位置误差的测量——实验报告

位置误差的测量实验报告
一、实验目的
1. 熟悉零件有关位置误差的含义和基准的体现方法。

2. 掌握有关通用量仪的使用方法。

二、实验用量具
齿轮跳动检查仪、平板、千分表、百分表、千分表架、V型块、直角尺、钢板尺等
三、实验内容及说明
1、平行度误差的测。

连杆小孔轴线对大孔轴线的平行度
1）连杆孔的平行度要求如图1-15所示
2）测量方法如图1-16所示
平行度误差为
将零件转位使之处于图中0度位置，使两心轴中心与平板等高，然后在测出0度位置的平行度误差。

根据测量结果判断零件平行度误差是否合格
2. 垂直度误差的测量
十字头孔轴线对孔轴线以及对侧面B的垂直度要求，如图1-17所示。

1）轴线对轴线的垂直度误差的测量如图1-18所示。

将测量表架安装在基准孔心轴上部，在距离为L2两端用千分表测得读数分别为M1，M2，则该零件轴线对轴线的垂直度误差为：
2) 轴线对侧面B的垂直度误差测量如图1-19所示。

被测孔轴线用心轴模拟，先将心轴穿入零件被测孔，以零件顶面为支撑面，放在三个千斤顶上。

再用一直角尺，使其一面放在平板上，另一面与基准面B靠拢，同时调节千斤顶使其与基准面贴合为止，这说明基准面B与平板垂直。

然后用千分表分别测出图中L2长度两端读数M1，M2，则垂直度误差为
根据以上结果，判断两项垂直度要求是否合格
3. 圆跳动误差的测量
被测零件圆跳动公差要求如图1-23所示，其测量方法如图1-24所示
1）径向圆跳动误差的测量：将工件旋转一周，记下千分表读数的最大差值。

共测三个截面，取其中最大跳动量作为该表面的径向圆跳动误差值，并判断该指标是否合格2）端面圆跳动误差的测量：分别在端面靠近最大直径处和较小直径处测量，每测一处，转动工件一转，读取指示表的最大最小读数差，取其较大者作为该端面的圆跳动误差值
图1-15图1-16
图1-17图1-18
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四、数据分析
1. 单位（mm）
实验内容L1L21L22L2M1M2F允许值是否合格
孔轴线平行度
0度位置
36.262.059.0157.2 1.191 1.1950.000920.25合格
孔轴线平行度
90度位置
36.279.578.5194.2 1.981 2.4650.09020.1合格
孔轴线与端面
垂直度
93.860.060.0213.80.7100.5260.08070.06不合格
孔轴线与孔轴线垂直度93.878.077.8249.60.8390.8890.01880.06合格
图1-19
图1-23图1-24
2. 单位（µm ）
3. 单位（µm ）
五、思考题
1. 求垂直度、平行度误差时为什么要有L1/L2，L1、L2分别指什么？
L2指被测心轴长度；L1指被测工件孔的长度。

因为最终要获得的是被测孔轴线的平行度误差，而利用心轴测的是心轴轴线长度的平行度误差，所以需要乘上L1/L2。

2. 测量圆跳动误差时，千分表的读数可否读负值，什么情况下读负值
千分表可以读负值。

3. 这几个项目测量时，心轴、平板、V型铁、顶尖分别体现零件的什么？
心轴：中心轴线；平板：基准面；V型铁：基准轴线：顶尖：公共基准轴线
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六、磁性表座
1. 磁性表座原理
它里面是一个圆柱体,在其中间放置一条条形的永久磁铁或恒磁磁铁，外面底座位置是一块软磁材料.(软磁材料是指在较弱的磁场下，易磁化也易退磁的一种铁氧体材料) 。

通过转动手柄，来转动里面的磁铁。

当磁铁的两极（N 或S）呈上下方向时，也就是磁铁的N或S极正对软磁材料底座时,就被磁化了，这个方向上具有强磁，所以能够用于吸住钢铁表面。

而当磁铁的两极处于水平方向时，及NS的正中间正对软磁材料底座时(长条形磁铁的正中间只有极小的磁性，可以不记)不会被磁化，所以此时底座上几乎没有磁力，就可以很容易地从钢铁表面取下来了。

