第2章测量技术基础)机械精度设计与检测课件.ppt
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1、(第第2章测量技术基础章测量技术基础)机机械精度设计与检测械精度设计与检测2022-9-28第2章测量技术基础)机械精度设计与检测1 1、测量、测量定义:定义:将被测量与作为单位或标准的量,在量值上进行比将被测量与作为单位或标准的量,在量值上进行比较,从而确定二者比值的实验过程。较,从而确定二者比值的实验过程。基本的测量公式:基本的测量公式:第2章测量技术基础)机械精度设计与检测2 2、测量要素、测量要素 一个完整的测量过程应包含一个完整的测量过程应包含:测量对象、计量单位、测量方法、测量对象、计量单位、测量方法、测量精度测量精度四个要素。四个要素。几何量的测量,包括长度、角度、表面粗糙度、形
2、状和位几何量的测量,包括长度、角度、表面粗糙度、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的各个几何参数等。置误差以及螺纹、齿轮的各个几何参数等。dL第2章测量技术基础)机械精度设计与检测角度:角度:基本单位基本单位 弧度(弧度(radrad )常用单位常用单位 度()度()分(分()秒(秒()计量:计量:实现单位统一,量值准确、可靠的活动。实现单位统一,量值准确、可靠的活动。我国法定计量单位对长度和角度单位做了规定:我国法定计量单位对长度和角度单位做了规定:长度长度:基本单位基本单位 米(米(m m)常用单位常用单位 毫米(毫米(mmmm)(10-3m,工厂习惯上叫做,工厂习惯上叫做“米厘米厘”或或“公厘
3、公厘”)微米(微米(mm)(10-6m)纳米(纳米(nmnm)(10-9m)工厂常用的计量单位还有工厂常用的计量单位还有忽米忽米,即,即10-2mm,亦称亦称“丝丝”或或“道道”第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 进行测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合进行测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合 如:如:用游标卡尺测量轴径的直接测量法用游标卡尺测量轴径的直接测量法;用量块和机械比较仪测量轴径的比较测量法;用量块和机械比较仪测量轴径的比较测量法;立式光学比较仪测量轴径立式光学比较仪测量轴径。其它更多的方法其它更多的方法 表示测量结果的可靠程度,即测量结果与真值相一致的程
4、度。表示测量结果的可靠程度,即测量结果与真值相一致的程度。一般用测量误差的大小来反映测量精度的高低。一般用测量误差的大小来反映测量精度的高低。偏离远,测量误差大,测量精度低;偏离远,测量误差大,测量精度低;反之,其测量精度高反之,其测量精度高第2章测量技术基础)机械精度设计与检测3 3、检验、检验检验:检验:确定产品是否满足设计要求的过程,即判确定产品是否满足设计要求的过程,即判断产品合格性的过程断产品合格性的过程。定性检验:定性检验:只得到被检验对象合格与否的结论,只得到被检验对象合格与否的结论,而不能得到其具体的量值。而不能得到其具体的量值。定量检验:定量检验:又称为测量检验。它是将被检验
5、对又称为测量检验。它是将被检验对象与单位量象与单位量(或标准量或标准量)相比较并确定其量值,再与相比较并确定其量值,再与设计规定的要求相比较,从而判定其合格性的方法,设计规定的要求相比较,从而判定其合格性的方法,简称为简称为“检测检测”。第2章测量技术基础)机械精度设计与检测1 1、长度尺寸基准长度尺寸基准 长度基准长度基准:为保证量值的统一和准确性而规定的为保证量值的统一和准确性而规定的一个基本的客观标准。一个基本的客观标准。国际单位制中国际单位制中,基本的长度单位有,基本的长度单位有米制米制(metric system)和和英制英制(English system)两种;两种;我国法定长度我
