中北大学互换性第3章+测量技术基础
互换性与测量技术(基础)
重点难点 第一章绪论 重点： 1）明确本课程的研究对象，特点，主要内容。
2）掌握互换性和标准化的基本概念。
3）了解本课程的学习方法。
第三章尺寸公差、圆柱结合的精度设计 重点： 1）掌握有关偏差、公差及配合的基本术语和定义。
2）公差与配合国家标准体系与构成，公差与配合标准的应用。
难点： 1）标准公差和基本偏差的应用。
2）圆柱结合的精度设计内容和基本方法。
第四章形状和位置精度设计 重点： 1）形位公差的征项目及在图样上的标注方法。
2）公差原则和公差要求的含义，独立原则、包容要求和最大实体要求的图样标注和应用范围。
难点： 1）形位公差的标注、形位公差项目及公差值的选择。
2）公差原则和公差要求。
第五章表面粗糙度 重点： 1）表面粗糙度评定参数的名称、代号及其在图样上的标注方法。
2）表面粗糙度的选用。
难点： 表面粗糙度评定参数及其在图样上的标注方法 第六章滚动轴承与孔、轴结合的精度设计 重点： 1）滚动轴承的公差等级及其应用范围。
2）滚动轴承的内、外径公差特点。
3）滚动轴承配合的选用、配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。
难点： 配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。
第八章键、花键结合的精度设计 重点： 1）平键和矩形花键结合的特点。
2) 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注； 难点： 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注 第九章螺纹结合的精度设计 重点： 1) 螺纹的主要几何参数及其对螺纹结合互换性的影响； 2) 螺纹公差(公差带的构成)和螺纹精度的概念 3) 螺纹在图样上的标注 难点： 螺纹几何参数误差对互换性的影响、作用中径的概念及螺纹的合格条件。
第十章圆柱齿轮精度设计 重点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数及其的概念 2）齿轮精度设计的内容及其基本方法 3）齿轮精度等级和侧隙在图样上的标注方法 难点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数 2）齿轮精度设计的基本方法及在图样上的标注方法 第十一章尺寸链的精度设计基础 重点： 1）尺寸链图的画法 2）尺寸链的组成以及封闭环和增减环的判别方法 3）极值法计算尺寸链—正计算和中间计算 难点： 1）尺寸链图的画法、尺寸链的封闭环和增减环的判别方法 2）极值法计算尺寸链—反计算词汇表2.完全互换：指对同一规格的零件，不加挑选和修配，就能满足使用要求的互换性。
互换性与技术测量第3章
米原器，并规定了1米的定义为“在标准大气压和0℃时，
国际米原器上两条规定刻线间的距离”。国际米原器由铂 铱合金制成 ，存放在法国巴黎的国际计量局 ，这是最早
的米尺。
第3章 测量技术基础 在1960年召开的第十一届国际计量大会上，考虑到
光波干涉测量技术的发，决定正式采用光波波长作为
长度单位基准， 并通过了关于米的新定义：“米的长 度等于氪(86Kr)原子的2p10与5d5能级之间跃迁所对应 的辐射在真空中波长的1 650 763.73倍”。从此，实现 了长度单位由物理基准转换为自然基准的设想，但因氪
式（3-1）被称为基本测量方程式。它说明：如 果采用的测量单位 E 为 mm，与一个被测量比较所
得的比值 Q 为50，则其被测量值也就是测量结果应
为50 mm。 测量单位愈小， 比值就越大。测量单位 的选择取决于被测几何量所要求的测量精度，精度 要求越高，测量单位就应选得越小。
第3章 测量技术基础
第3章 测量技术基础
4.
