《公差配合与测量技术》图文课件第2章.ppt

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1、公差配合与测量技术公差配合与测量技术1第第2 2章章 测量技术基础测量技术基础 本章主要内容为本章主要内容为：v计量器具与测量方法计量器具与测量方法v测量误差及数据处理测量误差及数据处理v测量技术概述测量技术概述22.1 测量技术概述测量技术概述自然界中存在的各种物理量的特性都反映为自然界中存在的各种物理量的特性都反映为“量量”和和“质质”两个方面，而任何两个方面，而任何“质质”通常都反映为一定的通常都反映为一定的“量量”，测量，测量的任务就是确定物理量的数量特征。因此，测量成为认识和的任务就是确定物理量的数量特征。因此，测量成为认识和分析物理量的基本方法。从科学技术的发展看，各种物理量分析物

2、理量的基本方法。从科学技术的发展看，各种物理量及其相互关系的定理和公式大多是通过测量而发现或证实的。及其相互关系的定理和公式大多是通过测量而发现或证实的。测量是进行科学实验的基本手段，离开了精确的测量，科学测量是进行科学实验的基本手段，离开了精确的测量，科学实验就得不到正确的结论，许多学科领域的突破，也是由于实验就得不到正确的结论，许多学科领域的突破，也是由于测量技术的提高才得以实现。另一方面，其他学科的发展，测量技术的提高才得以实现。另一方面，其他学科的发展，尤其是新技术的发展，也为探求新的测量原理和先进的测量尤其是新技术的发展，也为探求新的测量原理和先进的测量方法创造了条件，促进了测量技术

3、的发展。方法创造了条件，促进了测量技术的发展。在工业生产中，测量技术占有非常重要的地位，它是进行在工业生产中，测量技术占有非常重要的地位，它是进行质量管理的重要手段，是贯彻质量标准的技术保证。质量管理的重要手段，是贯彻质量标准的技术保证。32.1.1 测量技术的概念测量技术的概念测量就是将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而测量就是将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量量值的过程，而测量结果则以带有计量单位的数确定被测量量值的过程，而测量结果则以带有计量单位的数值表示。为了获得正确、有意义的测量结果，必须有统一、值表示。为了获得正确、有意义的测量结果，必须有统一、可靠的计

4、量单位和体现计量单位的标准量；必须针对测量对可靠的计量单位和体现计量单位的标准量；必须针对测量对象的特征与要求，选择适用的测量方法与计量器具；必须保象的特征与要求，选择适用的测量方法与计量器具；必须保证测量精度符合要求，即保证测量所得的量值与被测量的真证测量精度符合要求，即保证测量所得的量值与被测量的真值的差异在允许范围内。简而言之，一个完整的测量过程应值的差异在允许范围内。简而言之，一个完整的测量过程应包括测量对象、计量单位、测量方法与计量器具以及测量精包括测量对象、计量单位、测量方法与计量器具以及测量精度等方面。度等方面。在机械制造中，测量对象主要是几何量，包括长度、角度、在机械制造中，测

5、量对象主要是几何量，包括长度、角度、表面粗糙度、形状与位置误差以及螺纹、齿轮等较复杂零件表面粗糙度、形状与位置误差以及螺纹、齿轮等较复杂零件的几何参数等。的几何参数等。42.1.2 长度基准和尺寸传递长度基准和尺寸传递在法定计量单位制中，长度的基本单位是在法定计量单位制中，长度的基本单位是m；在机械制造中，；在机械制造中，常用的单位为常用的单位为mm和和m；在精密测量时，多以；在精密测量时，多以m为单位。为单位。米的长度原以金属实物国际米原器上的两刻线间的距离为米的长度原以金属实物国际米原器上的两刻线间的距离为基准。虽然米原器所用的材料和结构的稳定性都很好，但基准。虽然米原器所用的材料和结构的

6、稳定性都很好，但不能保证其量值长期不变，同时又不便于复制。不能保证其量值长期不变，同时又不便于复制。为了保证长度测量的量值统一，还必须建立从基准到生产为了保证长度测量的量值统一，还必须建立从基准到生产中使用的各种计量器具，直至零件的长度量值传递系统，中使用的各种计量器具，直至零件的长度量值传递系统，如图如图2-1所示。所示。从图从图2-1可以看出，长度量值分两个平行的系统向下传递，可以看出，长度量值分两个平行的系统向下传递，一个是端面量具（量块）系统，另一个是刻线量具一个是端面量具（量块）系统，另一个是刻线量具(线纹尺线纹尺)系统。因此，量块与线纹尺都是量值传递的媒介，其中量系统。因此，量块与

7、线纹尺都是量值传递的媒介，其中量块的应用更广。块的应用更广。5图图2-1 长度量值传递系统长度量值传递系统62.1.3 量块的基本知识量块的基本知识量块是一种没有刻度的平面平行端面量具，用膨胀系数量块是一种没有刻度的平面平行端面量具，用膨胀系数小、不易变形、耐磨性好的材料制成，如铬锰钢。量块小、不易变形、耐磨性好的材料制成，如铬锰钢。量块的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体量块，的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体量块，如图如图2-2所示。量块是一种重要的标准器，应用广泛，除所示。量块是一种重要的标准器，应用广泛，除了在长度量值传递中起重要作用外，还用来调整仪器、了在长度量值传递中