6、国法定长度的基本计量单位是的基本计量单位是“米米”(meter);机械工程机械工程图图中常用的单位是中常用的单位是“毫米毫米”(micrometer);米的定义:米的定义:1米是光在真空中在米是光在真空中在1/299792458 秒时间间隔秒时间间隔内所传播的距离。内所传播的距离。第2章测量技术基础)机械精度设计与检测2.2.长度量值传递系统长度量值传递系统 用光波波长作为长度基准,不便于生产中直接应用光波波长作为长度基准,不便于生产中直接应用。为了保证长度量值的准确、统一,就必须把复用。为了保证长度量值的准确、统一,就必须把复现的长度基准量值逐级准确地传递到生产中所应用现的长度基准量值逐级准
7、确地传递到生产中所应用的计量器具和工件上。的计量器具和工件上。量块:端面量具系统量块:端面量具系统 线纹尺:刻线量具系统线纹尺:刻线量具系统第2章测量技术基础)机械精度设计与检测1 1、定义:、定义:一种无刻度的标准端面一种无刻度的标准端面量具量具 材料:特殊合金钢材料:特殊合金钢 形状:长方六面体结构或圆柱体形状:长方六面体结构或圆柱体 量块量块2 2、作用:、作用:尺寸传递系统的中间标准量具尺寸传递系统的中间标准量具 作为标准件调整仪器的零位作为标准件调整仪器的零位 直接测量零件直接测量零件 第2章测量技术基础)机械精度设计与检测3 3、量块的尺寸、量块的尺寸量块长度量块长度(L Li i
8、):):从量块从量块一个测量面上任意一点(距一个测量面上任意一点(距边缘边缘0.5mm0.5mm区域除外)到与另区域除外)到与另一个测量面相研合的平晶表一个测量面相研合的平晶表面的垂直距离。面的垂直距离。中心长度(中心长度(L L):):从量块一从量块一个测量面中心点到与这个量个测量面中心点到与这个量块另一个测量面相研合的面块另一个测量面相研合的面的垂直距离。的垂直距离。量块长度量块长度L4 L3 L2 L 量块 L1 平晶 第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 标称长度:标称长度:量块上标出的数字。量块上标出的数字。尺寸尺寸6mm 6mm 长度标记刻在测量面上;长度标记刻在测量面上;尺寸尺
9、寸6mm 6mm 长度标记刻在非测量面上;长度标记刻在非测量面上;量块标称长度量块标称长度20LcLi第2章测量技术基础)机械精度设计与检测4 4、量块的、量块的“级级”(classes)和和“等等”(grads)量块精度按照不同的测量精度要求,分量块精度按照不同的测量精度要求,分“级级”和和“等等”。划分方法:划分方法:1)“级级”:按:按制造精度制造精度分为分为0000,0 0,K,1 K,1,2 2,3 3级。级。0000级级最高,最高,3 3级最低,级最低,K K级为校准级。级为校准级。(忽略了制造误差)(忽略了制造误差)2 2)“等等”:按:按检定精度检定精度从高到低分为从高到低分为
10、1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 6六六等。等。(忽略了检验误差)(忽略了检验误差)第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 按按“级级”使用:使用:以量块的标称尺寸作为工作尺寸,包以量块的标称尺寸作为工作尺寸,包含了量块的含了量块的制造误差制造误差。按按“等等”使用时:使用时:以检定后所给出的实际中心长度尺以检定后所给出的实际中心长度尺寸作为工作尺寸,包含了检定的寸作为工作尺寸,包含了检定的测量误差测量误差。由于检定时的测量误差小于制造误差,所以:由于检定时的测量误差小于制造误差,所以:“按等使用按等使用”比比“按级使用按级使用”精度高精度高第2章测量技术基础)机械精度设计与检测使用
11、量块时,有时要使用量块时,有时要进行组合进行组合:例如:例如39.95 308.51.45第2章测量技术基础)机械精度设计与检测28.935-1.00527.93-1.4326.5-6.520-200例如:要组成28.935mm的尺寸,采用83块一套的量块,按尾数消除法第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 1 1、绝对测量与相对测量、绝对测量与相对测量 (1)(1)绝对测量绝对测量 仪器读数即为被测量的完整值。仪器读数即为被测量的完整值。例如:例如:游标卡尺测量轴游标卡尺测量轴 (2)(2)相对测量相对测量 (微差测量)(微差测量)仪器读数为仪器读数为被测量相对于标准量的偏差。被测量相对于标
