第二章 测量技术基础.ppt

互换性与测量技术第二章 测量技术基础宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰测量技术基础 之概述n测量过程四要素：测量过程四要素：n（1）被测对象：被测对象：本课程研究的被测对象是几何量即长度、角度、形状、相对位置。表面粗糙度以及螺纹、齿轮的几何参数。n测量的概念：测量的概念：是指为了确定被测几何量的量值而进行的实验过程。n（2）计量单位：计量单位：n（4）测量精度：测量精度：测量结果与被测量真值的一致程度。n（3）测量方法：测量方法：测量原理、计量器具和测量条件的总和。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰长度基准与量值传递n一、长度基准一、长度基准n二、量值传递二、量值传递n 国际统一的、稳定可靠的长度基准“米”是在1983年第12届国际计量大会上通过的，用光波波长来复现“米”。n 为了能便于用米来进行长度测量，并保证量值的准确和统一，需要把量值传递到生产中所用的各种计量器具和被测工件上去，有了以下的图示：宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰0.633um波长基准工作基准器1等量块2等量块3等量块4等量块5等量块6等量块普通计量器具工件尺寸工作基准器工作基准米尺1等线纹尺2等线纹尺3等线纹尺精密计量器具普通计量器具工件尺寸刻刻线线量量具具端端面面量量具具宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n量块的材料、形状和尺寸量块的材料、形状和尺寸n 量块是用铬锰钢特殊合金钢制成的或线膨胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形的其它材料制成n 量块通常为六边形，尺寸有一定规定。n 量块的精度量块的精度n 00级、0级、1级、2级、3级、效准级k级n 量块的应用量块的应用n 多块量块组合时，根据所需尺寸的最后一位数字选第一块量块的尺寸的尾数，逐一选取，每选一块量块至少应减去所需尺寸的一位尾数。n三、量块三、量块长度基准与量值传递宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰 长方体的量块有两个两个平行平行的测量面，其余为非测量面。测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度表面粗糙度Ra值达0.012m以上，两测量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）。长度基准与量值传递宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰长度基准与量值传递n 量块的选用量块的选用宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰例如：从83块一套的量块组中选取几块量块组成尺57.385。选择步骤如下：n57.385 -1.00556.380-1.38055.000-5.00050.00057.385=1.005+1.380+5+50第一块量块的尺寸第二块量块的尺寸第三块量块的尺寸第四块量块的尺寸宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰练习1：从83块一套的量块组中选取几块量块组成尺48.98。练习2：从83块一套的量块组中选取几块量块组成尺29.875。练习3：从83块一套的量块组中选取几块量块组成尺10.56。长度基准与量值传递宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰长度基准与量值传递n 量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。n 所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与环境温度相同后方可使用。n 使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤，影响其粘合性。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰长度基准与量值传递n 使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈脂存于干燥处。n 轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。n 不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n一、计量器具的分类一、计量器具的分类计量器具 之计量器具的分类计量器具的分类n 量具量具量具是指以固定形式复现量值的计量器具。n 量规量规量规是指没有刻度的专用计量器具n 量仪量仪量仪是指能将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具。n (1)(1)卡尺类量仪卡尺类量仪 数线卡尺、数显高度尺等。数线卡尺、数显高度尺等。n （3 3）机械类量仪：）机械类量仪：百分表百分表n （2 2）微动螺旋副类量仪）微动螺旋副类量仪 ：数显千分尺：数显千分尺宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n测量装置：测量装置：为被测量所必需的测量装置和辅助设备的总体。n （5 5）气动类量仪：流量计气动类量仪：流量计n （4 4）光学类量仪）光学类量仪:光学计光学计n （6 6）电学类量仪：电动轮廓仪）电学类量仪：电动轮廓仪n （7 7）光机电宗合类量仪：齿轮测量中心等）光机电宗合类量仪：齿轮测量中心等计量器具 之计量器具的分类计量器具的分类宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n二、计量器具的度量指标二、计量器具的度量指标度量指标：是选择、使用和研究计量器具的依据，计量器度量指标：是选择、使用和研究计量器具的依据，计量器具的基本度量指标如下：具的基本度量指标如下：n 1、分度间距：刻度尺或刻度盘上两相邻刻线之间的距离。n 2、分度值：刻度尺或刻度盘上两相邻刻线所代表的量值值差。n 3、示值范围：计量器具上的最大值最小值的范围。n 4、测量范围：计量器具所能测出的最大值最小值的范围计量器具 之计量器具的度量指标计量器具的度量指标宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n5、示值误差：计量器具的示值与被测量真值的代数差。n6、示值变动性：在测量条件不变的情况下对同一被测量数值进行多次读数其示值变化的最大差异。n7、灵敏度：计量器具对被测量变化的反应能力。n8、灵敏（灵敏限）：计量器具示值可察觉变化的被测量的最小变化值。n9、回程误差：在相同测量条件下，计量器具按正反行程，对同一被测量值进行测量时，是值之差的绝对值。