8、起重要作用外，还用来调整仪器、机床或直接检验工件。机床或直接检验工件。图图2-2 量块量块71.量块的精度量块的精度量块有两个平行的测量面，这两个测量面的平面度、表面量块有两个平行的测量面，这两个测量面的平面度、表面粗糙度和相互平行度等要求都很高。量块一个测量面上的粗糙度和相互平行度等要求都很高。量块一个测量面上的一点至与此量块另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂一点至与此量块另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离，称为量块长度。量块上标出的尺寸是量块长度的直距离，称为量块长度。量块上标出的尺寸是量块长度的标称值，即标称长度。标称值，即标称长度。为满足不同应用场合对量块精度的要求，量块按其

9、制造精为满足不同应用场合对量块精度的要求，量块按其制造精度度(如量块长度的极限偏差和长度变动量的允许值等如量块长度的极限偏差和长度变动量的允许值等)分为分为00、0、1、2、3级。其中级。其中00级精度最高，其余各级精度依级精度最高，其余各级精度依次降低。另外，还有一个校准级次降低。另外，还有一个校准级K级。级。量块又按其检定精度量块又按其检定精度(即中心长度的测量极限误差即中心长度的测量极限误差)和平面和平面平行度允许偏差分为平行度允许偏差分为1、2、3、4、5、6等。其中等。其中1等精度最等精度最高，其余各等依次降低。高，其余各等依次降低。8量块按量块按“级级”使用时，以其标称尺寸作为工作

10、尺寸，该尺寸内包含了量使用时，以其标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸内包含了量块的制造误差；按块的制造误差；按“等等”使用时，则应以量块经检定后所给出的实际中使用时，则应以量块经检定后所给出的实际中心长度作为工作尺寸，该尺寸内仅包含检定时的测量误差，而不包含量心长度作为工作尺寸，该尺寸内仅包含检定时的测量误差，而不包含量块的制造误差。因此，在精密测量中，量块按块的制造误差。因此，在精密测量中，量块按“等等”使用比按使用比按“级级”使使用更经济合理。用更经济合理。但应注意，由于受平面平行度允许偏差等的限制，并不是任意级别的量但应注意，由于受平面平行度允许偏差等的限制，并不是任意级别的量块都可以检定为高

11、等别的量块。块都可以检定为高等别的量块。2.量块的黏合性及组合量块的黏合性及组合量块的测量面十分平整和光洁，当用较小的压力使两块量块紧贴着作切量块的测量面十分平整和光洁，当用较小的压力使两块量块紧贴着作切向相对滑动时，它们便黏合在一起，量块的这种特性称为黏合性。利用向相对滑动时，它们便黏合在一起，量块的这种特性称为黏合性。利用黏合性可将若干个量块组成量块组，而构成所需要的尺寸。为了能够在黏合性可将若干个量块组成量块组，而构成所需要的尺寸。为了能够在一定范围内组成各种尺寸，一套量块中的尺寸间隔需要按一定规律排列。一定范围内组成各种尺寸，一套量块中的尺寸间隔需要按一定规律排列。为了减少量块组合的累

12、积误差，应尽量减少组合量块的块数，一般每个为了减少量块组合的累积误差，应尽量减少组合量块的块数，一般每个量块组的块数为量块组的块数为25块。组合时，可从消去尺寸的最小尾数开始，逐一选块。组合时，可从消去尺寸的最小尾数开始，逐一选取。例如，从取。例如，从83块一套的量块中选取尺寸块一套的量块中选取尺寸28.285 mm的量块组，则可分的量块组，则可分别选用别选用1.005 mm、1.28 mm、6.00 mm和和20.00 mm这这4个量块。个量块。92.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法2.2.1 计量器具的分类计量器具的分类测量仪器和测量工具可统称为计量器具，按计量器具的原理、测量仪器

13、和测量工具可统称为计量器具，按计量器具的原理、结构特点及用途可分为基准量具、通用计量器具、极限量规和结构特点及用途可分为基准量具、通用计量器具、极限量规和检验夹具。检验夹具。1.基准量具基准量具用来校对或调整计量器具，或作为标准尺寸进行相对测量的量用来校对或调整计量器具，或作为标准尺寸进行相对测量的量具称为基准量具。它可分为定值基准量具（如量块、角度块等）具称为基准量具。它可分为定值基准量具（如量块、角度块等）和变值基准量具（如标准线纹尺等）。和变值基准量具（如标准线纹尺等）。2.通用计量器具通用计量器具 将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的测量工具，将被测量转换成可直接观测的指示值或

