第一章几何量计量基础知识
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§1—1几何量计量简介
一、什么是几何量计量：
几何量计量又称长度计量，是对各种物体的几何尺寸和几何 形状的测量，以及为使几何量量值的准确和统一而必须进行 的计量工作。
任何一个物体都是由若干个实际表面所形成的几何实体，几 何量是表征物体的大小、长短、形状和位置等几何特征的量。
二、几何量计量的地位和作业：
几何量计量为十大计量之一（几何量、力学、热工、电磁、 无线电、时间频率、声学、光学、化学、电离辐射）
最先形成并发展的一个计量技术领域（发展最早、占有的比 重最大）
许多其他物理量的测量可转为长度量的测量。 工业上，应用广泛；精密计量与测试是工业发展的基础和先
决条件之一。 日常生活离不开长度计量
三、几何量计量的任务：
长度单位经历了多次演变后，1496年和1760年，英国开始采用端面 和线纹的码基准尺作为长度基准。1789年法国提出建立米制，1799 年制成阿希夫米尺。
在机械制造业中最早应用的是机械原理的测长技术。1631年发明游 标细分原理。18世纪中叶，人们已应用螺纹放大原理进行长度测量。 机械测长技术迄今仍是工业测量中的基本测量技术之一，它能达到很 高的精确度。
龙门式机床的测量
百分比较仪 千分比较仪
双面百分表
杠杆百（千）分表
数显百（千）分表
经纬仪类仪器
纬仪可用来测量空间两个或两个以上目标之间的水平 角,也可测量空间目标至水平面之间的垂直角。
经纬仪类仪器是在大地测量、工程测量、矿山测量工 作中广泛使用的精密仪器,测绘部门使用最广,在军工生 产或机械制造部门,通常用于大型工件、设备的安装和 定位。
规
环规
电子塞规
塞规
莫氏圆锥量规 7:24 圆锥量规
齿轮测量
齿轮传动是机械传动中最重要的一种方式,齿轮的制造精度直 接影响齿轮传动的准确性、工作平稳性和载荷分布的均匀性
根据不同的测量目的,可将测量的测量方法分为单项测量、综 合测量和整体测量。
单项测量是测量齿轮的某些单项参数,如齿形误差、齿向误差、 周节和周节累计误差等,通过对测量结果的分析,可反映出引起 误差的工艺因数。
这些空间坐标值既可以是一维的,也可以是二维和三维的坐标 值。
几何量量仪
几何量仪器是利用机械、光学、电学、气动或其他原理将被 测量转换为可直接观测的指示值或等效信息的器具。
按原理可以分为机械量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪。 任何一台量仪仪器都包含一个重要部件既基准部件,它是决定 几何量仪仪器准确度的主要环节,如精密丝杠、光栅尺、度盘、 激光器等。
形状和位置误差是零件制造误差的组成部分,可以影响到零 件的功能和装配互换性。
按形位公差的国家标准,形状误差包括直线度、平直度、圆 度、圆柱度、线轮廓度、表轮廓度6个项目。位置误差包含 平形度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆 跳动和全跳动8个项目。
螺纹的测量：单项、综合 其他几何尺寸的测量：内外尺寸、交点尺寸、光滑极限量
（2）应用光学原理的测长技术也出现较早。
19世纪末出现立式测长仪，20世纪20年代前后已应用自准直、望远镜、 显微镜和光波干涉等原理测长，使工业测量进入不接触测量领域，解决了 一些小型复杂形状工件，例如螺纹的几何参数、样板的轮廓尺寸和大型工 件的直线度、同轴度等形状和位置误差的测量问题。
长度单位经历了多次演变后，1496年和1760年，英国开始 采用端面和线纹的码基准尺作为长度基准。1789年法国提出 建立米制，1799年制成阿希夫米尺。
(4)三个米定义
五、发展简史： 1．长度单位发展史
在古代，人类为了测量田地等就已经进行长度测量，最初是以人的手、 足等作为长度的单位。但人的手、足大小不一，在商品交换中遇到了 困难，于是便出现了以物体作为测量单位，如公元前2400年出现的 古埃及腕尺，中国商朝出现的象牙尺和公元九年制造的新莽铜卡尺等。
五、发展简史：
1．长度单位发展史
在古代，人类为了测量田地等就已经进行长度测量，最初是 以人的手、足等作为长度的单位。
但人的手、足大小不一，在商品交换中遇到了困难，于是便 出现了以物体作为测量单位，如公元前2400年出现的古埃及 腕尺，中国商朝出现的象牙尺和公元九年制造的新莽铜卡尺 等；以较稳定的自然物作为测量单位，如我国汉代的“黑 黍”，英国1305年用麦粒。
长度量值的传递体系
米定义
?