1） 按国标的规定，量块按制造精度分为6级，即00、 0、1、 2、3和K级。其中00级精度最高，依次降低，3级精度最低， K级为校准级。各级量块精度指标见附表3-2。 量具生产企业根据各级量块的国标要求，在制造时就将 量块分了“级”，并将制造尺寸标刻在量块上。使用时，就
使用量块上的名义尺寸。这叫做按“级”测量。
第3章 测量技术基础
(3）使量块块数尽可能少，以减少积累误差，一般 不超过3~5块。
(4）必须从同一套量块中选取，决不能在两套或两
套以上的量块中混选。 (5）组合时，不能将测量面与非测量面相研合。 (6）组合时，下测量面一律朝下。
第3章 测量技术基础
例如：要组成28.935的尺寸，若采用83块一套的
新第三章 测量基础-简
量块按“等”使用的测量精度比量块
按“级”使用的高。所以，在精密测量时， 通常按“等”使用量块。
《互换性》第三章 测量技术基础
6 、量块的选用 • 组合量块的原则：尽量减少所组合的量 块数，以减少量块的组合误差。
•
量块组合的方法：根据所需尺寸的最后 一位数选择第一块量块；根据倒数第二位数 选择第二块量块，依次类推。
《互换性》第三章 测量技术基础
测量范围与示值范围的区别在于： • 测量范围既包括示值范围又包括仪器某些 部件的调整范围。示值范围与标尺有关，测量 范围取决于结构。
• 测量范围的最大值与最小值之差称为量程。
5、灵敏度——计量器具对被测几何量变化的响 应变化能力。
S= X / L
《互换性》第三章 测量技术基础
测量的基本要求
1、将测量误差控制在允许的限度内，以保证 测量的准确度； 2、选择合适的测量方法与测量器具，做到经 济性。
《互换性》第三章 测量技术基础
三、量块的基本知识
• 1、 量块的作用
A 生产中被用来检定和校准测量工具或量仪。
B 相对测量时用来调整量具和量仪的零位。
C 还可直接用于精密测量，精密划线和精密 机床的调整。
《互换性》第三章 测量技术基础
对于尺寸基本相同的工件，绝对误差的绝 对值越小，测量精度就越高，反之，测量精 度就越低。 如 l1＝50.135 则 l2＝50.141 L＝50.139，
δ1=50.135－50.139＝－0.004 δ2=50.141－50.139＝＋0.002
可见， l2值的测量精度比l1的高。
《互换性》第三章 测量技术基础
•9、测量不确定度——由于测量误差的 存在，对被测量量值不能肯定的程度。 •常用测量极限误差来表示。
互换性与测量技术基础.
互换性与测量技术基础.
《互换性与测量技术基础》课程主要介绍几何量公差标准、机械零件精度设计与检测的相关知识，是联系设计课程和制造课程的纽带，也是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
通过本课程的学习，帮助掌握机械零件几何量公差标准的基础知识和相关理论，了解国际标准化组织（ISO）相关标准的发展、现状和趋势；熟悉机械零件几何量精度设计的基本原理和方法以及机械零件几何量检测的基本原理、仪器和方法；培养理解和分析机械图纸中零件几何量精度的能力和查阅及使用公差标准的能力、根据使用要求合理设计机械零件几何量精度的能力、根据零件几何量精度合理选择检测工具和方法的能力以及对典型机械零件几何量精度进行检测的能力；从而，为后续的专业课程学习、实践环节和从事专业生产技术工作奠定必要的基础。
1、帮助理解机械零件几何量公差标准的基础知识和相关理论；
2、促进认知机械零件几何量检测的基本原理、仪器和方法；
3、提升解决工程实践中精度设计与误差检测相关问题的能力。
《互换性与测量技术基础》课程教学大纲
编码：ME05035Code: ME05035课程名称：互换性与测量技术基础Course Title: Fundamentals of Interchangeabilityand Measurement Technology课程类别：学类核心Course category: Core Course in General Category学分：2Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院Offering College/School: College of Mechanical &Vehicle Engineering课程描述：本课程是机械工程大类中各专业本科生的一门必修的核心技术基础课。
该课程是数字化设计、制造与检测中的核心内容之一，它既是联系设计类与工艺类课程的纽带，也是从基础课过渡到专业课的桥梁。
本课程之前应开设机械工程图学、机械原理、机械设计等基础课程，其后续课程是机械制造技术基础、机械制造装备设计等专业课程。
本课程涵盖几何量公差、及其误差检测等两大方面的内容，将标准化和计量学中的相关内容有机地结合在一起，涉及机械设计、机械制造、生产组织与工艺管理、质量控制与检测等多方面的理论和知识。
在机械工程领域中，是设计工程师、工艺工程师等技术人员和技术管理人员必备的基本知识技能，更是质量检测与质量控制工程师必备的核心知识与技术。
通过学习本课程，学生获得机械精度设计与几何误差计量检测相关的基本理论、基本知识和基本技能，锻炼和提升分析解决复杂机械工程实际问题的能力、运用相关标准与技术资料进行产品或零部件设计、产品或零部件的生产组织与工艺管理、质量控制与检测等方面的能力、以及自主学习与创新等多方面的能力。
