第三章測量技術(shù)的基礎(chǔ)知識及光滑工件尺寸的監(jiān)測ppt課件

1、第一節(jié)測量的基本概念第二節(jié)長度和角度計(jì)量單位與尺寸傳遞一、長度和角度的計(jì)量單位二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)三、量塊二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)圖3-1長度尺寸量值傳遞系統(tǒng)圖3-2正8面棱體圖3-3角度量值傳遞系統(tǒng)三、量塊圖3-4量塊第三節(jié)計(jì)量器具的分類及其主要技術(shù)指標(biāo)一、計(jì)量器具的分類二、計(jì)量器具的主要技術(shù)指標(biāo)一、計(jì)量器具的分類1.標(biāo)準(zhǔn)量具2.極限量規(guī)3.計(jì)量儀器4.計(jì)量裝置3.計(jì)量儀器(1)游標(biāo)式量儀如游標(biāo)卡尺、游標(biāo)高度尺及游標(biāo)量角器等。(2)微動螺旋副式量儀如外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺等。(3)機(jī)械式量儀指通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對被測量的感受、傳遞和放大的計(jì)量器具，如百分表、千分表、杠桿比較儀和扭簧比較

2、儀等。(4)光學(xué)式量儀指用光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)對被測量的轉(zhuǎn)換和放大的計(jì)量器具，如光學(xué)比較儀、自準(zhǔn)直儀、投影儀、工具顯微鏡、干涉儀等。(5)電動式量儀指將被測量通過傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚俳?jīng)過變換而獲得讀數(shù)的計(jì)量器具，如電感測微儀、電動輪廓儀等。(6)氣動式量儀指靠壓縮空氣通過氣動系統(tǒng)時的狀態(tài)(流量或壓力)變化來實(shí)現(xiàn)對被測量的轉(zhuǎn)換的計(jì)量器具，如水柱式和浮標(biāo)式氣動量儀等。(7)光電式量儀指利用光學(xué)方法放大或瞄準(zhǔn)，通過光電元件再轉(zhuǎn)換為電量進(jìn)行檢測的計(jì)量器具，如光電顯微鏡、光電測長儀等。二、計(jì)量器具的主要技術(shù)指標(biāo)1.刻度間距2.分度值3.示值范圍4.測量范圍5.靈敏度6.測量力7.示值誤差8.示值變動9.回程誤差

3、(滯后誤差)10.不確定度圖3-5示值范圍與測量范圍第四節(jié)測 量 方 法一、測量方法的分類二、測量的基本原則一、測量方法的分類1.按獲得測量結(jié)果的方法,分為直接測量和間接測量2.按示值是否為被測量的整個量值,分為絕對測量和相對測量3.按測量時被測表面與計(jì)量器具的測頭是否接觸，分為接觸測量和非接觸測量4.按工件上同時測量被測量的多少，分為單項(xiàng)測量和綜合測量5.按測量在加工過程中所起作用，分為主動測量和被動測量6.按被測工件在測量時所處的狀態(tài)，分為等精度測量和不等精度測量1.按獲得測量結(jié)果的方法,分為直接測量和間接測量(1)直接測量不需對被測的量與其他實(shí)測的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助計(jì)算而直接得到被測量

4、值的測量。(2)間接測量通過直接測量與被測量有已知關(guān)系的其他量而得到該被測量量值的測量。2.按示值是否為被測量的整個量值,分為絕對測量和相對測量(1)絕對測量計(jì)量器具顯示或指示的示值是被測量的整個量值。(2)相對測量又稱比較測量。3.按測量時被測表面與計(jì)量器具的測頭是否接觸，分為接觸測量和非接觸測量(1)接觸測量測量時計(jì)量器具的測頭與被測表面接觸的測量。(2)非接觸測量測量時計(jì)量器具的測頭不與被測表面接觸的測量。4.按工件上同時測量被測量的多少，分為單項(xiàng)測量和綜合測量(1)單項(xiàng)測量指對工件上的每一參數(shù)分別進(jìn)行測量。(2)綜合測量指同時測量工件上幾個有關(guān)幾何量的綜合結(jié)果，以判斷綜合結(jié)果是否合格，