12、准量的偏差。例如例如 :机械比较仪测量零件机械比较仪测量零件 光学比较仪测量零件光学比较仪测量零件(一一)测量方法分类测量方法分类 第2章测量技术基础)机械精度设计与检测2 2、直接测量、直接测量与间接测量与间接测量 直接测量直接测量 从测量器具上获得的读数即为被从测量器具上获得的读数即为被测量大小。即测量大小。即 y=x。如用游标卡尺、千分尺测量轴如用游标卡尺、千分尺测量轴径。径。间接测量间接测量 先测出实测量,然后按相应的函先测出实测量,然后按相应的函数关系换算被测量,即数关系换算被测量,即 y=f(x1,x2)。用弓高弦长法间接用弓高弦长法间接测量圆弧样板的半径测量圆弧样板的半径R R
13、bh第2章测量技术基础)机械精度设计与检测3 3、接触测量与非接触测量、接触测量与非接触测量 (1 1)接触测量:)接触测量:计量器具的测头与被测表面接触计量器具的测头与被测表面接触 (2 2)非接触测量:)非接触测量:测头不与被测表面接触测头不与被测表面接触 4 4、单项测量与综合测量、单项测量与综合测量 (1 1)单项测量:)单项测量:对工件的各被测量进行独对工件的各被测量进行独立测量立测量 (2 2)综合测量:)综合测量:检测零件几个参数的综合结果检测零件几个参数的综合结果5 5、主动测量与被动测量、主动测量与被动测量 (1)(1)主动测量:主动测量:在加工过程中进行的测量。其测量在加工
14、过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件的加工过程结果直接用来控制零件的加工过程 (2)(2)被动测量;被动测量;加工完成后进行的测量。其结果仅加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品,所以又称消极测量。用于发现并剔除废品,所以又称消极测量。第2章测量技术基础)机械精度设计与检测(二二)测量器具测量器具几何量的测量器具一般可以分为实物量具、测几何量的测量器具一般可以分为实物量具、测量仪器量仪器(仪表仪表)、测量装置等。、测量装置等。(1)实物量具 具有固定形态,用来复现(或提供)一个或具有固定形态,用来复现(或提供)一个或多个量值的测量器具称为实物量具,多个量值的测量器具称为实物量
15、具,包括包括单值量单值量具具和和多值量具多值量具。1 1、测量器具的种类、测量器具的种类 量具一般没有可动的结构,不具有放大功能。量具一般没有可动的结构,不具有放大功能。我国习惯上将我国习惯上将千分尺、游标卡尺千分尺、游标卡尺等简单的测量仪器等简单的测量仪器也称为也称为“通用量具通用量具”。第2章测量技术基础)机械精度设计与检测机械式量仪机械式量仪 用机械方法实现用机械方法实现原始信号转换的量原始信号转换的量仪仪(2)测量仪器 测量仪器是指测量仪器是指能将被测几何量的量值转换成可能将被测几何量的量值转换成可直接观测的示值直接观测的示值 或等效信息的计量器具。或等效信息的计量器具。计量仪计量仪器
16、按原始信号转换的原理可分为以下几种:器按原始信号转换的原理可分为以下几种:光学式量仪光学式量仪 电动式量仪电动式量仪 气动式量仪气动式量仪用光学方法实现用光学方法实现原始信号转换的量原始信号转换的量仪仪 将原始信号转换将原始信号转换为电量形式的量仪为电量形式的量仪 用压缩空气实现用压缩空气实现原始信号转换的量原始信号转换的量仪仪 第2章测量技术基础)机械精度设计与检测(3)测量装置 计量装置是指为确定被测几何量量值所必需计量装置是指为确定被测几何量量值所必需的的计量器具计量器具和和辅助设备辅助设备的总体。的总体。专用量具第2章测量技术基础)机械精度设计与检测2 2、计量器具的技术指标、计量器具