计量器具 之计量器具的度量指标计量器具的度量指标宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n10、测量力：指计量器具的测头与被测表面之间的接触压力。n11、修正值:为消除系统误差 用代数法加到未修正的结果上的值。n12、计量器具的不确定度：由于计量器具的误差而对被测量的真值不能确定的程度。计量器具 之计量器具的度量指标计量器具的度量指标宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n一、按实测量是否是被测量分类一、按实测量是否是被测量分类计量器具 之测量方法测量方法n1、直接测量:直接从计量器具获得被测两量值的方法。n2、间接测量：先测出与被测量有已知函数关系的量然后通过函数关系计算出被测量的值。n 二、按示值是否是被测量的整个量值分类二、按示值是否是被测量的整个量值分类n1、绝对测量：绝对测量是指能从计量器具读数装置上读出被测量量值的测量方法n2、相对测量：计量器具的示值仅表示被测量对已知量的偏差而被测量的量值为计量器具示值与标准量的代数和宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n1、接触测量：测头与零件被测对象表面直接接触。n2、非接触测量：测头与零件被测对象表面不直接接触n 三、按测量时计量器具的测头与被测表面之间三、按测量时计量器具的测头与被测表面之间是否有机械作用的测量力分类。是否有机械作用的测量力分类。计量器具 之测量方法测量方法n 四、按同时测量被测量的多少分类四、按同时测量被测量的多少分类n单项测量：测量同一工件上单项参数的测量方法。n综合测量：同时测量工件上几个相关参数，综合的判断工件是否合格的测量方法。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰n 五、按测量是否在加工过程中进行分类五、按测量是否在加工过程中进行分类计量器具 之测量方法测量方法n 六、按被测量在测量过程中所处的状态分类六、按被测量在测量过程中所处的状态分类n1、在线测量：指在加工过程中对工件进行测量n2、离线测量：指在加工过程后对工件进行测量。n 1、静态测量：被测表面与计量器具的测头处于相对静止状态的测量方法n 2、动态测量：被测表面与计量器具的测头处于相对运动状态的测量方法宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰七、按决定测量结果的全部因素或条件是否改变分类n等精度测量：测量过程中决定测量结果的全部因素或条件不变的测量方法。n不等精度测量：测量过程中决定测量结果的全部因素或条件可能全部改变的测量方法。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰测量误差与数据处理n测量误差的概念测量误差的绝对值越小，说明测得值接近真值，因此测量精度就高。n1、绝对误差 ：指被测量的测得值（仪表的指示值）x与其真值x0之差。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰测量误差与数据处理n测量误差的概念（续）相对误差比绝对误差更好的说明测量的精确程度。相对误差比绝对误差更好的说明测量的精确程度。n2、相对误差 ：指绝对误差得绝对值与被测量真值x0之比。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰测量误差与数据处理n测量误差的来源n计量器具的误差n标准件的误差n测量方法误差n测量环境误差宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰测量误差与数据处理n测量误差的分类n系统误差系统误差 系统误差是指在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。系统误差的大小表明测量结果的准确度，它说明测量结果相对真值有一定的误差，系统误差越小，则测量结果的准确度准确度越高。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰测量误差与数据处理n测量误差的分类（续）n随机误差随机误差 随机误差是指在相同条件下，多次测量同一量值时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。随机误差服从正态分布规律，其大小表明测量结果的精密度，随机误差越小，则测量结果的精密度精密度越高。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰几何量的检测n完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。n检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断，而不必得出被测量的具体数值；n测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。n意义：检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。检测是机械制造的“眼睛”。产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，往往更有赖于检测精度的提高。所以，合理地确定公差与正确进行检测，是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰机械精度设计概述n一般来说，在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分析计算：n（1）运动分析与计算。根据机器或机构应实现的运动，由运动学原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元件，以保证实现预定的动作，满足机器或机构的运动方面的要求。n（2）强度的分析与计算。根据强度、刚度等方面的要求，决定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时能承受规定的负荷，达到强度和刚度方面的要求。n（3）几何精度的分析与计算。零件基本尺寸确定后，还需要进行精度计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数和公差。n 本书主要讨论的是几何精度的分析与计算。宁波职业技术学院宁波职业技术学院 机电学院机电学院 庄舰庄舰精度设计原则n互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。n经济性原则：工艺性、合理的精度要求、合理选材、合理的调整环节、提高寿命。n匹配性原则：根据机器或位置中各部分各环节对机械精度影响程度的不同，对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好处，这就是精度匹配原则。n最优化原则：探求并确定各组成零、部件精度处于最佳协调时的集合体。例如探求并确定先进工艺，优质材料等。