5、而不要求知道有關(guān)單項(xiàng)值。5.按測量在加工過程中所起作用，分為主動測量和被動測量(1)主動測量也稱在線測量，是指在零件加工過程中進(jìn)行測量。(2)被動測量也稱離線測量，是指在零件加工完畢后進(jìn)行的測量。6.按被測工件在測量時所處的狀態(tài)，分為等精度測量和不等精度測量(1)等精度測量指決定測量精度的全部因素或條件都不變的測量。(2)不等精度測量指在測量過程中決定測量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變的測量。二、測量的基本原則1.阿貝原則2.圓周封閉原則3.最短尺寸鏈原則圖3-6游標(biāo)卡尺不符合阿貝原則圖3-7千分尺符合阿貝原則1.阿貝原則第五節(jié)測量誤差與數(shù)據(jù)處理一、測量誤差的概述二、隨機(jī)誤差三、系

6、統(tǒng)誤差四、粗大誤差五、等精度測量列的數(shù)據(jù)處理一、測量誤差的概述1.測量誤差的基本概念2.測量誤差的來源3.測量誤差的種類4.關(guān)于測量精度的幾個概念2.測量誤差的來源(1)計(jì)量器具誤差計(jì)量器具誤差是指計(jì)量器具本身在設(shè)計(jì)、制造和使用過程中造成的各項(xiàng)誤差。(2)測量方法誤差測量方法誤差是指測量方法不完善所引起的誤差。(3)測量環(huán)境誤差測量環(huán)境誤差是指測量時的環(huán)境條件不符合標(biāo)準(zhǔn)條件所引起的誤差。(4)人員誤差人員誤差是指測量人員的主觀因素(如技術(shù)熟練程度、分辨能力、思想情緒等)引起的誤差。3.測量誤差的種類(1)隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量值時，其數(shù)值大小和符號以不可預(yù)定的方式

7、變化的誤差。(2)系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在同一測量條件下，多次測量同一量時，誤差的大小和符號均不變(如千分尺的零位不正確而引起的測量誤差)；或在條件改變時，按某一確定的規(guī)律變化的誤差。(3)粗大誤差粗大誤差是指由于主觀疏忽大意或客觀條件發(fā)生突然變化而產(chǎn)生的誤差，在正常情況下，一般不會產(chǎn)生這類誤差。4.關(guān)于測量精度的幾個概念(1)正確度表示測最結(jié)果中的系統(tǒng)誤差大小的程度。(2)精密度表示測量結(jié)果中的隨機(jī)分散的特性。(3)準(zhǔn)確度是指測量的精密和正確程度的綜合反映，說明測量結(jié)果與真值的一致程度。圖3-8精密度、正確度和準(zhǔn)確度a)精密度高b)正確度高c)準(zhǔn)確度高d)準(zhǔn)確度低二、隨機(jī)誤差1.隨機(jī)誤差的分布

8、規(guī)律及其特性2.隨機(jī)誤差的極限值3.測量列中隨機(jī)誤差的處理圖3-9頻率直方圖和正態(tài)分布曲線a)頻率直方圖b)正態(tài)分布曲線圖圖3-10總體標(biāo)準(zhǔn)偏差對隨機(jī)誤差分布特性的影響3.測量列中隨機(jī)誤差的處理(1)測量列的算術(shù)平均值在評定有限測量次數(shù)測量列的隨機(jī)誤差時，必須獲得真值，但真值是不知道的，因此只能從測量列中找到一個接近真值的數(shù)值加以代替，這就是測量列的算術(shù)平均值。(2)殘差(剩余誤差)及其應(yīng)用(3)測量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差相同條件下，對同一被測量，將測量列分為若干組，每組進(jìn)行n次的測量稱為多次測量。(2)殘差(剩余誤差)及其應(yīng)用1)當(dāng)測量次數(shù)n足夠多時，殘差的代數(shù)和趨近于零，即ni=1vi0；