14、等效信息的测量工具，称为通用计量器具。按其工作原理，通用计量器具分以下几种：称为通用计量器具。按其工作原理，通用计量器具分以下几种：10(1)游标类量具。游标类量具结构简单，使用方便，能满足游标类量具。游标类量具结构简单，使用方便，能满足一般精度的测量要求，是机械制造业中应用十分广泛的量一般精度的测量要求，是机械制造业中应用十分广泛的量具，可测量内、外尺寸，高度，深度等，如游标卡尺、游具，可测量内、外尺寸，高度，深度等，如游标卡尺、游标高度尺和游标量角器等。标高度尺和游标量角器等。(2)微动螺旋类量具。微动螺旋类量具是指应用螺旋测微微动螺旋类量具。微动螺旋类量具是指应用螺旋测微原理制成的量具，

15、如内径千分尺、外径千分尺、公法线千原理制成的量具，如内径千分尺、外径千分尺、公法线千分尺等。分尺等。(3)机械类量具。机械类量具是指用机械传动方法实现信机械类量具。机械类量具是指用机械传动方法实现信息转换的量仪，如杠杆齿轮比较仪、扭簧比较仪等。息转换的量仪，如杠杆齿轮比较仪、扭簧比较仪等。(4)光学类量具。光学类量具是指用光学方法实现信息转光学类量具。光学类量具是指用光学方法实现信息转换的仪器，如光学计、投影仪、光学比较仪、光学测角仪、换的仪器，如光学计、投影仪、光学比较仪、光学测角仪、激光干涉仪等。激光干涉仪等。11(5)电动量具。电动量具是指将原始信号转换为电工学参电动量具。电动量具是指将

16、原始信号转换为电工学参数的量仪，如电感比较仪、电动轮廓仪、容栅测位仪等。数的量仪，如电感比较仪、电动轮廓仪、容栅测位仪等。(6)气动量具。气动量具是指通过气动系统的流量或压力气动量具。气动量具是指通过气动系统的流量或压力变化实现原始信号转换的仪器，如水柱式气动量仪、浮变化实现原始信号转换的仪器，如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪等。标式气动量仪等。(7)微机化量具。微机化量具是指在微机系统控制下，可微机化量具。微机化量具是指在微机系统控制下，可实现测量数据的自动采集、处理、显示和打印的机电一实现测量数据的自动采集、处理、显示和打印的机电一体化量仪。如微机控制的数显万能测长仪、电脑表面粗体化量仪。

17、如微机控制的数显万能测长仪、电脑表面粗糙度测量仪和三坐标测量机等。糙度测量仪和三坐标测量机等。3.极限量规极限量规极限量规是一种没有刻度（线）的用于检验被测量是否极限量规是一种没有刻度（线）的用于检验被测量是否处于给定的极限偏差之内的专用检验工具，如光滑极限处于给定的极限偏差之内的专用检验工具，如光滑极限量规、螺纹量规、位置量规等。量规、螺纹量规、位置量规等。124.检验夹具检验夹具检验夹具是一种专用的检验工具，它在和相应的计量器具配套使用时，检验夹具是一种专用的检验工具，它在和相应的计量器具配套使用时，可方便地检验出被测件的各项参数。如检验滚动轴承用的各种检验夹可方便地检验出被测件的各项参数

18、。如检验滚动轴承用的各种检验夹具可同时测出轴承套圈的尺寸和径向跳动或端面跳动等。具可同时测出轴承套圈的尺寸和径向跳动或端面跳动等。2.2.2 计量器具的基本度量指标计量器具的基本度量指标度量指标是表征计量器具技术性能的重要标志，也是选择计量器具的度量指标是表征计量器具技术性能的重要标志，也是选择计量器具的依据。通常对计量器具规定如下几个度量指标。依据。通常对计量器具规定如下几个度量指标。1.分度值分度值计量器具刻度尺或刻度盘上相邻两刻线所代表的量值之差称为分度值计量器具刻度尺或刻度盘上相邻两刻线所代表的量值之差称为分度值（又称为刻度值），用（又称为刻度值），用i来表示，单位为来表示，单位为mm

19、。例如，千分尺微分筒上。例如，千分尺微分筒上的分度值的分度值i0.01 mm。分度值是量仪能指示出被测件尺寸的最小单位。分度值是量仪能指示出被测件尺寸的最小单位。数字显示仪器的分度值称为分辨率，它表示最末一位数字间隔所代表数字显示仪器的分度值称为分辨率，它表示最末一位数字间隔所代表的量值之差。一般说来，量仪的分度值愈小，其精度愈高。的量值之差。一般说来，量仪的分度值愈小，其精度愈高。132.刻度间距刻度间距量仪刻度尺或刻度盘上两相邻刻线中心的距离称为刻度间距，量仪刻度尺或刻度盘上两相邻刻线中心的距离称为刻度间距，用用a来表示来表示,单位为单位为mm。通常。通常a值取值取12.5 mm。3.示值