Course description:This course is a compulsory core course and a technical base course for undergraduates in the mechanical engineering. The course is one of the core content in digital design, manufacturing and testing technology. it is not only a bond between mechanical design and manufacturing process courses, but also a bridge linking the basic courses and the professional courses. Before taking this course, these basis courses such as the Mechanical engineering graphics, Theory of machines and mechanisms, Mechanical design should be finished, and its follow-up courses include Mechanical Manufacturing technology, Machinery and Equipment design and other professional courses. This course covers two parts of geometric variable tolerance and its error detecting, and it is a combination of the related contents on standardization and metrology, relates to the theory or knowledge of mechanical design, machinery manufacturing, production organization and process management, quality control and checking. In the field of mechanical engineering, thecourse offer the basic necessary knowledge and skills for design engineer, process engineer and technicians and management personnel, and the course content is the core of knowledge and technology for quality inspection and quality control engineers required. Through this course, students can acquire the basic theories,the basic knowledge and the basic skills in mechanical manufacturing, foster and improve their abilities such as analyzing and solving complex practical engineering problems, utilizing the relevant tools and practical engineering problems, utilizing the relevant standards and technical data to design the machining product ,or components and parts and its production organization and process management, quality control and checking , and independent learning and independent innovation .课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1具有解决复杂机械工程问题所需的互换性与测量技术的基础知识及其应用能力。
《互换性与测量技术基础》教学大纲
《互换性与测量技术基础》教学大纲课程编号：课程类别：必修课课程名称：互换性与测量技术基础课内学时：40学时适用专业：机械设计制造及其自动化、过程装备与控制工程一、教学大纲说明（一）课程性质与目的本课程是机械类各专业必修的一门实践性很强的技术基础课。
其目的与任务在于使学生初步掌握互换性生产的原则与选用；掌握有关公差与配合的基本概念及技术测量的基本知识与技能；基本掌握几何量精度设计的基本原理和方法，为今后进一步应用公差标准及掌握测试技术打下基础。
（二）本课程的基本要求1、掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语及定义；2、基本掌握本大纲规定的几何量公差标准的主要内容、特点和应用原则；3、初步学会根据机器和零件的功能要求，选用公差与配合；4、能够查用本课程讲授的公差表格和正确标注图样；5、建立技术测量的基本概念，了解基本测量原理与方法和初步学会使用常用计量器具，知道分析测量误差与处理测量结果，会设计检验圆柱形零件的量规。
