互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)第2版 教學(xué)課件 作者 毛平淮 第3章-支持高清瀏覽

HH2a第三章 測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及光滑工件尺寸的檢測(cè)第一節(jié) 測(cè)量的基本概念第二節(jié) 長(zhǎng)度和角度計(jì)量單位與尺寸傳遞第三節(jié) 計(jì)量器具的分類及其主要技術(shù)指標(biāo)第四節(jié) 測(cè)量方法第五節(jié) 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理第六節(jié) 光滑工件尺寸的檢測(cè)第一節(jié)

測(cè)量的基本概念測(cè)量：將被測(cè)的量與作為單位或者標(biāo)準(zhǔn)的量，在量值上進(jìn)行比較的，從而確定二者比值的過(guò)程。第二節(jié)

長(zhǎng)度和角度計(jì)量單位與尺寸傳遞一、長(zhǎng)度和角度的計(jì)量單位我國(guó)的法定長(zhǎng)度計(jì)量單位是米米(m)，在機(jī)械制造中的常用單位是毫米(mm)，在技術(shù)測(cè)量中的常用單位是微米(μm)。它們之間的關(guān)系是：1m=1000mm，1mm=1μm。二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)圖3-1長(zhǎng)度尺寸量值傳遞系統(tǒng)圖3-2正8面棱體二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)圖3-3角度量值傳遞系統(tǒng)二、尺寸和角度量值傳遞系統(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)量器具的分類標(biāo)準(zhǔn)量具量具通常是指結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的測(cè)量工具，包括單值量具、多值量具和標(biāo)準(zhǔn)量具等。極限量規(guī)量規(guī)是一種沒(méi)有刻度的，用以檢驗(yàn)零件尺寸、形狀、相互位置的專用檢驗(yàn)工具，它只能判斷零件是否合格，而不能得出具體尺寸，如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)等。

3.計(jì)量?jī)x器量?jī)x即計(jì)量?jī)x器，是指能將被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成可直接觀察的指示值或等效信息的計(jì)量器4.計(jì)量裝置計(jì)量裝置是一種專用檢驗(yàn)工具3.計(jì)量?jī)x器·(1)游標(biāo)式量?jī)x如游標(biāo)卡尺(2)微動(dòng)螺旋副式量?jī)x

如外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺等。(3)機(jī)械式量?jī)x

(4)光學(xué)式量?jī)x如百分表利用光學(xué)原理制成的量?jī)x，在長(zhǎng)度測(cè)量中常用的有光學(xué)計(jì)、測(cè)長(zhǎng)儀等。(5)電動(dòng)式量?jī)x

(6)氣動(dòng)式量?jī)x

(7)光電式量?jī)x電感測(cè)微儀是一種常用的電動(dòng)量?jī)x有水動(dòng)式或浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x如光電顯微鏡、光電測(cè)長(zhǎng)儀等。二、計(jì)量器具的主要技術(shù)指標(biāo)刻度間距分度值示值范圍測(cè)量范圍靈敏度測(cè)量力示值誤差示值變動(dòng)回程誤差(滯后誤差)10.不確定度圖3-5

示值范圍與測(cè)量范圍第四節(jié) 測(cè)

量

方

法一、測(cè)量方法的分類二、測(cè)量的基本原則一、測(cè)量方法的分類直接測(cè)量和間接測(cè)量絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量1.按獲得測(cè)量結(jié)果的方法,分為直接測(cè)量和間接測(cè)直接測(cè)量

不需對(duì)被測(cè)的量與其他實(shí)測(cè)的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助計(jì)算而直接得到被測(cè)量值的測(cè)量。間接測(cè)量

通過(guò)直接測(cè)量與被測(cè)量有已知關(guān)系的其他量而得到該被測(cè)量量值的測(cè)量。2.按示值是否為被測(cè)量的整個(gè)量值,分為絕對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量計(jì)量器具顯示或指示的示值是被測(cè)量的(1)絕對(duì)測(cè)量整個(gè)量值。

(2)相對(duì)測(cè)量又稱比較測(cè)量。3.按測(cè)量時(shí)被測(cè)表面與計(jì)量器具的測(cè)頭是否接觸分為接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量接觸測(cè)量

測(cè)量時(shí)計(jì)量器具的測(cè)頭與被測(cè)表面接觸的測(cè)量。非接觸測(cè)量

測(cè)量時(shí)計(jì)量器具的測(cè)頭不與被測(cè)表面接觸的測(cè)量。4.按工件上同時(shí)測(cè)量被測(cè)量的多少，分為單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量(1)單項(xiàng)測(cè)量