20、范围示值范围计量器具所指示或显示的最低值到最高值的范围称为示值范计量器具所指示或显示的最低值到最高值的范围称为示值范围。例如，机械比较仪的示值范围为围。例如，机械比较仪的示值范围为-100+100 m。4.测量范围测量范围在允许误差限度内，计量器具所能测量的最低值到最高值的在允许误差限度内，计量器具所能测量的最低值到最高值的范围称为测量范围。例如，某一千分尺的测量范围为范围称为测量范围。例如，某一千分尺的测量范围为2550 mm。5.灵敏度灵敏度14计量器具示值装置对被测量变化的反应能力称为灵敏度。灵计量器具示值装置对被测量变化的反应能力称为灵敏度。灵敏度也称为放大比，它与分度值敏度也称为放大

21、比，它与分度值i、刻度间距、刻度间距a的关系为的关系为6.灵敏限灵敏限能引起计量器具示值可觉察变化的被测量的最小变化值称能引起计量器具示值可觉察变化的被测量的最小变化值称为灵敏限。越是精密的仪器，其灵敏限越小。为灵敏限。越是精密的仪器，其灵敏限越小。7.测量力测量力测量过程中，计量器具与被测表面之间的接触力称为测量测量过程中，计量器具与被测表面之间的接触力称为测量力。在接触测量中，希望有一定的恒定测量力。太大的测力。在接触测量中，希望有一定的恒定测量力。太大的测量力会使零件产生变形，测量力不恒定会使示值不稳定。量力会使零件产生变形，测量力不恒定会使示值不稳定。158.示值误差示值误差计量器具示

22、值与被测量真值之间的差值称为示值误差。计量器计量器具示值与被测量真值之间的差值称为示值误差。计量器具的示值误差允许值可从其使用说明书或检定规程中查得。具的示值误差允许值可从其使用说明书或检定规程中查得。9.示值变动量示值变动量在测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次（一般为在测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次（一般为510次）重复测量读数时，其读数的最大变动量称为示值变动次）重复测量读数时，其读数的最大变动量称为示值变动量。量。10.回程误差回程误差在相同测量条件下，对同一被测量进行往返两个方向测量时，在相同测量条件下，对同一被测量进行往返两个方向测量时，测量仪的示值变化量称为回程

23、误差，也称为滞后误差。测量仪的示值变化量称为回程误差，也称为滞后误差。1611.修正值修正值为清除或减少计量器具的系统误差，用代数法加到测量结果上的值为清除或减少计量器具的系统误差，用代数法加到测量结果上的值称为修正值。测量仪某一刻度上的修正值等于该刻度的绝对误差的称为修正值。测量仪某一刻度上的修正值等于该刻度的绝对误差的负值。例如，已知某千分尺的零位误差为负值。例如，已知某千分尺的零位误差为0.01 mm，则其零位的，则其零位的修正值为修正值为+0.01 mm。若测量时千分尺读数为。若测量时千分尺读数为20.04 mm，则测量结果，则测量结果为为20.04+(+0.01)mm20.05 mm

24、。12.不确定度不确定度在规定条件下测量时，由于测量误差的存在，对测量值不能肯定的在规定条件下测量时，由于测量误差的存在，对测量值不能肯定的程度称为不确定度。计量器具的不确定度是一项综合精度指标，它程度称为不确定度。计量器具的不确定度是一项综合精度指标，它包括测量仪的示值误差、示值变动量、回程误差、灵敏限以及调整包括测量仪的示值误差、示值变动量、回程误差、灵敏限以及调整标准件误差等，不确定度用误差界限表示。例如，分度值为标准件误差等，不确定度用误差界限表示。例如，分度值为0.01 mm的外径千分尺，在车间条件下测量一个尺寸为的外径千分尺，在车间条件下测量一个尺寸为50 mm的零件时，的零件时，

25、其不确定度为其不确定度为0.004 mm，这说明测量结果与被测量真值之间的差，这说明测量结果与被测量真值之间的差值最大不会大于值最大不会大于0.004 mm，最小不会小于，最小不会小于0.004 mm。172.2.3 测量方法的分类测量方法的分类1.按实测量是否被测量分按实测量是否被测量分按实测量是否被测量分为直接测量和间接测量。按实测量是否被测量分为直接测量和间接测量。直接测量是指被测量的量值能直接从测量器具上获得的测量方直接测量是指被测量的量值能直接从测量器具上获得的测量方法。直接测量又可分为绝对测量和相对测量。能由仪器读数装法。直接测量又可分为绝对测量和相对测量。能由仪器读数装置上读出被

26、测量的整个量值的方法称为绝对测量。例如，用游置上读出被测量的整个量值的方法称为绝对测量。例如，用游标卡尺、千分尺测量零件的直径。若从读数装置上只能读出被标卡尺、千分尺测量零件的直径。若从读数装置上只能读出被测量相对于某一标准量的偏差值，这种测量方法称为相对（比测量相对于某一标准量的偏差值，这种测量方法称为相对（比较）测量。由于标准量是已知的，因此，被测量的整个量值等较）测量。由于标准量是已知的，因此，被测量的整个量值等于仪器所指示的偏差与标准量的代数和。例如，用量块调整比于仪器所指示的偏差与标准量的代数和。例如，用量块调整比较仪后测量零件的直径。较仪后测量零件的直径。间接测量是指通过测量与被测