（三）本课程的重点公差与配合的基本术语及定义；标准公差、基本偏差的概念；形位公差及公差带；表面粗糙度的评定指标；计量器具的选择；工作量规的设计；齿轮与齿轮副各项误差的基本概念; 尺寸链的基本概念。
（四）本课程与其它相关课程的关系学生在学习本课程时，应具有一定的理论知识和生产实践知识，因此必须安排在“机械制图”、“金属工艺学”、“金工实习”、“机械原理”等课程之后，同时又需要具有部分设计知识以便学生加深理解和把本课程的知识应用于设计，丰富图样标注内容，达到正确设计的目的，因而最宜安排与“机械零件”课程并行，但应保证零件课程设计顺利进行。
为了使学生能正确熟练地运用本课程所学知识，特别是正确地选择公差，还必须在后继课程（课程设计、专业课程设计、毕业设计）中加深和进一步巩固。
二、课程内容及学时分配（一）课程内容及学时分配（32学时）第一章绪论（1学时）主要内容：互换性概述；实现互换性的条件。
互换性与测量技术：测量技术基础及形位公差及其检测(精品资源)
11
3.1.3 量块
量块
GB/T6093-2001
12
3.2 计量器具和测量方法
3.2.1 计量器具的分类 3.2.2 计量器具的基本度量指标 3.2.3 测量方法的分类
13
3.2.1 计量器具的分类
按测量原理、结构特点和用途，计量器具可分为： 1) 标准量具
量块》 JJF 1001—1998《中华人民共和国国家计量技术
规范通用计量术语及定义》
3
3.1 概述
3.1.1 测量的概念 3.1.2 量值传递系统 3.1.3 量块
4
3.1.1 测量的概念
测量 将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确 定两者比值的过程。
一个完整的几何测量过程包括四个要素： ➢ 测量对象 指零件的尺寸、形状和位置误差以及表面粗糙
• 调整和校对其他计量器具或作为标准尺寸进行比较测量的器具。 如量块、基准米尺、线纹尺等。 2) 通用计量器具
• 能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值或等效信息的 器具。如游标量仪、机械类量仪、光学类量仪等。 3) 专用计量器具
• 专门用来测量某种特定参数的计量器具，如圆度仪、渐开线检查 仪等。 4） 检验夹具
尺寸系列成套生产。有91块、83块、46块等17套。
9
3.1.3 量块 量块的精度(GB/T 6093-2001)
按制造精度分00、0、1、2、3和K级，精度依次降低。K级 为校准级。
按检定精度分1、2、3、4、5等。其中1等精度最高，5等 精度最低。 ➢ 各级量块的精度指标见表3-1
（极限偏差和长度变动量的允许值）
《互换性与测量技术》教学教案(全)
《互换性与测量技术》教学教案(全)第一章：绪论1.1 课程介绍1.2 互换性的概念1.3 测量技术的发展1.4 课程目标与要求第二章：互换性原理2.1 互换性的重要性和必要性2.2 互换性的基本原理2.3 互换性的分类2.4 互换性与测量误差的关系第三章：测量技术基础3.1 测量的基本概念3.2 测量方法的分类3.3 测量器具与测量系统3.4 测量数据的处理与分析第四章：尺寸测量4.1 尺寸测量的基本概念4.2 尺寸测量的方法与器具4.3 尺寸测量误差及其减小方法4.4 尺寸测量数据的处理与分析第五章：形状和位置测量5.1 形状和位置测量的基本概念5.2 形状和位置测量的方法与器具5.3 形状和位置测量误差及其减小方法5.4 形状和位置测量数据的处理与分析第六章：表面质量测量6.1 表面质量的概念与分类6.2 表面质量测量方法与器具6.3 表面质量测量误差及其减小方法6.4 表面质量测量数据的处理与分析第七章：温度和湿度测量7.1 温度和湿度测量的基本概念7.2 温度和湿度测量方法与器具7.3 温度和湿度测量误差及其减小方法7.4 温度和湿度测量数据的处理与分析第八章：力学性能测量8.1 力学性能测量的基本概念8.2 力学性能测量方法与器具8.3 力学性能测量误差及其减小方法8.4 力学性能测量数据的处理与分析第九章：电性能测量9.1 电性能测量的基本概念9.2 电性能测量方法与器具9.3 电性能测量误差及其减小方法9.4 电性能测量数据的处理与分析第十章：测量不确定度评定10.1 测量不确定度的基本概念10.2 测量不确定度的评定方法10.3 测量不确定度的表达与传播10.4 测量不确定度在实际测量中的应用与案例分析第十一章：非接触测量技术11.1 非接触测量技术概述11.2 光学非接触测量技术11.3 激光测量技术11.4 红外测量技术第十二章：三坐标测量机及其应用12.1 三坐标测量机的基本原理12.2 三坐标测量机的结构与操作12.3 三坐标测量机的应用案例12.4 三坐标测量机的维护与保养第十三章：测量数据处理与控制图应用13.1 测量数据的预处理13.2 测量数据的统计分析13.3 控制图的基本原理与应用13.4 过程能力分析与改进第十四章：质量管理与测量技术14.1 质量管理的基本概念14.2 测量技术在质量管理中的应用14.3 统计过程控制（SPC）14.4 质量改进工具与技术第十五章：现代测量技术与发展趋势15.1 现代测量技术的发展趋势15.2 自动化测量技术15.3 数字测量技术15.4 网络测量技术15.5 未来测量技术的发展展望重点和难点解析本文主要介绍了《互换性与测量技术》的教学教案，涵盖了互换性原理、测量技术基础、尺寸测量、形状和位置测量、表面质量测量、温度和湿度测量、力学性能测量、电性能测量、测量不确定度评定、非接触测量技术、三坐标测量机及其应用、测量数据处理与控制图应用、质量管理与测量技术以及现代测量技术与发展趋势等十五个章节。