17、的技术指标(1 1)标称值与示值)标称值与示值 标称值:标称值:标注在量具上用以标明其特性或指导标注在量具上用以标明其特性或指导其使用的量值。其使用的量值。例如例如 量块标出的量块标出的量块尺寸量块尺寸、仪器的、仪器的刻线尺寸刻线尺寸、角度量块的角度量块的角度值角度值等。等。示值:示值:由测量器具所指示的被测量值。由测量器具所指示的被测量值。第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 标尺间距(标尺间距(a):):计量器具计量器具标尺或分度盘上标尺或分度盘上相邻两刻线中相邻两刻线中心之间的距离或弧长心之间的距离或弧长。为适于人眼观察,为适于人眼观察,一般为一般为12.5mm(光学比较仪(光学比较仪
18、0.96mm)放大倍数:放大倍数:k=a/i(2 2)标尺间距与分度值)标尺间距与分度值 12.5 分度值(分度值(i):):指计量器指计量器具标尺或分度盘上每一标尺间具标尺或分度盘上每一标尺间距所距所代表代表的量值。的量值。(光学比较仪(光学比较仪0.001mm)第2章测量技术基础)机械精度设计与检测(3)(3)标尺示值范围测量范围标尺示值范围测量范围 示值范围示值范围:计量器具所能显示的被测几何量起计量器具所能显示的被测几何量起始值到终止值的范围。始值到终止值的范围。(光学比较仪(光学比较仪0.1mm)测量范围测量范围:计量器具在允许的误差限内所能测计量器具在允许的误差限内所能测出的被测几
19、何量下限值到上限值的范围。出的被测几何量下限值到上限值的范围。(光学比较仪(光学比较仪 0180mm)绝对测量与相对测量的仪器的示值范围有何不同?第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 灵敏度:灵敏度:测量器具对被测量微小变化的响应能力。测量器具对被测量微小变化的响应能力。若被测量的变化为若被测量的变化为x x,引起计量器具的响应变化为,引起计量器具的响应变化为L L,则灵敏度,则灵敏度S S为:为:S=S=L L/x x 当分子和分母为同种量时,灵敏度即放大倍数当分子和分母为同种量时,灵敏度即放大倍数 。k=k=a/ia/i(4 4)灵敏度与鉴别力阈)灵敏度与鉴别力阈 灵敏阈:灵敏阈:使测量
20、器具的示值产生可察觉变化的使测量器具的示值产生可察觉变化的被测量值的最小变化值。一般与内外部的噪声、摩被测量值的最小变化值。一般与内外部的噪声、摩擦、阻尼、惯性等因素有关,又称擦、阻尼、惯性等因素有关,又称鉴别力阈鉴别力阈或或灵敏灵敏限。限。第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 示值误差:示值误差:指计量器具上的示值与被测量的真值的指计量器具上的示值与被测量的真值的代数差。是测量结果中的系统误差之一代数差。是测量结果中的系统误差之一 。修正值:修正值:是指为了消除或减少系统误差,用代数法是指为了消除或减少系统误差,用代数法加到未修正测量结果上的数值。加到未修正测量结果上的数值。例如:千分尺测
21、量例如:千分尺测量20mm20mm量块,读数为量块,读数为19.98mm19.98mm 示值误差示值误差19.9819.9820200.020.02在测量结果在测量结果19.9819.98上应加上上应加上0.020.02才能消除该误才能消除该误差差结论:修正值示值误结论:修正值示值误差差(5 5)示值误差与修正值)示值误差与修正值第2章测量技术基础)机械精度设计与检测在相同条件下,被测量值不变,测量器具在相同条件下,被测量值不变,测量器具沿正向和反向两次测量时,两示值之差的绝对值,沿正向和反向两次测量时,两示值之差的绝对值,称为回程误差,又称称为回程误差,又称滞后误差或空回滞后误差或空回。回程
22、误差是由测量器具中测量系统的间隙、回程误差是由测量器具中测量系统的间隙、变形和摩擦等原因引起的。为了减少回程误差的变形和摩擦等原因引起的。为了减少回程误差的影响,应使测量器具的运动部件沿同一方向运动,影响,应使测量器具的运动部件沿同一方向运动,即所谓即所谓“单向测量单向测量”。当要求往返或连续测量时,。当要求往返或连续测量时,如测量跳动,则应选用回程误差较小的测量器具。如测量跳动,则应选用回程误差较小的测量器具。如如百分表百分表用游丝消除侧隙。用游丝消除侧隙。(6)(6)回程误差回程误差第2章测量技术基础)机械精度设计与检测 (7 7)稳定性(测量重复性)稳定性(测量重复性)在相同的测量条件下
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