这个磁性表座利用了两个特性:
1）软磁性材料的磁化和退磁快的特性;
2）条形永久磁铁或恒磁磁铁的中间磁场极弱而两端磁场极强的特性.
关于磁力表座工作原理概括起来其实就是简单的几个字：分断和接通内部的磁极。

下面是我对磁力表座工作原理详细的介绍。

磁力表座外壳为两块导磁体，中间用不导磁的铜板隔开。

内部有一个可以旋转的磁体，此磁体沿直径方向为n、s极。

当磁体旋转到中间位置，磁力线分别在两块导磁体中形成闭路时表座可以轻易取走;旋转90度后，ns极分别对着两块导磁体，此时从n极到导磁体
到导轨到另一块导磁体到s极，形成磁力线闭合，可以牢牢的附着在导轨上。

磁力表座工作原理其实很简单，关于磁力表座它可是是机器制造业用途最多,最广的亦是必不可少的检测工具之一,相信将来磁力表座市场一定也会有更加出色的表现。

2.常见磁性表座型号及优缺点
1）NOGA诺佳磁性表座优点：
由于刚性好，使用方便，诺佳球关节机械万向表架已经成为专业级表架的最佳选择头部可回转带微调装置，新结构；带防松弹簧的中央机构；强力磁性座；任意位置可夹紧；开关磁性底座
2）NF1030 诺佳(NOGA) 万向磁性表座
产地: 以色列品牌：诺佳NOGA；装表孔：8mm；永磁底座尺寸：宽16*长60*高32mm 支架尺寸:下杆56mm ；上杆51mm 总长：128.5mm；磁性吸力：280N；重量：0.3公斤5轴表架；360度角度微调专利结构；装表端带燕尾槽；带防松弹簧轴承中央锁紧机构
黑色杆部为原装以色列进口，万向型较表座
3）NF1021 诺佳(NOGA)万向磁性较表座：
产地: 以色列；装表孔：8mm开关磁性底座；磁性底座尺寸：宽30*长35*高35
支架尺寸:下杆56mm上杆51mm总长128.5mm；磁性吸力：32公斤；重量：0.6公斤360度角度微调专利结构；装表端带燕尾槽；带防松弹簧轴承中央锁紧机构；黑色杆部
小巧、方便携带、耐用
七、金属防锈
1、表面预处理；
2、电镀；
3、热喷涂；
4、热浸镀；
5、表面转化改性技术；
6、表面扩散渗入技术
7、缓蚀剂（VCI气相缓蚀剂）
8、使用防锈油
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9、使用钝化液
10·浸入浓度较高的淘米水
被防锈物的表面预处理方法
1)表面清洁：清洗必须依被防锈物表面的性质和当时的条件，选定适当的方法。

一般常用的有溶剂清洗法、化学处理清洁法和机械清洁法。

2）表面干燥清洗干净后可用过滤的干燥压缩空气吹干，或者用120~170 ℃的干燥器进行干燥，也可用干净纱布擦干。

涂敷防锈油的方法：
1）浸泡法：一些小型物品采用浸泡在防锈油脂中，让其表面粘附上一层防锈油脂的方法。

油膜厚度可通过控制防锈油脂的温度或粘度来达到。

2）刷涂法用于不适用浸泡或喷涂的室外建筑设备或特殊形状的制品，刷涂时既要注意不产生堆积，也要注意防止漏涂。

3）喷雾法一些大型防锈物不能采用浸泡法涂油，一般用大约0.7Mpa压力的过滤压缩空气在空气清洁地方进行喷涂。

喷雾法适用溶剂稀释型防锈油或薄层防锈油，但必须采用完善的防火和劳动保护措施。

影响金属腐蚀的主要因素有哪些？
金属腐蚀是由各种内在的和外在的因素所引起的，归纳起来主要有：
①金属材料本身化学成分和结构；
②金属表面光洁度（氧浓度差电池腐蚀）；
③与金属表面接触的溶液成分及pH值；
④环境温度和湿度；
⑤与金属表面相接触的各种环境介质。

