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第三章长度测量任务4机械式量仪的使用知识点：机械式量仪的种类和结构；机械式量仪的刻线原理；机械式量仪的读数方法；机械式量仪的使用方法；其他机械式量仪的应用技能点：运用百分表或千分表对零件的实际尺寸进行测量知识引入机械式量仪——是借助杠杆、齿轮、齿条或扭簧的传动，将测量杆的微小的直线位移经传动和放大机构转变为表盘上指针的角位移，从而指示出相应的数值。机械式量仪又称指示式量仪。机械式量仪主要用于相对测量，也可单独使用，还可将其安装在其他仪器中做测微表头使用。机械式量仪的示值范围较小，示值范围最大的（如百分表）不超出10mm，最小的（如扭簧比较仪）只有±0.015mm，其示值误差在±0.01～0.0001mm之间。机械式量仪都有体积小、重量轻、结构简单、造价低廉等特点，不需要附加电源、光源、气源等，也比较坚固耐用。应用十分广泛。机械式量仪的种类机械式量仪按用途分百分表内径百分表杠杆百分表齿轮杠杆比较仪1－测帽2－上轴套3－表盘4－表圈5－转数指针6－长指针7－下轴套8－测杆9－测头百分表的示值范围通常有：0～3mm，0～5mm，0～10mm百分表的结构百分表的测量原理百分表在测量中的传动过程：被测件的尺寸或形状变化→测头→测杆→齿条→齿轮Z1→齿轮Z2→齿轮Z3→长指针，长指针在表盘上指示出其转过的数值，从表盘上读出指针转过的数值。补偿齿轮Z4保证始终单向齿面接触，不出现间隙，从而稳定指针位置。转数指针安装在齿轮Z4的轴上，记录长指针的转数，即长指针转一圈，转数指针转过一格。拉簧2是保证百分表测力的元件，它始终把测杆往下拉，使测头压向被测面，保持一定的测力。记住规律：当测杆向上移动时，长指针向顺时针方向旋转；当测杆向下移动时，长指针向反时针方向旋转。3.4.1百分表的结构百分表——分度值为0.01mm、量程不超过10mm的指示表，称为百分表。百分表示一种应用最广的机械式量仪，使用百分表座及专用夹具，可对长度尺寸进行测量，使用百分表及相应附件，还可测量工件的直线度、平面度及平行度误差等，以及在机床上或者其他专用装置上，测量工件的跳动误差等。百分表体积小、结构紧凑、读数方便、测量范围大、用途广，但齿轮的传动间隙和齿轮的磨损及齿轮本身的误差会产生测量误差，影响测量精度。3.4.2百分表的分度原理在表盘上均匀地刻100条线。如果测杆移动1mm，长指针转一圈，转数指针转一格（两条相邻刻线间的距离）为：i=1/100=0.01mm即百分表的分度值为0.01mm。3.4.3百分表的使用怎样使用百分表？3.4.3百分表的使用（1）检查百分表（外观、指针、重复性和测量杆的行程等）（2）擦净测头、测量杆、装夹套筒、表蒙以及被测件，并把百分表装夹在表架上或其他牢靠的支架上。（3）百分表调“0”。（4）测量。（5）读数。测量时，测量头移动的距离等于小指针的读数加上大指针的读数。百分表调“0”方法百分表调“0”有两种方法：使指针保持不动，转动表盘使其上的“0”刻线与指针重合；在表体上有一个指针调整旋钮（有的表有这种结构，有的表没有这种结构），转动该旋钮使指针对准“0”刻线。用百分表做绝对测量时，用测量基准作为调“0”的基准；用百分表做相对测量时，用量块作为调“0”基准。转动表盘调“0”法：先提起测量杆，使测头与基准表面接触，并使指针转过半圈至一圈，然后把表紧固住（使表的指针预先转过半圈至一圈的目的，一是保证有一定的起始测量力，二是保证在测量中既能读出正数，又能读出负数——正负是以“0”位为基准的），在把测量杆提起1mm～2mm，然后轻轻放下，这样反复做2～3次，看百分表的重复性，如果重复合格，就转动表盘，使其“0”刻线与指针重合，然后再提起测量杆使其自行落下，检查指针是否仍与“0”刻线重合。如果指针仍与“0”刻线重合，则说明已调好“0”；如果不重合，再转动表盘调“0”，知道调好为止。