机械精度设计与检测基础实验指导书(全版)

机械精度设计与检测基础

实验指导书

吉林大学机械精度设计与检测课程组

试用版本

目录

实验1 尺寸误差测量 (4)

1.1 用长度测量仪测轴、孔直径 (4)

一 实验目的 (4)

二 仪器介绍及测量原理 (4)

三 实验步骤 (6)

四 数据处理及评定 (7)

五 实验报告 (8)

1.2 用测绘投影仪测量齿形链齿形及孔径 (8)

一 实验目的 (8)

二 仪器介绍及测量原理 (8)

三 实验步骤 (9)

四 检测工件 (10)

五 实验报告 (10)

实验2 几何误差测量 (11)

一 实验目的 (11)

二 三坐标系统组成、功能、原理 (11)

1 三坐标测量系统组成 (11)

2 三坐标测量机各硬件功能 (12)

3 测量原理 (13)

三 实验内容及步骤 (13)

1 实验内容 (13)

2 实验步骤 (13)

四 实验报告 (16)

实验3 表面粗糙度测量 (17)

一 实验目的 (17)

二 仪器介绍及测量原理 (17)

三 实验内容及步骤 (18)

1 .实验内容 (18)

2 实验步骤 (18)

四 数据处理及评定 (19)

五 实验报告 (19)

实验4 齿轮误差测量 (20)

4.1 用万能测齿仪测齿轮齿距偏差 (20)

一 实验目的 (20)

二 仪器介绍及测量原理 (20)

三 实验步骤 (22)

四 数据处理 (22)

五 合格性判断条件 (23)

六 实验报告 (23)

4.2 用渐开线测量仪测齿轮齿廓误差 (24)

一 实验目的 (24)

二 仪器介绍及测量原理 (24)

三 实验步骤 (25)

四 数据处理及评定 (25)

五 实验报告 (25)

实验1 尺寸误差测量

1.1 用长度测量仪测轴、孔直径

一 实验目的

1 了解长度测量仪的基本结构及测量原理。

2 掌握长度测量仪的操作方法。

3 加深对轴、孔及尺寸公差带概念的理解。

4 掌握数据处理方法及尺寸合格性判断原则。

二 仪器介绍及测量原理

1 万能测长仪结构组成

1 数显箱

2 固紧螺钉

3 阿贝测量头

4 测量主轴

5 测帽

6 万能工作台

7 尾管主轴

8 尾座 9、10 底座 11 工作台转动调节手柄

12 工作台摆动调节手柄13 工作台升降手轮 14 工作台测微鼓

图1 数字万能测长仪外形图

数字万能测长仪为接触式测量，仪器测量基准是有效刻线长度为100mm光栅尺，设计中把它安放在阿贝测轴的中心线上，符合阿贝测量原理。结构组成如图1所示，万能工作台6具有5个自由度，分别由各手柄调节，工作台升降手轮13调整万能工作台的高度升降自由度；工作台测微鼓14调整万能工作台的前、后移动自由度；工作台转动调节手柄调整万能工作台的转动自由度；工作台摆动调节手柄12调整万能工作台摆动自由度；工作台左右移动自由度由测量力控制，不需要调整。尺寸测量值通过数显箱1读数。测量时，旋转固紧螺钉2固定阿贝测量头、尾管主轴、尾座的位置。测帽5安装于测量主轴及尾管主轴测帽轴上。

2 光栅测量系统原理

1 发光二极管

2 聚光镜

3 光栅尺

4 指示光栅

5 光栅读数头

6 硅光电池

图2 光栅测量系统原理图

光栅测量系统由光栅尺和读数头组成，原理如图2所示。光栅读数头中采用了红外发光二极管做光源，通过聚光镜，成平行光照在光栅尺刻线面上。红外发光二极管发光效率高，可在低电压、小电流下工作，并具有体积小、寿命长、可靠性高等优点。

光栅读数头与测量主轴固连，随主轴一起做轴向移动，光栅尺固定在不动的框架上。光栅尺是黑白光栅，每毫米100条刻线；指示光栅为四裂相型，当两者刻线调到相互平行时，由于这两块光栅相对移动时透光和遮光效应，形成了光闸莫尔条纹，位于指示光栅后方的硅光电池便可接收到周期变化的光通量，并转化为依次相差0度、90度、180度和270度电信号，送入数字显示系统。

3 仪器主要参数

测量范围

A 外尺寸

绝对测量法 0~100mm，相对测量法 0~670mm。

B 内尺寸

使用小测钩 10~400mm，使用大测钩 30~370mm。

测量准确度

外尺寸测量时，仪器准确度优于： （0.5+L / 200）μm

内尺寸测量时，仪器准确度优于： （1.0+L / 100）μm

三 实验步骤

1 轴尺寸（外尺寸）测量

（1） 选择安装测帽、调整测量力，并注意温度情况。

（2） 选择安装合适的工作台，并将工件固定在工作台上。

（3） 打开数显箱开关，左右移动测量主轴，直至数显数字正常显示。

（4） 调整阿贝测量头、尾座和尾管主轴到合适的位置，锁死各处固紧螺钉。 （5） 施加测量力，并让两测帽相接触，并拉开，重新接触几次，检查数显示数是否稳定。如显示数稳定，则进行数显箱清零。如不稳定，检查是否安装、锁止等存在问题。

（6） 将工作台升起，使工件外尺寸处于两测帽之间，使接触稳定。微调万能工作台各自由度，同时眼睛看着数显箱找数值拐点。找到数值最小值即为被测外尺寸的测量值。