9、2)殘差的平方和為最小，即ni=1v2i=min。三、系統(tǒng)誤差1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)2.系統(tǒng)誤差的消除1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)(1)定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)定值系統(tǒng)誤差可以用實(shí)驗(yàn)對比的方法發(fā)現(xiàn)，即通過改變測量條件進(jìn)行不等精度的測量來揭示系統(tǒng)誤差。(2)變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)變值系統(tǒng)誤差可以從測得值的處理和分析觀察中揭示。圖3-11用殘差作圖來判斷系統(tǒng)誤差2.系統(tǒng)誤差的消除(1)從產(chǎn)生誤差根源上消除這是消除系統(tǒng)誤差最根本的方法，因而，在測量前，應(yīng)對測量過程中可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，將誤差從產(chǎn)生根源上加以消除。(2)用加修正值的方法消除這種方法是預(yù)先檢定出測量器具的系統(tǒng)誤差，將其數(shù)值反號后作為修正值，用代數(shù)

10、法加到實(shí)測值上，即可得到不包含該系統(tǒng)誤差的測量結(jié)果。(3)用兩次讀數(shù)方法消除若兩次測量所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差大小相等(或相近)、符號相反，則取兩次測量的平均值作為測量結(jié)果，就可消除系統(tǒng)誤差。(4)用對稱法消除對于線性系統(tǒng)誤差，可采用對稱測量法消除。(5)用半波法消除對于周期變化的系統(tǒng)誤差，可采用半波法消除，即取相隔半個周期的兩測量值的平均值作為測量結(jié)果。圖3-12用兩次讀數(shù)消除系統(tǒng)誤差五、等精度測量列的數(shù)據(jù)處理1.等精度直接測量列的數(shù)據(jù)處理2.等精度間接測量列的數(shù)據(jù)處理例3-1對某一軸徑等精度測量14次，測得值列于表3-3，假設(shè)已消除了定值系統(tǒng)誤差，試求其測量結(jié)果。解：(1)求出算術(shù)平均值x=1nn

11、i=1xi=24.957mm(2)計(jì)算殘差用式(3-16)，計(jì)算值列入表3-3中，同時計(jì)算出ni=1vi=0及ni=1v2i=68，見表3-3。(3)判斷變值系統(tǒng)誤差根據(jù)“殘差觀察法判斷，由于該測量列中的殘差大體上正負(fù)相間，無明顯的變化規(guī)律，所以認(rèn)為無變值系統(tǒng)誤差。(4)計(jì)算測量列單次測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差(5)判斷粗大誤差用3準(zhǔn)則判斷式(3-22)，由測量列殘差(表3-3)可知，測量序號為12的測得值的殘差的絕對值已大于6.86m，故12序號的測得值存在粗大誤差，應(yīng)將12序號的測得值剔除后重新計(jì)算單次測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。(6)計(jì)算測量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差和極限誤差(7)確定測量結(jié)果2.等精度間接測量

12、列的數(shù)據(jù)處理(1)函數(shù)及其微分表達(dá)式(2)函數(shù)的系統(tǒng)誤差計(jì)算式(3)函數(shù)的隨機(jī)誤差計(jì)算式由于各實(shí)測量的測得值中存在著隨機(jī)誤差，因此被測幾何量(函數(shù))也存在著隨機(jī)誤差。(4)間接測量列數(shù)據(jù)處理的步驟(4)間接測量列數(shù)據(jù)處理的步驟1)找出函數(shù)表達(dá)式y(tǒng)=f(x1，x2，xn)。2)求出欲測量(函數(shù))值y。3)計(jì)算函數(shù)的系統(tǒng)誤差y。4)計(jì)算函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值y和函數(shù)的測量極限誤差值lim(y)。5)給出欲測量(函數(shù))的結(jié)果表達(dá)式第六節(jié)光滑工件尺寸的檢測一、通用計(jì)量器具測量工件二、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件一、通用計(jì)量器具測量工件1.計(jì)量器具的選擇原則2.誤廢和誤收的概念3.光滑工件尺寸的檢驗(yàn)1.計(jì)量器具的選