27、量有已知函数关系的其他量而得间接测量是指通过测量与被测量有已知函数关系的其他量而得到该被测量量值的测量方法。到该被测量量值的测量方法。182.按零件上同时被测量的多少分按零件上同时被测量的多少分按零件上同时被测量的多少分为综合测量和单项测量。按零件上同时被测量的多少分为综合测量和单项测量。综合测量是指同时测量工件上的几个有关参数，综合地判综合测量是指同时测量工件上的几个有关参数，综合地判断工件是否合格。其目的在于保证被测工件在规定的极限断工件是否合格。其目的在于保证被测工件在规定的极限轮廓内，达到互换性的要求。例如，用花键塞规检验花键轮廓内，达到互换性的要求。例如，用花键塞规检验花键孔，用齿轮

28、动态整体误差检查仪检验齿轮。孔，用齿轮动态整体误差检查仪检验齿轮。单项测量是指分别测量工件的各个参数。例如，分别测量单项测量是指分别测量工件的各个参数。例如，分别测量螺纹的螺距或半角等。螺纹的螺距或半角等。3.按被测工件表面与测量器具之间是否有机械作用的测量力按被测工件表面与测量器具之间是否有机械作用的测量力分分按被测工件表面与测量器具之间是否有机械作用的测量力按被测工件表面与测量器具之间是否有机械作用的测量力可分为接触测量和非接触测量。可分为接触测量和非接触测量。19接触测量是指仪器的测量头与零件被测表面直接接触，并有接触测量是指仪器的测量头与零件被测表面直接接触，并有机械作用的测量力存在。

29、机械作用的测量力存在。非接触测量是指仪器的测量头与零件被测表面不接触，没有非接触测量是指仪器的测量头与零件被测表面不接触，没有机械作用的测量力。例如，光投影测量、气动量仪测量。非机械作用的测量力。例如，光投影测量、气动量仪测量。非接触测量不存在测量力对测量结果的影响，也避免了测量头接触测量不存在测量力对测量结果的影响，也避免了测量头的磨损或划伤工件表面。的磨损或划伤工件表面。2.2.4 尺寸测量实例尺寸测量实例尺寸测量包括长度测量和角度测量。这里主要介绍长度测量。尺寸测量包括长度测量和角度测量。这里主要介绍长度测量。长度测量的器具很多，大致可分为两类：一类是有刻度线和长度测量的器具很多，大致可

30、分为两类：一类是有刻度线和标尺的测量仪器，如游标卡尺、表类和各种测微仪，这类仪标尺的测量仪器，如游标卡尺、表类和各种测微仪，这类仪器可以测得零件的实际尺寸或实际偏差；另一类是量规，如器可以测得零件的实际尺寸或实际偏差；另一类是量规，如各种极限量规，这类仪器不能测出实际尺寸的大小，只能确各种极限量规，这类仪器不能测出实际尺寸的大小，只能确定被测零件是否在极限尺寸范围内。定被测零件是否在极限尺寸范围内。201.利用立式光学比较仪测量外圆直径利用立式光学比较仪测量外圆直径1）立式光学比较仪）立式光学比较仪立式光学比较仪的外形如图立式光学比较仪的外形如图2-3所示。该仪器是利用光学自准所示。该仪器是利

31、用光学自准原理和机械正切杠杆原理进行测量的，如图原理和机械正切杠杆原理进行测量的，如图2-4所示。从物镜所示。从物镜焦平面上的焦点焦平面上的焦点c发出的光，经物镜后变成一束平行光到达平发出的光，经物镜后变成一束平行光到达平面反射镜面反射镜P，若平面反射镜与主光轴垂直，则光线按原路反射，若平面反射镜与主光轴垂直，则光线按原路反射回来，即发光点回来，即发光点c与像点与像点c重合。若测杆因被测工件尺寸的变重合。若测杆因被测工件尺寸的变化而产生微小的位移化而产生微小的位移S使平面反射镜使平面反射镜P转动转动角，则反射光束与角，则反射光束与入射光束间的夹角为入射光束间的夹角为2，反射光束汇聚于像点，反射

32、光束汇聚于像点c，则，则21图图2-3 立式光学比较仪立式光学比较仪1光源；光源；2反光镜；反光镜；3微调螺钉；微调螺钉；4细调凸轮螺钉；细调凸轮螺钉；5光管锁紧螺钉；光管锁紧螺钉；6测头；测头；7工作台；工作台；8底座；底座；9测头提升杠杆；测头提升杠杆；10横臂升降螺母横臂升降螺母11横臂锁紧螺钉；横臂锁紧螺钉；12横臂；横臂；13投影筒；投影筒；14立柱立柱 22图图2-4 测量原理测量原理23测杆的位移为测杆的位移为光杠杆的放大比为光杠杆的放大比为如图如图2-5所示为立式光学比较仪光路图，由光源所示为立式光学比较仪光路图，由光源1发出的光线，发出的光线，经反射镜经反射镜2到物镜焦平面刻

