于物鏡2的主光軸，則分劃板右半面胸刻度尺影象與其左半面的刻度尺的上下位置是對稱的，即零刻線影象位于固定指示線上。如果反射鏡1與物鏡2的主

4、光軸不垂直，則分劃板右半面的刻度尺影象就相對于其左半面的刻度尺上下移動。參看圖1-3所示的光學比較儀測量原理圖（圖中沒有畫出圖1-2中的直角轉向棱鏡），從圖1-3.光學比較儀測量原理圖物鏡焦平面上的焦點C發出的光線，經物鏡后變成一束平行光投射到平面反射鏡P上。若平面反射鏡P垂直于物鏡主光軸，則從反射鏡P反射的光束由原光路回到焦點c,象點C'與焦點C重合（即刻度尺影象與刻度尺的上下位置保持對稱）。如果被測尺寸變動，使測桿產生微小的直線位移S推動反射鏡P繞支點0轉動一個角度也，那么反射鏡P與物鏡主光軸不垂直，反射光束與入射光束間的夾角為2oc,從反射鏡P反射的光束匯聚于象點C"（

5、即刻度尺影象相對于刻度尺在上下方向產生位移）。C"點與C點的距離計算式如下：l=ftg2a式中f物鏡的焦距；a反射鏡偏轉角度。而測桿位移S與反射鏡偏轉角度a的關系為,s=btga式中b-測桿到支點0的距離。這樣，刻度尺影象位移l對測桿位移S的比值即為光管放大倍數n計算式如下,n旦二蛙sbtgaa,因a角很小;取tg2ar2a,tgaRa，則2fn=-bb=5mm。于是光管中物鏡的焦距f=200mm,測桿到平面反射鏡鍵支點的距離2X200ccn=805目鏡的放大倍數為12。因此，量儀的放大倍數K=12n=960光管中分劃板上刻度尺的刻度間距為0,08m,從目鏡中看到的刻度尺影象的刻度間

6、距為d=l2x0,08=0.96mm。因此，量儀的分度值.a12沖.08E，I=0.001mm=1umK12X80從目鏡中可以讀出刻度尺零刻線影象相對于固定指示線移動的格數，將它乘以量儀的分度值就是量儀示值。由于零刻線兩釧各有100格刻度，因此量儀的示值范圍為-100um到+1OOum。2. 實驗步驟(1) 根據被測表面的幾何形狀，選擇測頭并把它安裝在測桿上。(2) 根據被測塞規工作部分的基本尺寸或極限尺寸選取幾塊量塊，并把它們研合成量塊組。參看圖1-1,接通電源，擰動四個螺釘11,調整工作臺10的位置，使它與測桿8運動方向垂直(調整好后，切勿再擰動螺釘11)。調整量儀示值零位。將量塊組放在工

7、作臺10上，并使測頭對準量塊測量面的中央，按下列三個步驟進行調整。a. 粗調整：松開螺釘15,轉動螺母13;使橫臂14緩緩下降，直至測頭與量塊測量面接觸，且從目鏡3的視場中看到刻度尺影象為止；再擰緊螺釘15;b. 細調整：松開螺釘15,轉動手輪5,使刻度尺零刻線的影象接近固定指示線，圖如1-4(a)，然后擰緊螺釘6。C.微調整：輕輕按動測頭提升器7,使測頭起落數次，零刻線影象的位置穩定后，轉動另位調節手輪13(圖1-2),使零刻線影象與固定指示線重合，圖如1-4(b)。按動測頭提升器7,使測頭抬起，取下量塊組，換上被測軸。分別對相隔900的徑向位置AA'、BB'進行測量。在工作

8、臺10上移動軸進行測量時，注意讀取刻度尺影象示值中的最大值。(3) 取下被測軸，再放上量塊組復查示值零位。其誤差不得超過也.5um,否則重新測量。圖1-43. 注意事項 、測量前應先擦凈零件表面及儀器工作臺。 、操作要小心，不得有任何碰憧，調整時觀察指針位置，不應超出標尺示值范圍。 、使用量塊時要正確推合，防止劃傷量塊測量面。 、取拿量塊時最好使用棉手套，避免用手直接接觸量塊.以減少手溫對測量精度的影晌。 、注意保護量塊工作面，禁止量塊碰撞或掉落地上。 、量塊使用前，要用棉花擦干凈。 、測量結束前，不應拆開量塊，以便隨時校對零位。四、思考題1. 列舉你所使用過的長度測理器具，比較其精確度，測量

9、范圍及使用場院合。2.試分析絕對測量和比較測量的優缺點。3. 試分析產生測量誤差的原因。技術測星實驗報告班級學號姓名同組實驗者實驗一用立式光學計測雖軸的直徑一、儀器及被測零件、測量記錄-儀器讀數（urn）被測軸實際尺寸方向軸1軸2軸3軸4截面A-AB-BA-AB-BA-AB-BA-AB-B最小(mm)最大(mm)I-In-n合格性結論：內絲指示袞L擔動制興可定烈頭定心眼；4捐示支實驗二用內徑指示表測雖孔徑一、實驗目的1. 了解內徑指示表的結構并熟悉其使用方法2. 掌握用內徑指示表進行比較測量的原理。、量儀說明和測量原理內徑指示表是測量孔徑的常用量儀。它由指示表和裝有杠桿系統的測量裝置組成，其結