自 准然
基
实 Leabharlann Baidu物
基
国际单位制和长度单位米
1889 1960
1983
四、几何量计量内容： 光波波长、量块、线纹、平直度、表面粗糙
度、角度、通用量具、工程测量、齿轮测量、 座标测量、几何量量仪、经纬仪类仪器
工程测量
工程测量也可称为精密测量,包含的内容较多,主要有形状和 位置误差的测量、螺纹的测量、其他几何尺寸的测量。
２．计量器具的发展历史：
（1）在机械制造业中最早应用的是机械原理的测长技术。
如公元前1400年，中国出现象牙尺； 公元9年，中国制出新莽卡尺；1631年发明游标细分原理； 18世纪中叶，人们已应用螺纹放大原理进行长度测量。 1848年，法国的帕尔默发明外径千分尺。 1890年，美国的艾姆斯制成百分表和千分表。 机械测长技术迄今仍是工业测量中的基本测量技术之一，它能达到很高的 精确度。
综合误差是指单面啮合综合测量和双面啮合综合测量,可以高 效率地评定齿轮传动的工作质量。
整体测量是将每个齿的齿形误差以及各齿的相互位置误差用 整体误差曲线图形反映出来,可确切分析各单项误差的影响
坐标测量
坐标测量是一种用于测量零件或部件的几何尺寸、形状和相 互位置的测量方法,通过测量空间任意的点、线、面以及相互 位置,获得被测量几何型面上各测点的几何坐标尺寸,再由这些 点的坐标值经过数学运算求出被测零部件的几何尺寸和形状 位置误差。
1、研究确定长度单位的定义
2、研究建立、保存长度的基准和标准：
定义的复现与实物化
3、组织长度量值传递，开展计量器具检定、修理，确保量 值准确、一致。
过程：从单位－产品
渠道：量传；
载体：计量器具；
内容：检定、修理； 目的：
4、研究新的计量测试方法、新的计量器具、开展几何量精 密测试。
从发展的角度和工程的角度看
一、什么是几何量计量：
几何量计量又称长度计量，是对各种物体的几何尺寸和几何 形状的测量，以及为使几何量量值的准确和统一而必须进行 的计量工作。
任何一个物体都是由若干个实际表面所形成的几何实体，几 何量是表征物体的大小、长短、形状和位置等几何特征的量。
二、几何量计量的地位和作业：
几何量计量为十大计量之一（几何量、力学、热工、电磁、 无线电、时间频率、声学、光学、化学、电离辐射）
最先形成并发展的一个计量技术领域（发展最早、占有的比 重最大）
许多其他物理量的测量可转为长度量的测量。 工业上，应用广泛；精密计量与测试是工业发展的基础和先
决条件之一。 日常生活离不开长度计量
三、几何量计量的任务：
长度单位经历了多次演变后，1496年和1760年，英国开始采用端面 和线纹的码基准尺作为长度基准。1789年法国提出建立米制，1799 年制成阿希夫米尺。
在机械制造业中最早应用的是机械原理的测长技术。1631年发明游 标细分原理。18世纪中叶，人们已应用螺纹放大原理进行长度测量。 机械测长技术迄今仍是工业测量中的基本测量技术之一，它能达到很 高的精确度。
龙门式机床的测量
百分比较仪 千分比较仪
双面百分表
杠杆百（千）分表
数显百（千）分表
经纬仪类仪器
纬仪可用来测量空间两个或两个以上目标之间的水平 角,也可测量空间目标至水平面之间的垂直角。
经纬仪类仪器是在大地测量、工程测量、矿山测量工 作中广泛使用的精密仪器,测绘部门使用最广,在军工生 产或机械制造部门,通常用于大型工件、设备的安装和 定位。
规
环规
电子塞规
塞规
莫氏圆锥量规 7:24 圆锥量规
齿轮测量
齿轮传动是机械传动中最重要的一种方式,齿轮的制造精度直 接影响齿轮传动的准确性、工作平稳性和载荷分布的均匀性
根据不同的测量目的,可将测量的测量方法分为单项测量、综 合测量和整体测量。
单项测量是测量齿轮的某些单项参数,如齿形误差、齿向误差、 周节和周节累计误差等,通过对测量结果的分析,可反映出引起 误差的工艺因数。
这些空间坐标值既可以是一维的,也可以是二维和三维的坐标 值。
几何量量仪
几何量仪器是利用机械、光学、电学、气动或其他原理将被 测量转换为可直接观测的指示值或等效信息的器具。