(2)綜合測(cè)量指對(duì)工件上的每一參數(shù)分別進(jìn)行測(cè)量。指同時(shí)測(cè)量工件上幾個(gè)有關(guān)幾何量的綜合結(jié)果，以判斷綜合結(jié)果是否合格，而不要求知道有關(guān)單項(xiàng)值。5.按測(cè)量在加工過(guò)程中所起作用，分為主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量也稱在線測(cè)量，是指在零件加工過(guò)程中也稱離線測(cè)量，是指在零件加工完畢后(1)主動(dòng)測(cè)量進(jìn)行測(cè)量。

(2)被動(dòng)測(cè)量進(jìn)行的測(cè)量。6.按被測(cè)工件在測(cè)量時(shí)所處的狀態(tài)，分為等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量等精度測(cè)量

指決定測(cè)量精度的全部因素或條件都不變的測(cè)量。不等精度測(cè)量

指在測(cè)量過(guò)程中決定測(cè)量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變的測(cè)量。二、測(cè)量的基本原則1.阿貝原則應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度量安放在被測(cè)長(zhǎng)度量的延長(zhǎng)線上。圓周封閉原則圓周分度首尾相連的間隔誤差總和為0.最短尺寸鏈原則盡量減少測(cè)量鏈的組成環(huán)節(jié)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第五節(jié)

測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理一、測(cè)量誤差的概述二、隨機(jī)誤差三、系統(tǒng)誤差四、粗大誤差五、等精度測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理一、測(cè)量誤差的概述測(cè)量誤差的基本概念測(cè)量誤差的來(lái)源測(cè)量誤差的種類關(guān)于測(cè)量精度的幾個(gè)概念2.測(cè)量誤差的來(lái)源測(cè)量誤差的幾個(gè)來(lái)源：計(jì)量器具誤差；測(cè)量方法誤差；測(cè)量環(huán)境誤差；人員誤差3.測(cè)量誤差的種類隨機(jī)誤差

多次測(cè)量同一量值，數(shù)值大小和符號(hào)以不可預(yù)定的方式變化的誤差。系統(tǒng)誤差

誤差按某一特定規(guī)律變化粗大誤差

主觀大意或客觀突然變化產(chǎn)生4.關(guān)于測(cè)量精度的幾個(gè)概念正確度精密度準(zhǔn)確度表示測(cè)最結(jié)果中的系統(tǒng)誤差大小的程度。表示測(cè)量結(jié)果中的隨機(jī)分散的特性。是指測(cè)量的精密和正確程度的綜合反映，說(shuō)明測(cè)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)誤差隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及其特性隨機(jī)誤差的極限值測(cè)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(duì)隨機(jī)誤差分布特性的影響3.測(cè)量列中隨機(jī)誤差的處理測(cè)量列的算術(shù)平均值殘差(剩余誤差)及其應(yīng)用

(3)測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差三、系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的消除1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)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(duì)比的方法發(fā)現(xiàn)，即通過(guò)改變測(cè)量條件進(jìn)行不等精度的測(cè)量來(lái)揭示系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

變值系統(tǒng)誤差可以從測(cè)得值的處理和分析觀察中揭示。圖3-11用殘差作圖來(lái)判斷系統(tǒng)誤差2.系統(tǒng)誤差的消除從產(chǎn)生誤差根源上消除

這是消除系統(tǒng)誤差最根本的方法，因此，在測(cè)量前，應(yīng)對(duì)測(cè)量過(guò)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。用加修正值的方法消除

這種方法是預(yù)先檢定出測(cè)量器具的系統(tǒng)誤差，將其數(shù)值反號(hào)后作為修正值，用代數(shù)法加到實(shí)測(cè)值上，即可得到不包含該系統(tǒng)誤差的測(cè)量結(jié)果。用兩次讀數(shù)方法消除

若兩次測(cè)量所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差大小相等(或相近)、符號(hào)相反，則取兩次測(cè)量的平均值作為測(cè)量結(jié)果，就可消除系統(tǒng)誤差。圖3-12用兩次讀數(shù)消除系統(tǒng)誤差對(duì)于線性系統(tǒng)誤差，可采用對(duì)稱測(cè)量法消用對(duì)稱法消除除。用半波法消除對(duì)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(gè)周期的兩測(cè)量值的平均值作為測(cè)量結(jié)果。五、等精度測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理等精度直接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理等精度間接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理例3-1 對(duì)某一軸徑等精度測(cè)量14次，測(cè)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(cè)量結(jié)果。解：(1)求出算術(shù)平均值