10、構如圖2-1所示。測量時，活動測頭1和固定測頭2分別與孔壁接觸，活動測頭1向內移動，其位移經等臂直角杠桿，推動挺桿向上移動，使彈簧壓縮，并推動指示表4的指針回轉。該彈簧的反作用力使活動測頭1對孔壁產生測量力。定心板3在彈簧的作用下始終對稱地與孔壁接觸。定心板3與孔壁的接觸點的連線和被測孔的直徑線互相垂直，使兩測頭位于該孔的直徑方向上。量儀附有一組長短不同的固定測頭，可根據被測孔直徑的大小來選擇使用。用內徑指示表測量孔徑，是采用比較測量的方法進行的。可用具有確定內尺寸L的標準圓環或用裝在量塊夾中的量塊組成的確定尺寸來調整內徑指示表的示值零位。然后用它測量被測孔徑，指示表的示值即為實際被測孔徑對確

11、定尺寸L的偏差L。因此，實際被測孔徑X=L+L。三、實驗步驟1. 根據被測孔的基本尺寸選取量塊，或研合成量塊組，裝入量塊夾中（或使用具有確定內尺寸的標準圓環）。2. 根據被測孔的基本尺寸選擇合適的固定測頭，把它擰入內徑指示表的測量裝置上相應的螺孔中，并加以固緊。按量塊組（或標準圓環）的確定尺寸調整指示表示值零位。將內徑指示表的兩個測頭小心地放入量塊夾的兩個量爪之間（要先放入活動測頭，并壓緊定心板，然后放入固定測頭）；按圖2-2所示的方法擺動量儀。當指示表指針回轉到轉折點（最小示值）時，這表示測頭與量塊夾的量爪表面垂直.然后轉動刻度盤使指針指向其零刻線。如此反復多次，直到指針穩定地在零刻線處轉折

12、為止（內徑百分表在校零時應注意手握直管上的隔熱手柄）。將內徑指示表的量桿放入被測孔中，在孔的兩個截面兩個方向上，共測四個點，測量時應左右擺動指示表，找出最小讀數（見實驗報先告測量示意圖）。測量時要特別注意該實際偏差的正、負符號：當表針按順時針方向未達到零點的讀數是正值，當表針按順時針方向超過零點的讀數是負值。3. 根據測量結果，確定被測孔的尺寸形狀誤差的大小，作出其合格性結論。4. 填寫實驗報告，清洗量儀及被測工作。指示表示值等位12-S洲置孔徑四、思考題1. 為什么內徑指示表調整示值零位和測量孔徑時都要擺動量儀找指針所指示的最小示值？2. 用內徑指示表測量孔徑屬于何種測量方法？固定測頭磨損對

13、測量結果是否有影響技術測星實驗報告班級學號姓名同組實驗者實驗二用內徑指示表測內孔實驗三、直線度誤差測雖一、實驗目的：1. 了解合像水平儀的結構并熟悉使用它們測量直線度誤差的方法；2. 掌握按最小條件和兩端點連線作圖求解直線度誤差值的方法。二、直錢度誤差的評定：直線度誤差是指實際被測直線對其理想直線的變動量，理想直線的位置應符合最小條件。最小條件是指實際被測直線對其理想直線（評定基準）的最大變動量為最小。測量數據可以用指示表測量實際被測直線上各測點相對于平板（測量基準）的高度來獲得，也可以用水平儀或自準直儀對實際被測直線均勻節點測量，測量兩相鄰測點之間的高度差來獲得。然后，按照最小條件或以首.尾

14、兩個測點的連線（即兩端點連線）作為評定基準，由獲得的測量數據用作圖或計算方法求解直線度誤差值。三.用合象水平儀測量直線度誤差：1.量儀說明和測量原理合象水平儀是一種精密測量儀器，用自然水平面作為測量基準。合象水平儀的結構見圖3-1,它的水準器8是一個密封的玻璃管，管內注入精儲乙酰，并留有一定量的空氣，以形成氣泡。管的內壁在長度方向具有一定的曲率半徑。氣泡在管中停住時，氣泡的位置必然W1圖3-1合像水平儀6放大鏡；7棱鏡;1底板；2一杠桿；3一支承；4一殼體；5一支承架；8水準器；9一微分筒；10-測微螺桿；11一放大鏡；12-刻度尺BB3-2用水平儀測量直線度誤差的示意困If;I-水平儀;頁一

15、實躍故知1線；L一橋板跨！0;OJ.25-測點序號垂直于黃力方向。就是說，當水平儀傾斜時,氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個原理，將水平儀放在橋板上使用，便能測出實際被刪直線上相距一個橋板跨距的兩點.何高度差，如圖2所示。在水準器玻璃管管長的中部，從氣泡的邊緣開始向兩靖對稱地按弧度tftCmm/m)刻有若干均勻的刻度。水平儀的分度值用角秒和mm/m表示。合象水平儀的分度值為2,這角度相當于在Im長度上，對邊高0.01mm的角度，這時分度值也用0.01mm/m或0.01/1000表示。參看圖3-1和圖3-3,測量時，合象水平儀水準器8中的氣池兩端經棱鏡7反射的兩半象從放大鏡6觀察。當