按原理可以分为机械量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪。 任何一台量仪仪器都包含一个重要部件既基准部件,它是决定 几何量仪仪器准确度的主要环节,如精密丝杠、光栅尺、度盘、 激光器等。
形状和位置误差是零件制造误差的组成部分,可以影响到零 件的功能和装配互换性。
按形位公差的国家标准,形状误差包括直线度、平直度、圆 度、圆柱度、线轮廓度、表轮廓度6个项目。位置误差包含 平形度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆 跳动和全跳动8个项目。
螺纹的测量：单项、综合 其他几何尺寸的测量：内外尺寸、交点尺寸、光滑极限量
（2）应用光学原理的测长技术也出现较早。
19世纪末出现立式测长仪，20世纪20年代前后已应用自准直、望远镜、 显微镜和光波干涉等原理测长，使工业测量进入不接触测量领域，解决了 一些小型复杂形状工件，例如螺纹的几何参数、样板的轮廓尺寸和大型工 件的直线度、同轴度等形状和位置误差的测量问题。
长度单位经历了多次演变后，1496年和1760年，英国开始 采用端面和线纹的码基准尺作为长度基准。1789年法国提出 建立米制，1799年制成阿希夫米尺。
(4)三个米定义
五、发展简史： 1．长度单位发展史
在古代，人类为了测量田地等就已经进行长度测量，最初是以人的手、 足等作为长度的单位。但人的手、足大小不一，在商品交换中遇到了 困难，于是便出现了以物体作为测量单位，如公元前2400年出现的 古埃及腕尺，中国商朝出现的象牙尺和公元九年制造的新莽铜卡尺等。
五、发展简史：
1．长度单位发展史
在古代，人类为了测量田地等就已经进行长度测量，最初是 以人的手、足等作为长度的单位。
但人的手、足大小不一，在商品交换中遇到了困难，于是便 出现了以物体作为测量单位，如公元前2400年出现的古埃及 腕尺，中国商朝出现的象牙尺和公元九年制造的新莽铜卡尺 等；以较稳定的自然物作为测量单位，如我国汉代的“黑 黍”，英国1305年用麦粒。
长度量值的传递体系
米定义
?
自 准然
基
实 Leabharlann Baidu物
基
国际单位制和长度单位米
1889 1960
1983
四、几何量计量内容： 光波波长、量块、线纹、平直度、表面粗糙
度、角度、通用量具、工程测量、齿轮测量、 座标测量、几何量量仪、经纬仪类仪器
工程测量
工程测量也可称为精密测量,包含的内容较多,主要有形状和 位置误差的测量、螺纹的测量、其他几何尺寸的测量。
２．计量器具的发展历史：
（1）在机械制造业中最早应用的是机械原理的测长技术。
如公元前1400年，中国出现象牙尺； 公元9年，中国制出新莽卡尺；1631年发明游标细分原理； 18世纪中叶，人们已应用螺纹放大原理进行长度测量。 1848年，法国的帕尔默发明外径千分尺。 1890年，美国的艾姆斯制成百分表和千分表。 机械测长技术迄今仍是工业测量中的基本测量技术之一，它能达到很高的 精确度。
综合误差是指单面啮合综合测量和双面啮合综合测量,可以高 效率地评定齿轮传动的工作质量。
整体测量是将每个齿的齿形误差以及各齿的相互位置误差用 整体误差曲线图形反映出来,可确切分析各单项误差的影响
坐标测量
坐标测量是一种用于测量零件或部件的几何尺寸、形状和相 互位置的测量方法,通过测量空间任意的点、线、面以及相互 位置,获得被测量几何型面上各测点的几何坐标尺寸,再由这些 点的坐标值经过数学运算求出被测零部件的几何尺寸和形状 位置误差。
1、研究确定长度单位的定义
2、研究建立、保存长度的基准和标准：
定义的复现与实物化
3、组织长度量值传递，开展计量器具检定、修理，确保量 值准确、一致。
过程：从单位－产品
渠道：量传；
载体：计量器具；
内容：检定、修理； 目的：
4、研究新的计量测试方法、新的计量器具、开展几何量精 密测试。
从发展的角度和工程的角度看