33、度尺到物镜焦平面刻度尺3、棱镜、棱镜5以及物镜以及物镜6射在反射射在反射镜镜7上，当测杆上，当测杆8有微小位移时，反射镜有微小位移时，反射镜7绕支点绕支点9转动转动角，角，从目镜从目镜10中可看到反射回来的刻度尺的影像，根据影像零刻中可看到反射回来的刻度尺的影像，根据影像零刻线相对于固定指示线的位移量，即可判断被测尺寸的实际偏线相对于固定指示线的位移量，即可判断被测尺寸的实际偏差。差。24图图2-5 立式光学比较仪光路图立式光学比较仪光路图1光源；光源；2、7反射镜；反射镜；3物镜焦平面刻度尺；物镜焦平面刻度尺；4棱镜上的影像；棱镜上的影像；5棱镜；棱镜；6物镜；物镜；8测杆；测杆；9支点；支

34、点；10目镜目镜252）测量步骤）测量步骤利用立式光学比较仪测量外圆直径的步骤如下：利用立式光学比较仪测量外圆直径的步骤如下：（1）根据被测工件形状选择测头，使测头与工件成）根据被测工件形状选择测头，使测头与工件成点接触或线接触。测头形式有球形、刃形、平面形，点接触或线接触。测头形式有球形、刃形、平面形，其中球形测头用得最多。其中球形测头用得最多。（2）选用量块。若没有相应尺寸的量块，则需要组）选用量块。若没有相应尺寸的量块，则需要组合量块。为了减小组合的累积误差，要尽量减少量块合量块。为了减小组合的累积误差，要尽量减少量块的数量，一般不超过的数量，一般不超过5块。选用时，应从所需尺寸的块。选

35、用时，应从所需尺寸的最后一位数字开始逐一选取，每块至少能减少一位小最后一位数字开始逐一选取，每块至少能减少一位小数。组合使用时，需要先清理量块表面，然后沿着一数。组合使用时，需要先清理量块表面，然后沿着一个量块表面平推，使两者能紧密研合。个量块表面平推，使两者能紧密研合。26（3）调整仪器（见图）调整仪器（见图2-3）。第一步，擦净仪器工作台，将量块）。第一步，擦净仪器工作台，将量块置于工作台上，松开横臂锁紧螺钉置于工作台上，松开横臂锁紧螺钉11，转动横臂升降螺母，转动横臂升降螺母10，调，调整横臂整横臂12上下移动，使测头与量块中心接触（不允许量块在测头上下移动，使测头与量块中心接触（不允许

36、量块在测头下移动，以免划伤量块工作表面），从投影筒下移动，以免划伤量块工作表面），从投影筒13观察，让刻度尺观察，让刻度尺影像的零刻线出现在固定指示线的附近，锁紧横臂锁紧螺钉影像的零刻线出现在固定指示线的附近，锁紧横臂锁紧螺钉11。第二步，松开光管锁紧螺钉第二步，松开光管锁紧螺钉5，转动细调凸轮螺钉，转动细调凸轮螺钉4，使指针距离，使指针距离零位更近，然后锁紧光管锁紧螺钉零位更近，然后锁紧光管锁紧螺钉5，转动微调螺钉，转动微调螺钉3，使刻度尺，使刻度尺影像的零刻线对准零位。轻轻按动测头提升杠杆影像的零刻线对准零位。轻轻按动测头提升杠杆9，使测头，使测头6起落起落数次，稳定后，抬起测头数次，稳定

37、后，抬起测头6取下量块。取下量块。（4）进行测量。擦净工件表面并置于仪器工作台上，对指定部位）进行测量。擦净工件表面并置于仪器工作台上，对指定部位进行测量，依次测量截面进行测量，依次测量截面、处的直径，如图处的直径，如图26所示。注所示。注意每次都要在刻度尺达到最高位置时读取数据。当所有读数均在意每次都要在刻度尺达到最高位置时读取数据。当所有读数均在工件允许的极限偏差范围之内时，工件的尺寸精度合格。工件允许的极限偏差范围之内时，工件的尺寸精度合格。27图图2-6 测量部分示意图测量部分示意图2.利用内径百分表测量内孔直径利用内径百分表测量内孔直径1）内径百分表）内径百分表内径百分表是用相对法测