x=1n∑ni=1xi=24.957mm計(jì)算殘差 用式(3-16)，計(jì)算值列入表3-3中，同時(shí)計(jì)算出∑ni=1vi=0及∑ni=1v2i=68，見表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(cè)量列中的殘差大體上正負(fù)相間，無(wú)明顯的變化規(guī)律，所以認(rèn)為無(wú)變值系統(tǒng)誤差。計(jì)算測(cè)量列單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差判斷粗大誤差 用3σ準(zhǔn)則判斷式(3-22)，由測(cè)量列殘差(表3-3)可知，測(cè)量序號(hào)為12的測(cè)得值的殘差的絕對(duì)值已大于6.86μm，故12序號(hào)的測(cè)得值存在粗大誤差，應(yīng)將12序號(hào)的測(cè)得值剔除后重新計(jì)算單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。(6)計(jì)算測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差和極限誤差(7)確定測(cè)量結(jié)果2.等精度間接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理函數(shù)及其微分表達(dá)式函數(shù)的系統(tǒng)誤差計(jì)算式函數(shù)的隨機(jī)誤差計(jì)算式

由于各實(shí)測(cè)量的測(cè)得值中存在著隨機(jī)誤差，因此被測(cè)幾何量(函數(shù))也存在著隨機(jī)誤差。間接測(cè)量列數(shù)據(jù)處理的步驟間接測(cè)量列數(shù)據(jù)處理的步驟找出函數(shù)表達(dá)式y(tǒng)=f(x1，x2，…，xn)。求出欲測(cè)量(函數(shù))值y。計(jì)算函數(shù)的系統(tǒng)誤差Δy。計(jì)算函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值σy和函數(shù)的測(cè)量極限誤差值δlim(y)。給出欲測(cè)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(cè)一、通用計(jì)量器具測(cè)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(cè)量工件計(jì)量器具的選擇原則誤廢和誤收的概念光滑工件尺寸的檢驗(yàn)1.計(jì)量器具的選擇原則按被測(cè)工件的部位、外形及尺寸來(lái)選擇計(jì)量器具，使所選擇的計(jì)量器具的測(cè)量范圍滿足工件的要求。按被測(cè)工件的公差來(lái)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)驗(yàn)收極限是檢測(cè)工件尺寸時(shí)判斷合格與否的尺寸極限。(1)驗(yàn)收極限的確定(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(cè)量不確定度的允許值U來(lái)進(jìn)行。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)收極限的適用性對(duì)采用包容要求的尺寸,公差等級(jí)較高的尺寸，應(yīng)選用內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。當(dāng)工藝能力指數(shù)Cp>1時(shí)(Cp=T/(6σ))，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(shí)，在最大實(shí)體尺寸一側(cè)仍應(yīng)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，

如圖所示。當(dāng)工件的實(shí)際尺寸服從偏態(tài)分布時(shí)，可以只對(duì)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(shí)，尺寸會(huì)偏向MMS一邊)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，如圖3-17所示。對(duì)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3-16>1采用包容要求時(shí)的驗(yàn)收極限圖3-17偏態(tài)分布時(shí)的驗(yàn)收極限二、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶量規(guī)的設(shè)計(jì)1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶光滑極限量規(guī)是檢驗(yàn)光滑工件尺寸的一種量規(guī)。(1)量規(guī)的作用(2)量規(guī)的種類(3)量規(guī)公差帶量規(guī)是一種精密檢驗(yàn)工具，制造量規(guī)和制造工件一樣，不可避免地會(huì)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)的種類工作量規(guī)。驗(yàn)收量規(guī)。校對(duì)量規(guī)。①檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求通過(guò)，稱為“校通—通”量規(guī)，用代號(hào)“TT”表示；②檢驗(yàn)軸用量規(guī)止規(guī)的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求通過(guò)，稱為“校止—通”量規(guī)，用代號(hào)“ZT”表示；③檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)磨損極限的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求不通過(guò)，若通過(guò)則磨損已超過(guò)極限，稱為“校通—損”量規(guī)，用代號(hào)“TS”表示。圖3-19工作量規(guī)及軸用校對(duì)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)(4)量規(guī)工作尺寸計(jì)算(1)量規(guī)的形狀符合量規(guī)設(shè)計(jì)原則(泰勒原則)的量規(guī)形狀。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(duì)測(cè)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)用范圍a)測(cè)孔量規(guī)的型式及應(yīng)用范圍 b)測(cè)軸量規(guī)的型式及應(yīng)用范圍(2)量規(guī)型式的選擇(3)量規(guī)工作尺寸的計(jì)算圖3-22例3-3量規(guī)公差帶