互换性第3章-检测技术基础
（3）“级”与“等”的区别：
量块的“级”和“等”是从成批制造和单 个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划 分的两种形式。
按“级”使用时，以标记在量块上的标称 尺寸作为工作尺寸，该尺寸内包含了量块的制 造误差，并将被带入到测量结果中。由于不需 要加修正值，故使用方便；
指测得值x与真值Q之差，即：
δ= x–Q 。
当被测量值相等或接近时，δ反映了测量的 精确度；
⑵、相对测量误差ε ： 指绝对误差的绝对值与被测量真值（通
常以测得值x代替）之比，即：
100 %
Qx
相对误差的意义：
相对误差用于比较不同被测量值的测量精度。 其值越小，测量精度越高。 例如，某两个轴颈的测得值分别为：
力。若被测量变化为△L ，示值变化为△x ， 则灵敏度S为：
S=△x / △L ；
当 △x与△L为同一类量时，灵敏度又称为放 大倍数K，其值为常数：
K = c / i。
6、测量力：（为消除测量间隙） 测量器具的测头与被测表面之间的接触力。
7、示值误差：
计量器具上的示值与被测量的真值之差，可 查说明书或用标准件检定。
根据随机误差的有界性可知，随机误差δ不
§3-1 测量技术的基本概念 一、“测量”的概念：
为确定被测对象的量值而进行的实验过程。 “测量”的实质：
将被测量L与作为测量单位的标准量E进行比 较，从而确定二者比值q的过程。即：
L=q×E。如：L=40mm。 测量要素：一个完整的测量过程包括： 1、被测对象：如长度、角度、形位公差、表
面粗糙度等几何参数； 2、测量单位：用以度量同类量值的标准量。
互换性A 3几何量测量基础35页PPT
重点：了解计量器具的分类；掌握计量器具 的常用技术参数；了解测量方法的分 类及其特点。
一、计量器具的分类
按其测量原理、结构特点和用途等， 可分为以下几类：
1、基准量具 2、极限量规 3、计量装置 4、通用计量器具 5、微机化量仪
2、量块的分级
“级”别：按制造精度将量块分为： 00、0、1、2、3和K共六个级别。其中 00级为最高精度等级，3级为最低精度等 级，K级为校准级。
按“级”使用：忽略了制造误差，工 作 尺寸就是公称尺寸（或称名义尺寸）。
3、量块的分等
“等”别：按检定精度将量块由高到 低分为1，2，3，4，5和6等。
按“等”使用：仅忽略了量块的检定 误 差，工作尺寸为量块的实际尺寸。
4、量块的尺寸组合
组合使用：量块是定尺寸量具，是成 套制成的，每套包括一定数量不同尺寸的 量块。利用量块的研合性，可根据实际需 要，用多个尺寸不同的量块研合组成所需 要的长度标准量。为保证精度一般不超过 四块。
§3.3 计量器具和测量方法
1、被测对象：本课程研究的是几何量 的测量，被测对象包括：长度、角度、形 状和位置误差、表面粗糙度以及单键和花 键、螺纹和齿轮等典型零件的各项几何参 数等。
2、计量单位（也称测量单位）：是以定量 表示同种量的量值而约定采用的特定量。我国规 定采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计量 单位制”。如“米” 为长度基本单位，机械工程
§3.2 长度量值的传递
一、长度单位及其量值传递系统 二、长度量块的基本知识
重点：了解长度量值传递的含义；熟悉 量块的特点和精度分类；掌握量 块尺寸的组合用法。
一、长度单位及其量值传递系统
互换性与测量技术基础
课程介绍“互换性与技术测量”是一门综合性应用基础课，主要用于高等工科院校机械、仪器仪表及有关专业，该课程研究的对象是机械或仪器零部件的几何精度设计及其检测原理。
一般地，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：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，满足机器或机构运动方面的要求。
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。
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。
需要指出的是，以上三个方面，在设计过程中，是缺一不可的。
本课程主要讨论的是机械精度的分析与计算。
机器精度的分析与计算是多方面的，但归结起来，设计人员总是要根据给定的整机精度，最终确定出各个组成零件的精度，如尺寸公差，形状和位置公差，以及表面粗糙度参数值。
本课程是由互换性原理和测量技术基础两部分组成的。
互换性是零部件精度设计的基本内容。
零部件的互换性基本上由标准化实现。
测量技术基础属于计量学的范畴，是论述零部件的测量原理、方法及测量误差处理等内容。
所以本课程的特点是术语定语多、符号、代号多，标准规定多。
同学们在学习的过程中往往会感到概念难记，内容繁多。
但并非本课程难学。
课程各部分都是围绕着以保证互换性为主的精度设计问题，介绍各种典型零件几何精度的概念，分析各种零件几何精度的设计方法。
各种零件的参数检测作为实验内容。
所以学生在学习过程中要注意总结归纳，认真完成作业。