为什么手汗会引起金属锈蚀？
人的汗液是一种无色透明或淡黄色带有咸味呈弱酸性的液体，它的pH值为5 ~ 6 。

除含有钠、钾、钙、镁盐外，还含有少量尿素、乳酸、柠檬酸等有机酸。

当汗液与金属接触时，
会在金属表面形成一层汗液膜，汗液膜会对金属引起电化学作用，腐蚀金属。

人出汗是不可避免的，要防止手汗引起锈蚀，生产人员应带上手套、指套，或用专用工具拿取零件，不要随便用手接触产品。

钝化的原理
其钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。

这层膜成独立相存在，通常是氧化金属的合化物。

它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。

八、心轴改进
心轴缺点：外径不变从而导致生产成本增加。

改进方案：
机械制造中，薄壁套类零件在加工过程中变形大、精度不易保证。

为此，我们设计制造了一种多片张式定位心轴，其结构如附图所示，它由心轴l、片锥套2、螺母8、橡胶棒4和环形弹簧5所组成。

心轴1为尾部锥度与不同机床的主轴锥孔相配合，右端是锥度1:8或1:5的外锥与片锥套艺配合，锥套2右端孔内车有环形沟槽、旋转螺母3可带动片锥套2做轴向移动，同时改变径向尺寸，使工件胀紧或松开。

为使多片锥套保持一致，具有弹性，两锥套片间装有保持件—橡胶棒4。

橡胶棒可用O型密封圈展开制做。

片锥套外圆卡有环形拉簧5、以保证复位状态。

此给构心轴与弹簧套式心轴相比，主要对弹性元件在结构上进行了改进，由整休套套为多片组成的锥套。

锥套片不需要选用弹性好热处理变形小的材料，选用一般优质中碳钢经调质处理后，由机械加工内锥孔，与心轴外锥面配磨，要求接触面积达60%以上，然后装到心轴上磨出外圆尺寸，再铣切成多片，去毛刺后组装成套。

片锥套径向尺寸变化大，工作受力均匀，接触面积大，外径不易磨损，定心夹紧好，简化了弹簧锥套的制造工艺。

适用于大尺寸零件的装夹、可实现“一轴多套”、“一轴多用，，缩短了心轴的设计制造周期。

使用效果良好。

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九、创新发明：可升降省力便携式轮椅设计
一、设计思想及基本内容
基于人性化设计思想，力求克服市面上产品的一些缺陷，对驱动方式进行了创新设计，同时设计出具有能够自我调节高度的轮椅座位。

驱动方式从人机工程方面考虑，采用推杆形式使用户用力比较舒适、方便，同时利用杠杆原理，具有省力的功能。

对于升降机构，其目的主要在于提高残疾人的自理能力，使其坐在轮椅上的上升后的高度约等于人正常站立的高度。

同时要求轮椅尽可能的简单、方便、成本低廉，更具人性化。

使残疾人的生活自理能力加强，同时享受到更加舒服，更具人性化的助残机械，也满足性能、成本方面的要求，使他们使用方便，携带方便，购买便宜。

二、升降机构的设计
1.升降机构的类型及比较
(1)液压或气压驱动机构——通过液压缸或气缸来实现升降。

(2)螺杆副机构——通过旋转螺母或螺杆来调节高度。

(3)叉杆机构——通过改变叉杆之间的角度来实现高度的调节
2.升降机构的方案确定
通过对前三种方案的综合比较，在第三种方案的基础上，综合所需达到的简单、轻便、成本低的目标，设计了下述升降机构的方案。

该机构中滑轮能够在滑道上滑动，使叉杆之间的角度可自由改变，通过转动摇臂2，使丝杆转动，从而调节a、b两点之间的距离以改变叉杆角度，实现高度调节
三、驱动方式的设计
本设计采用两套摩擦棘轮机构，一套机构能够实现轮椅前进、后退、空挡、制动的切换；另一套机构实现间歇运动的连续驱动。