38、量孔径、槽宽等几何量的误差的，其内径百分表是用相对法测量孔径、槽宽等几何量的误差的，其外形和工作原理如图外形和工作原理如图2-7所示。测量孔径时，孔壁使测量杆所示。测量孔径时，孔壁使测量杆2向向左移动，使摆块左移动，使摆块3摆动，从而使百分表测杆摆动，从而使百分表测杆6向上移动，于是百向上移动，于是百分表指针发生偏转，可读出孔径实际偏差。分表指针发生偏转，可读出孔径实际偏差。28图图2-7 内径百分表的外形和工作原理内径百分表的外形和工作原理292）测量步骤）测量步骤利用内径百分表测量内孔直径的步骤如下：利用内径百分表测量内孔直径的步骤如下：（1）根据被测工件的公称尺寸，选用相应尺寸的可换测头

39、。）根据被测工件的公称尺寸，选用相应尺寸的可换测头。（2）根据被测工件的公称尺寸，选取或组合量块，将量块）根据被测工件的公称尺寸，选取或组合量块，将量块放入夹具，对内径百分表校对零位。放入夹具，对内径百分表校对零位。（3）测量时，应按照指示位置测量，即分别在）测量时，应按照指示位置测量，即分别在、截截面内测量两个相互垂直的直径值，如图面内测量两个相互垂直的直径值，如图2-8所示。测量时，应所示。测量时，应保证内径百分表的可换测头与测量杆的连线与孔的轴线垂直，保证内径百分表的可换测头与测量杆的连线与孔的轴线垂直，并且在每个测量部位轻轻晃动仪器，使得指针顺时针偏转到并且在每个测量部位轻轻晃动仪器，

40、使得指针顺时针偏转到最低点时读数。当所有读数均在工件允许的极限偏差范围之最低点时读数。当所有读数均在工件允许的极限偏差范围之内时，工件的尺寸精度合格。内时，工件的尺寸精度合格。30图图2-8 测量位置示意图测量位置示意图312.3 测量误差及数据处理测量误差及数据处理2.3.1 测量误差的概念测量误差的概念在测量实践中，对被测量的任何一次测量，不论所用仪器在测量实践中，对被测量的任何一次测量，不论所用仪器和测量方法如何合理可靠，测量人员如何精心操作，所测和测量方法如何合理可靠，测量人员如何精心操作，所测得的值也只能是被测量真值的近似值。即使对被测量重复得的值也只能是被测量真值的近似值。即使对被

41、测量重复测量若干次，所获得的值与真值也不完全相同，其间总会测量若干次，所获得的值与真值也不完全相同，其间总会有一个差值，被测量的测量值与真值之差称为测量误差，有一个差值，被测量的测量值与真值之差称为测量误差，即即由于真值由于真值X0是未知的，因此无法得出测量误差是未知的，因此无法得出测量误差，但往往，但往往可以用实验方法估算出测量误差可能达到的最大界限值可以用实验方法估算出测量误差可能达到的最大界限值lim，即，即 32在尺寸大小相同的条件下，测量误差的绝对值越大，测量值在尺寸大小相同的条件下，测量误差的绝对值越大，测量值X偏离真偏离真值越远，测量精度越低；反之，测量精度越高。值越远，测量精度

42、越低；反之，测量精度越高。在测量工作中，根据实际需要通常有两种表达测量误差的方法。一在测量工作中，根据实际需要通常有两种表达测量误差的方法。一种是绝对误差表示法；另一种是相对误差表示法，即相对误差种是绝对误差表示法；另一种是相对误差表示法，即相对误差为为 一般多采用绝对误差表示法测量误差。但在比较不同物理量或被一般多采用绝对误差表示法测量误差。但在比较不同物理量或被测量大小不同时，则采用相对误差的形式表示。另外，在某些表测量大小不同时，则采用相对误差的形式表示。另外，在某些表示物理量的计量仪器（如电压表、电功率表）和量程可变的计量示物理量的计量仪器（如电压表、电功率表）和量程可变的计量仪器（如

43、测量表面粗糙度的电动轮廓仪）中，常采用相对误差表仪器（如测量表面粗糙度的电动轮廓仪）中，常采用相对误差表示法。例如，两尺寸及其测量误差界限值分别为示法。例如，两尺寸及其测量误差界限值分别为200.001 mm和和5000.001 mm，要比较两者的测量精度，用绝对误差是不合理的，要比较两者的测量精度，用绝对误差是不合理的，只能用相对误差。两尺寸中只能用相对误差。两尺寸中200.001 mm的相对误差为的相对误差为1510-5，5000.001 mm的相对误差为的相对误差为2210-6，可见后者测量精度比前，可见后者测量精度比前者高。者高。332.3.2 测量误差的来源测量误差的来源由于测量误差

44、的存在，测量值只能近似地反映被测量的大小。由于测量误差的存在，测量值只能近似地反映被测量的大小。为了尽量减小测量误差，必须分析产生测量误差的原因，以为了尽量减小测量误差，必须分析产生测量误差的原因，以便设法减少各误差来源的影响，提高测量精度。在实际测量便设法减少各误差来源的影响，提高测量精度。在实际测量中，测量误差主要由下列因素引起中，测量误差主要由下列因素引起。1.基准量具的误差基准量具的误差作为测量用的基准量具，如立式光学比较仪所用的量块，双作为测量用的基准量具，如立式光学比较仪所用的量块，双管显微镜确定分度值的标准刻度尺，齿轮检验中所用的标准管显微镜确定分度值的标准刻度尺，齿轮检验中所用