同学们学习本课程，要了解以下内容：1、掌握互换性、标准化的概念、机械零部件精度设计的基础原理和方法。
（尺寸公差及理论、形位公差及理论、表面粗糙度等，即绪论、第1、3、4章）。
2、了解典型零件（包括滚动轴承、键和花键、螺纹、齿轮）极限与配合标准的组成和应用，能够合理的确定各种典型零件的制造精度。
互换性测量技术基础第3章课后习题答案
1．设某配合的孔径为027.0015+φ，轴径为016.0034.015--φ，试分别计算其极限尺寸、极限偏差、尺寸公差、极限间隙(或过盈)、平均间隙(或过盈)和配合公差，并画出尺寸公差带图与配合公差带图。
解：(1)极限尺寸：孔：D max =φ15.027 D min =φ15轴: d max =φ14.984 d min =φ14.966(2)极限偏差：孔：ES=+0.027 EI=0轴：es= -0.016 ei= -0.034(3)尺寸公差：孔：T D =|ES-EI|=|（+0.027）-0|=0.027轴：T d = |es-ei|=|（-0.016）－（-0.034）|=0.018(4)极限间隙：X max = ES －ei=（+0.027）－（-0.034）=+0.061X min = EI －es=0－（-0.016）=+0.016平均间隙 ()0385.021m in m ax +=+=X X X av(5)配合公差：T f = T D + T d =0.027+0.018=0.045(6)尺寸公差带和配合公差带图，如图所示。
2．设某配合的孔径为005.0034.045+-φ，轴径为0025.045-φ，试分别计算其极限尺寸、极限偏差、尺寸公差、极限间隙(或过盈)及配合公差，画出其尺寸公差带图与配合公差带图，并说明其配合类别。
解：(1)极限尺寸：孔：D max =φ45.005 D min =φ44.966轴: d max =φ45 d min =φ44.975(2)极限偏差：孔：ES=+0.005 EI=-0.034轴：es= 0 ei= -0.025(3)尺寸公差：孔：T D =|ES-EI|=|（+0.005）-（-0.034）|=0.039轴：T d = |es-ei|=|0－（-0.025）|=0.025 (4)极限间隙：X max = ES －ei=（+0.005）－（-0.025）=+0.030Y min = EI －es=-0.034－0=-0.034(5)配合公差：T f = T D + T d =0.039+0.025=0.064(6)尺寸公差带和配合公差带图如图所示，它们属于过度配合如图所示。
互换性与测量技术基础：第三章 测量技术基础
2.量块的精度
1）量块的精度（级）：按制造精度将量块分 为00，0，1，2，3和K级共6级。
其中00级精度最高，3级精度最低，K级为校准 级。
主要根据量块长度极限偏差、测量面的平面度、 粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。
☆ 按“级”使用时，以量块的标称长度为工 作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差，并将被引 入到测量结果中。由于不需要加修正值，故使用较 方便。
会超过一定的界限。
4）抵偿性：当测量次数无穷次时，正负误差的总和趋
于零。 正态分布曲线的数学公式：
y
1
e
2 2 2
2
y σ1 σ2 σ3
0 6σ1 6σ2 6σ3
总体标准偏差对随机 误差分布特性的影响
y
1
e
2 2 2
δ
2
y —随机误差的概率分布密度 σ—标准偏差 e —自然对数的底，2.718…
ni/n 0.225
0.12
0.01 19.991 x = 20.0
实际分布曲线
y
正态分布曲线
20.007
O
δ
μ
频率直方图和正态 分布曲线
随机误差的特性
1）单峰性：绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的
次数多；
2）对称性：绝对值相等的正、负误差出现的次数接近
相等。
3）有界性：在一定测量条件下，随机误差的绝对值不
δ—随机误差：测得值-真值
分析：不同的σ对应不 同形状的正态分布曲线：
σ 越 小 ， ymax 值 越 大 ，
曲线越陡，随机误差越集中， 即测得值分布越集中，测量精
y σ1 σ2 σ3
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测量技术基础
3.1 概 述 3.2 测量器具与测量方法的分类 及常用术语
测量的意义
为了满足机械产品的功能要求，在正确合理地 完成了可靠性、使用寿命、运动精度等方面的 设计以后，还须进行加工和装配过程的制造工 艺设计，即确定加工方法、加工设备、工艺参 数、生产流程及检测手段。其中，特别重要的 环节就是质量保证措施中的精度检测。
图3—4多面棱体
图3—5角度量值传递系统
3.2 测量器具与测量方法的分类及常用术语
3.2.1测量器具的分类
测量器具有多种不同的分类方法。通常按工作原 理、结构特点及用途等将其分为标准测量器具、通用 测量器具、专用测量器具以及检验夹具等四类： 1.标准测量器具 是指测量时体现标准量的测量器具。 这种量具通常只有某一固定尺寸，常用来校对和调整 其它测量器具，或作为标准量与被测工件进行比较。 如量块、直角尺、各种曲线样板和标准量规等
计量单位