16、橋板兩端相對于自然水平面無高度差時，水準器8處于水平位置，蛔氣泡在水準器8的中央，位于棱儻7兩邊的對稱位置上,因此從放大鏡6看到的兩半象相合(如圖33。所示)。如果橋板兩瑞相對于自然水平面有高度差,.則水平儀煩斜一個角度a,因此氣泡不在水準器8的中央，從放大僚6看甄的兩半象是借開的(如圖3-36所示),產生偏移量:(«)相fh9)惜開A3-3氣泡的兩半象為了確定氣泡偏移量/的數值,轉動測微螺桿10使水準器8傾斜一個角度a,以使氣海返何到棱鏡7兩邊的對稱位置上。從放大鏡中觀察到氣泡的兩半象恢纂成圖3-3a所示相合的兩半像。偏移ft，先從放大鏡U由刻度尺12讀數，它反映清微城桿10轉動的

17、整圈敬j再從測微螺桿手輪9的刻度盤讀數(該盤每格為刻度尺一格的百分之一)，它是螺桿10轉動不足一圈的細分讀數。讀數取值的正負由測微螺桿手輪9指明，測微螺桿10轉動的格數。、橋板跨距L(mm)與橋板兩端相對于自然水平面的高度菱h之間的關系為8h=O.OlaLpm2. 實瞼步喙(1) 把被泌直線調整到大致水平，并在被測宜線旁標出均勻布點的各測點的位置。.(2)根據兩相鄰測點間的距離選擇舞距適當的轎板。將水平儀安放在橋板上，然后沿被科直綬把析板放在被測直線的一墻，記下水平儀第一個示值，m皎各測點的位置依次逐段地修動橋板，同時記錄各測點的示也4.注意每次移動時，應使橋板的支承在前后位置上首尼相按，而且

18、水平儀不得相對于橋板產生位移，由始測點廉別到終測點后.再由終測點返測到始留點。返溜時，橋板切勿調頭。(3)由溜得的各測點示值4處理數據，求解直線度誤差值°3. 直線度識差的評定方法(1)按最小條件評定參看圖3-4,由兩平行直線包容實際被測宜線時，成高-低-高三極點或低-高-低三極點相間接U形式之一，則理想旻素(評定基準的位處符合最小條件這兩條平行直線之間的區域彌為最小包容區域。II小包容區域的寬度叩為符合最小條件的直線度誤差值M3-4最小包容區域Of極京；A低板點按兩端點連線評定，套看圖3-5，以實際被測直線兩翌點B和E的連線R作為評定基準，取各測點相對于該連統的«Kffi

19、九中的最大偏高值h*與最小偏離值h.i.之差作為直綬度設差值，測點在連線舊上方的偏離值取正值，瀏點在連線上下方的偏離值取負值。Bp/BE=h».«-h«i.o4. 敷據處理<1)按最小條件圖解直線度誤差值，參看圖34,在坐標紙上用橫坐標x衰示測兼間隔(各測點的序號，用縱坐標y表示泌量方向上的數值。將它們分別按縮小和放大的比例把各泌點標在坐標紙上，然后把各測點連接成一條誤差折線，該折線可以表示實際被洲直線，技最小條件從誤差折線上確定高、低相間的三個極點，井作兩條平行直線包容這條折線。從坐標紙上量取這兩條平行宜線間的縱坐標距離，它的教值即為直線度誤差值M(2)按

20、兩端點連線圖解直線度誤要值，在坐標紙上面出很菱折線，然后連接其兩個崩點，得到兩堵點連線。從誤差折線上找出相對于它的最高點和最低點.從坐標紙上分別量取V3-6圖解直線度誤差值這兩點至兩端點連線的縱坐標距離，它們的絕對值之和即為直線度誤差值fBE.（3）圖解法處理數據示例：用分度值為0.01mm/m的合像水平儀測量長度為1400mm的導軌的直線度誤差。所采用的橋板跨距為165mm，將導軌分成7段進行測量。測量數據見表31表31直線度誤差測量數據儀器位置測點序號及測量間隔01122334455667示值（格）順測26.524.528.530282725返測26.525.528.329.627.626.825平均值i26.52528.429.827.826.925相對差值j=ia(j=1,26)0-1.5+1.9+3.3+1.3+0.4-1.5累積值jj0-1.5+0.4+3.7+5.0+5.4+3.9按表3-1所列各測點的示值累積值，在坐標紙上畫出折線（見圖3-6）。找其上兩個高極點（0,0）和（5,+5）及一個低極點（2,-1.5）.作通過兩個高極點的直線，再作過低極點且平行于高極點連線的直線，得到最小包容區域。從圖上量得該區域的寬度為3.5格。因此,按最小條件評定的直線度誤差值