1. 轮椅省力机构的方案设计
(1)整体设计
实现轮椅的左右转向，可将轮椅前轮设计成万向轮形式，通过调节两后轮之间的速度可实现转向。

基于摩擦棘轮的原理，当摇杆逆时针摇动时，棘轮与驱动轮之间无摩擦，由于自锁摩擦，可驱动轮逆时针运动，将棘轮拨到图示虚线位置时，摇杆顺时针运动即可带动驱动轮顺时针运动，可实现轮椅的前后运动。

而当棘轮与驱动轮无接触时可实现空挡，轮椅可自由运动。

如果压紧棘轮，可实现制动。

(2)驱动轮的设计
驱动轮采用铝合金弯曲而成，铆接于着地轮上，同时在驱动轮上加工凹槽，与凸轮配合。

另外驱动轮的尺寸应适当，如果直径太大，一定程度上减小了凸轮与驱动轮之间的摩擦力，但摩擦轮体积和重量较大，浪费材料；
直径太小，如果直径在摩擦圆之内，使摩擦力很大，甚至达到无穷大，且轮椅的越障能力较弱
(3)驱动摇杆的设计
驱动摇杆采用不锈钢板材，中间开槽，方便销钉在槽内滑动，成滑块机构。

主摇杆的运动幅度为45°左右。

为提高速度，辅摇杆应有大于主摇杆的运动幅度。

槽还应保证主摇杆与连杆之间运动时夹角大于90°，且角度越大效率越高，辅摇杆与连杆之间角度小于90°，且角度越小效率越高。

套筒采用管材加工而成，与轴采用小间隙配合，凸轮销钉
四、结论
本例设计的可升降省力便携式轮椅具有以下特点：
1)升降机构可实现预定的升程，驱动摇臂所需力较小，驱动方式简单，舒适；
2)驱动摇杆使驱动轮前进的力很小，用力方式非常方便、舒适，采用棘轮机构可圆满实现前进、后退、空挡、制动，并且操作方便，可满足使用要求；
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同时主辅棘轮能够协调工作，使
驱动摇杆能够连续驱动，达到提高效率与
速度的目的；
3)轮椅可达到预期折叠功能，携
带、储存方便；
4)轮椅制造成本低，可满足广大客
户的需求。

十、实验总结
在这个实验过程中，老师细致的讲解、我们自己的实践操作，再加上学生与老师的互动交流，不仅让我们对这个实验充满了兴趣，还让我们更加直观、形象的了解了平面度、垂直度、径向圆跳动、端面圆跳动的含义，通过老师的引导，不仅让我们知道了对于这些形位公差如何测量，更是知道了为什么这么测量及测量的原理。

老师还留下了一些思考题，督促我们课下自己查找资料了解量具的原理及防锈的措施。

特别是董老师提供的一篇关于创新的论文，让我深刻的认识到创新和创造性思维的重要性，所谓创造性思维就是指发散性思维，这种思维方式，遇到问题时，能从多角度、多侧面、多层次、多结构去思考，去寻找答案。

既不受现有知识的限制，也不受传统方法的束缚，思维路线是开放性、扩散性的。

它解决问题的方法不是单一的，而是在多种方案、多种途径中去探索，去选择。

这种思维的目的不是着力寻找陈旧的知识，也不是去重踏别人走过的老路，而是把注意力引向发现新的事物、新的规律、新的理论、新的观点，促进人们向更高、更新、更复杂而广阔的方向开拓前进。

创造性思维具有广阔性，深刻性、独特性、评判性、敏捷性和灵活性等特点。

它能把学生置于新角度、新思路、新情况与新问题之中，适应学生带有理性色彩的好奇求新的心理。

总之，老师科学严谨的思维，认真负责的态度，让我在这个实验中受益匪浅！
机自1201卓越班高清华
2014年12月15日。