计量单位（简称单位）是以定量表示同种量的量值而约定采用的 特定量。我国规定采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计量 单位制”。它是由一组选定的基本单位和由定义公式与比例因数 确定的导出单位所组成的。如“米”、“千克”、“秒”、“安”等为基 本单位。机械工程中常用的长度单位有“毫米”、“微米” 和“纳 米” ，常用的角度单位是非国际单位制的单位“度”、“分”、 “秒”和国际单位制的辅助单位“弧度”、“球面度” 。 在测量过程中，测量单位必须以物质形式来体现，能体现计量单 位和标准量的物质形式有：光波波长、精密量块、线纹尺、各种 圆分度盘等。
测量准确度
测量结果与真值的一致程度。不考虑测量精度而得到 的测量结果是没有任何意义的。 真值的定义为：当某量能被完善地确定并能排除所有 测量上的缺陷时，通过测量所得到的量值。 由于测量会受到许多因素的影响，其过程总是不完善 的，即任何测量都不可能没有误差。对于每一个测量 值都应给出相应的测量误差范围，说明其可信度。
3、按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类 ⑴接触测量 测量器具的测头与零件被测表面接触后有 机械作用力的测量。如用外径千分尺、游标卡尺测量 零件等。为了保证接触的可靠性，测量力是必要的， 但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误 差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。 ⑵非接触测量 测量器具的感应元件与被测零件表面不 直接接触，因而不存在机械作用的测量力。属于非接 触测量的仪器主要是利用光、气、电、磁等作为感应 元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、 气动量仪等。
2．通用测量器具 是指通用性强，可测量某一范围内的任一尺寸(或其它 几何量)，并能获得具体读数值的测量器具。按结构可分为： 1) 固定刻线量具，如钢直尺、卷尺等； 2) 游标量具，如游标卡尺、深度游标卡尺、高度游标卡尺以及 游标量角器等； 3) 微动螺旋副式量仪，如内、外径千分尺、深度千分尺等； 4) 机械式量仪，如百分表、千分表、杠杆百分表、杠杆千分表、 扭簧比较仪等；
量块使用的注意事情项
量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。 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。 分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。 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。 轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。 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。 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。
测量方法
测量方法是指测量时所采用的测量原理、测量条件和 测量器具的总和。测量方法的分类将在后面介绍。 广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具 （计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。 在实施测量过程中，应该根据被测对象的特点（如材 料硬度、外形尺寸、生产批量、制造精度、测量目的 等）和被测参数的定义来拟定测量方案、选择测量器 具和规定测量条件，合理地获得可靠的测量结果。
5) 光学式量仪，如光学计、测长仪、投影仪、干涉仪等； 6) 气动式量仪，如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪等； 7) 电动式量仪，如电感式量仪、电容式量仪、电接触式 量仪、电动轮廓仪等； 8) 光电式量仪，如光电显微镜、激光干涉仪等；
3．专用测量器具 是指专门用来测量某种特定参数的测量器具。如圆度 仪、渐开线检查仪、丝杠检查仪、极限量规等。 4．检验夹具 是指与量具、量仪和定位元件等组合的一种专用的检 验工具。当配合各种比较仪时，能用来检验更多更复 杂的参数。
（4）量块长度变动量 量块测量面上任意点中的最 大长度lmax与最小长度lmin之差，见图3-3。 （5）研合性 量块的一个测量面与另一量块测量面 或与另一经精加工的类似量块测量面的表面，通过分 子力的作用而相互粘合的性能。
图3-3 量块长度变动量
量块的精度（级）
按国标GB6093-2001，量块按准确度级别分0、1、2、3 和K级，其中0级准确度度最高，3级最低，K级为校准级， 主要根据量块长度极限偏差、测量面的平面度、粗糙度 及量块的研合性等指标来划分的。 量块生产企业大都按“级”向市场销售量块。用量块长 度极限偏差（中心长度与标称长度允许的最大误差）控 制一批相同规格量块的长度变动范围；用量块长度变动 量（量块最大长度与最小长度之差）控制每一个量块两 测量面间各对应点的长度变动范围。用户则按量块的标 称尺寸使用量块。因此，按“级”使用量块必然受到量 块长度制造偏差的影响，将把制造误差带入测量结果。