13、擇原則1)按被測工件的部位、外形及尺寸來選擇計(jì)量器具，使所選擇的計(jì)量器具的測量范圍滿足工件的要求。2)按被測工件的公差來選擇計(jì)量器具。圖3-13誤收或誤廢3.光滑工件尺寸的檢驗(yàn)(1)驗(yàn)收極限的確定驗(yàn)收極限是檢測工件尺寸時判斷合格與否的尺寸極限。(2)驗(yàn)收極限的適用性(3)計(jì)量器具的選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定計(jì)量器具的選擇，應(yīng)按測量不確定度的允許值U來進(jìn)行。(2)選擇計(jì)量器具圖3-14內(nèi)縮方式圖3-15不內(nèi)縮方式(2)驗(yàn)收極限的適用性1)對采用包容要求的尺寸,公差等級較高的尺寸，應(yīng)選用內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。2)當(dāng)工藝能力指數(shù)Cp1時(Cp=T/(6)，其驗(yàn)收極限可以按不內(nèi)縮的方式確定；但當(dāng)采用包容要求時，在最

14、大實(shí)體尺寸一側(cè)仍應(yīng)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，如下圖。3)當(dāng)工件的實(shí)際尺寸服從偏態(tài)分布時，可以只對尺寸偏向的一側(cè)(如生產(chǎn)批量不大，用試切法獲得尺寸時，尺寸會偏向MMS一邊)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，如圖3-17所示。4)對于非配合尺寸和一般公差尺寸，可按不內(nèi)縮的方式確定驗(yàn)收極限。圖3-161采用包容要求時的驗(yàn)收極限圖3-17偏態(tài)分布時的驗(yàn)收極限二、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶2.量規(guī)的設(shè)計(jì)1.測量技術(shù)的基礎(chǔ)知識2.光滑工件尺寸的檢測1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶(1)量規(guī)的作用光滑極限量規(guī)是檢驗(yàn)光滑工件尺寸的一種量規(guī)。(2)量規(guī)的種類(3)量規(guī)公差帶量規(guī)是一種精密

15、檢驗(yàn)工具，制造量規(guī)和制造工件一樣，不可避免地會產(chǎn)生誤差，尺寸不可能恰好等于被檢工件的極限尺寸，故必須規(guī)定制造公差。圖3-18光滑極限量規(guī)a)塞規(guī)b)卡規(guī)(2)量規(guī)的種類1)工作量規(guī)。2)驗(yàn)收量規(guī)。3)校對量規(guī)。 檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)的校對量規(guī)，校驗(yàn)時要求通過，稱為“校通通量規(guī)，用代號“TT表示； 檢驗(yàn)軸用量規(guī)止規(guī)的校對量規(guī)，校驗(yàn)時要求通過，稱為“校止通量規(guī)，用代號“ZT表示； 檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)磨損極限的校對量規(guī)，校驗(yàn)時要求不通過，若通過則磨損已超過極限，稱為“校通損量規(guī)，用代號“TS表示。圖3-19工作量規(guī)及軸用校對量規(guī)的公差帶圖解2.量規(guī)的設(shè)計(jì)(1)量規(guī)的形狀(2)量規(guī)型式的選擇光滑極限量規(guī)的型式很多。(3)量規(guī)工作尺寸的計(jì)算(2)由表3-9查出工作量規(guī)制造公差T和位置要素Z，見表3-10。(3)畫公差帶圖，如圖3-22所示。(4)量規(guī)工作尺寸計(jì)算(4)量規(guī)的技術(shù)要求量規(guī)測量面一般用淬硬鋼(合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼)和硬質(zhì)合金等材料制造，通常用淬硬鋼制造的量規(guī)，其測量面的硬度應(yīng)為5865HRC,以保證其耐磨性。(1)量規(guī)的形狀1)符合量規(guī)設(shè)計(jì)原則(泰勒原則)的量規(guī)形狀。2)實(shí)際生產(chǎn)中量規(guī)的形狀。圖3-20量規(guī)形狀背離泰勒原則對測量結(jié)果的影響(示意圖)a)全形止規(guī)的影響b)不全形通規(guī)的影響圖3-21量規(guī)型式及應(yīng)用