45、的标准齿轮，它们本身都不可避免地存在一定的误差，这些误差都齿轮，它们本身都不可避免地存在一定的误差，这些误差都直接反映到测量结果中，构成测量误差的一部分。为了减少直接反映到测量结果中，构成测量误差的一部分。为了减少基准量具误差的影响及考虑到基准量具所需的价格，在选用基准量具误差的影响及考虑到基准量具所需的价格，在选用基准量具时，一般要求基准量具误差约为测量极限误差的基准量具时，一般要求基准量具误差约为测量极限误差的1/101/3。342.计量器具的误差计量器具的误差计量器具的误差产生的原因很多，有设计的原理误差，制计量器具的误差产生的原因很多，有设计的原理误差，制造过程中的加工、装调、安装误差

46、，使用过程中的运行误造过程中的加工、装调、安装误差，使用过程中的运行误差等。差等。1)原理误差原理误差 在设计计量器具时，经常采用近似机构代替理论机构实现在设计计量器具时，经常采用近似机构代替理论机构实现所需的运动，或采用等分刻度的标尺代替理论上要求非等所需的运动，或采用等分刻度的标尺代替理论上要求非等分刻度的标尺，这种情况引起的误差称为原理误差。分刻度的标尺，这种情况引起的误差称为原理误差。2)制造和装调误差制造和装调误差 计量器具由许多零部件构成，它们在制造、装配和调整中计量器具由许多零部件构成，它们在制造、装配和调整中都不可避免地存在误差，如读数机构标尺的刻划误差，分都不可避免地存在误差

47、，如读数机构标尺的刻划误差，分度盘的分度误差和装配时的偏心误差，导轨的直线度误差，度盘的分度误差和装配时的偏心误差，导轨的直线度误差，光学系统的放大倍率误差及像差等。光学系统的放大倍率误差及像差等。353.方法误差方法误差由于所用测量方法不当或因对被测对象认识不全面而引起的误差，由于所用测量方法不当或因对被测对象认识不全面而引起的误差，都是方法误差。例如，用粗略的近似值求解方程的系数，工件安都是方法误差。例如，用粗略的近似值求解方程的系数，工件安装定位不正确，只在某一截面上测量具有形状误差的圆柱体的直装定位不正确，只在某一截面上测量具有形状误差的圆柱体的直径等。径等。4.测量力引起的误差测量力

48、引起的误差在接触测量中，为了保证工件与计量器具的测头可靠地接触，测在接触测量中，为了保证工件与计量器具的测头可靠地接触，测头与工件之间要有一定的测量力。这样，测头和工件表面就会产头与工件之间要有一定的测量力。这样，测头和工件表面就会产生压陷（弹性接触变形）而产生测量误差。生压陷（弹性接触变形）而产生测量误差。在相对测量中，当被测件的材料、表面质量及形状与基准件相同在相对测量中，当被测件的材料、表面质量及形状与基准件相同或近似时，若测量力相同或变化不大，则对误差无影响或影响很或近似时，若测量力相同或变化不大，则对误差无影响或影响很小，可忽略不计。在绝对测量中，测量力一般会引起测量误差，小，可忽略

49、不计。在绝对测量中，测量力一般会引起测量误差，必要时，可以通过分析和计算对测量力引起的误差进行修正。必要时，可以通过分析和计算对测量力引起的误差进行修正。365.读数误差读数误差常见的读数误差有瞄准误差、斜视误差和估读误差。测量时，常见的读数误差有瞄准误差、斜视误差和估读误差。测量时，常要判断指针与刻度盘、刻线与被测工件影像的重合状况等。常要判断指针与刻度盘、刻线与被测工件影像的重合状况等。人眼认为重合，实际上没有重合的情况称为瞄准误差。瞄准人眼认为重合，实际上没有重合的情况称为瞄准误差。瞄准误差与刻线宽度、瞄准方式、仪器鉴别率、被测工件形状、误差与刻线宽度、瞄准方式、仪器鉴别率、被测工件形状

50、、人眼分辨力及照明条件等因素有关。斜视误差与测量者主观人眼分辨力及照明条件等因素有关。斜视误差与测量者主观因素及读数装置的结构有关。在指针式指示表头和光学仪器因素及读数装置的结构有关。在指针式指示表头和光学仪器像面与分划板面不重合时，易产生此种误差。像面与分划板面不重合时，易产生此种误差。6.环境误差环境误差测量时，对环境条件首要的要求是温度条件。其他条件，如测量时，对环境条件首要的要求是温度条件。其他条件，如湿度、气压、振动、灰尘等，则根据测量精度要求而定。湿度、气压、振动、灰尘等，则根据测量精度要求而定。37在长度测量中，规定的环境条件标准温度为在长度测量中，规定的环境条件标准温度为20。