量块的“级”与“等”
量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同 的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺 寸，该尺寸包含其制造误差。 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸， 该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。 所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高， 且能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。
量块的精度（等）
制造高精度的量块的工艺要求高、成本也高，而且即使制 造成高精度量块，在使用一段时间后，也会因磨损而引起 尺寸减小，使其原有的精度级别降低。因此，经过维修或 使用一段时间后的量块，要定期送专业部门按照标准对其 各项精度指标进行检定，确定符合哪一“等”，并在检定 证书中给出标称尺寸的修正值。 标准规定了量块按其检定精度分为五等，即1、2、3、4、 5等，其中1等精度最高，5等精度最低，“等”主要依据 量块中心长度测量的极限偏差和平面平行性允许偏差来划 分。
工件尺寸
六等量块
计量器具
工件尺寸
常见的实物计量标准器有量块（块规）和线纹尺。 量块用铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、 耐磨以及不易变形的其它材料制成。其形状有长方体和 圆柱体两种，常用的是长方体。
量块
（1）量块长度l 量块一个测量面上的任意点到与其 相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距 离，辅助体的材料和表面质量应与量块相同，见图3-2 （b）。这里，“量块任意点”不包括距测量面边缘为 0.8 m m区域内的点。 （2）量块中心长度lc 对应于量块未研合测量面中心 点的量块长度，见图3-2（b）。 （3）量块标称长度ln 标记在量块上，用以表明其与 主单位(m)之间关系的量值，也称为量块长度的示值。
量块的组合
为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数， 一般不超过4块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最后 一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。 例如，从83块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量 块组，选取方法为： 36.745 …………所需尺寸 －36.745 …………第一块量块尺寸 1.005 －35.74 …………第二块量块尺寸 1.24 － 34.5 4.5 30.0 …………第三块量块尺寸 …… 长度量值传递系统 前述关于米的定义，实际上是以光波波长作为长度 基准，虽然准确可靠，但不能直接用于工程测量。为了 保证长度测量量值的统一，必须建立从长度基准到生产 中使用的各种测量器具，直至工件的量值传递系统。量 值传递是通过对比、校准、检定和测量，将国家计量基 准复现的单位量值，经计量标准、工作计量器具逐级传 递到被测对象的全部过程。我国长度量值传递系统如图 所示。
2、按测量结果的读数值不同分类 ⑴绝对测量 从测量器具上直接得到被测参数的整个量 值的测量。例如用游标卡尺测量零件轴径值。 ⑵相对测量 将被测量和与其量值只有微小差别的同一 种已知量（一般为测量标准量）相比较，得到被测量 与已知量的相对偏差。例如比较仪用量块调零后，测 量轴的直径，比较仪的示值就是量块与轴径的量值之 差。
量块的选用
量块是定尺寸量具，一个量块只有一个尺寸。为了满足一 定范围的不同要求，量块可以利用其测量面的高精度所具 有粘合性，将多个量块研合在一起，组合使用。根据标准 GB6093—2001规定，我国成套生产的量块共有17种套别， 每套的块数分别为91、83、46、12、10、8、6、5、等。 表3-4所列为83块组和91块组一套的量块的尺寸系列。 粘合性：测量层表面有一层极薄的油膜，在切向推合力的 作用下，由于分子间吸引力，使两量块研合在一起的特性。
基 准 谱 线
工作谱线Kr、He-Ne、Hg等 激光比长仪 基准米尺 比较测量法 一等线纹尺 比较测量法 刻 线 量 具 二等线纹尺 比较测量法 三等线纹尺 直接测量法 计量器具 端 面 量 具 激光量块干涉仪等 一等量块 接触干涉仪等 二等量块 极高精度仪器
接触干涉仪、测长机等 三等量块 接触干涉仪、测长机等 四等量块 立式光学计、测长机等 五等量块 立式光学计、测长机等 高精度仪器
角度传递系统
角度也是机械制造中的重要几何参数之一，由于一个 圆周角为360°，因此角度测量不需要向长度一样定 义自然基准。在计量部门，为了方便一般使用多面棱 体作为角度参数的实物基准。机械制造中的角度标准 主要有角度量块、测角仪和分度头等。 目前生产的多面棱体有4面、6面、8面、12面、24面、 36面，以及72面等。图3－4所示为8面棱体，用它作 基准可以测量n×45 °的角度（n=1，2，3…）。