百分表调“0”方法注意：测量中，也可以不调“0”，而是把测头基准与基准面接触，使指针预先转过半圈至一圈后，指针停在什么位置，就以该位置作为测量的起始位置。这种方法节省时间，也准确。但是，要记住该位置的数值。百分表测量时的注意事项测量平面时，测量杆要与被测表面垂直，否则，不仅测量误差大，而且有可能会把测量杆别住不能活动，损坏百分表；测量圆形工件时，测量杆的中心线要垂直地通过工件的轴心线。测量时，线把测量杆提起，再把工件推到测头下面，不得把工件强迫推入到测头下，防止把测头撞坏。正确和错误使用百分表示例百分表读数百分表的指针与表盘表面有一定距离，会代俩视差，读数时一定注意要眼睛垂直于表盘和指针；测量圆形工件时，一定要读取长指针拐回时那点（拐点）的数值，因为该处数值最大。测量形状和位置误差时，长指针是不断变化的，读数时要读取两个拐点处的数值，一个是最大拐点处的数值（若以“0”线为准的话，是“0”右侧的拐回点）和最小拐点处的数值（“0”左侧的拐回点）。对有转数指针的百分表，在做比较大范围的测量时，长指针和转数指针的起始位置都要记住。并记住：长指针转1周时，转数指针转1格，转数指针转1格。当长指针针尖停在表盘上的两条刻度线之间时，就要进行估读到小数点第三位。正确和错误读百分表示例（1）百分表应固定在指示表支架上使用，测量前应对准“0”刻线。（2）测量时，测量杆的行程不要超过它的示值范围，以免损坏表内零件。（3）提压测量杆的次数不要过多，距离不要太大，以免损坏机件及加剧零件磨损。（4）表架要放稳，以免百分表落地摔坏。使用磁性表座时要注意表座的旋钮位置。（5）为避免剧烈振动和碰撞，不要使测量头突然撞击在被测表面上，以防测量杆弯曲变形，更不能敲打表的任何部位。（6）严防水、油、灰尘等进入表内，不要随便拆卸表的后盖。百分表使用完毕，要擦净放回盒内，使测量杆处于自然状态，以免表内弹簧失效。使用百分表的注意事项（c）电子数显式大量程百分表（d）电子数显式百分表（e）矩形数显式百分表3.3.4百分表应用3.3.4百分表应用3.3.4百分表应用3.3.4百分表应用3.3.4百分表应用3.3.4百分表应用3.4.5内径百分表内径百分表——是生产中常用来测量孔径的机械式量仪。特别适合于测量深孔。主要由指示表和装有杠杆系统的测量装置组成。测量杠杆与传动杆始终接触，测力弹簧是控制测量力的，并经过传动杆。杠杆向外顶住活动测头。活动测头的位移量很小，它的测量范围可以采用更换或调整可换测头的长度来达到。内径百分表测量原理测量时，活动测头1的移动可通过杠杆系统传给百分表7，内径百分表的2格测头放入被测孔径内，位于被测孔径的直径方向上，这可由定位装置来保证。定位装置借助弹簧力，始终于被测孔径接触，其接触点的连线和直径是垂直的。由于杠杆8是等臂的，百分表测量杠杆、传动杆及活动测头三者的移动量是相同的，即当活动测头移动1mm时，传动杆也移动1mm，推动百分表指针旋转1圈。这样，活动测头的移动量就可以在百分表上读出来。内径百分表测量注意事项内径百分表测量位置任务实施3.4－1例：用内径百分表检测孔径。解：内径百分表检测孔径的测量步骤：根据被测孔径的大小正确选择测头，将测头装入量杆的螺孔内。按被测孔径的基本尺寸选择量块，擦干净后组合于量块夹中。将测头放入量块夹内并轻轻摆动。在指示表指针的最小值处，将指示表调零（即指针转折点位置）。按图方法测量孔径，在指示表指针的最小值处读数。在孔深的上、中、下3个截面内，互相垂直的2个方向上，共测6个位置。填写检测报告。3.4.6杠杆百分表杠杆百分表——体积小，测量杆的方向容易改变，在校正工件和测量工件时都很方便，尤其对于那些由空间限制的零件，在百分表放不进去或测量杆无法垂直于工件的被测表面，这时使用杠杆百分表就显得轻而易举。杠杆百分表测量原理杠杆百分表测量原理——杠杆百分表是把杠杆测头的位移通过机械传动转变为指针在表盘上的偏转。杠杆测头移动时，带动扇形齿轮绕其轴摆动，使与其啮合的齿轮转动，从而带动与齿轮同轴的指针偏转。当杠杆测头摆动0.01mm时，杠杆、齿轮传动机构的指针正好偏转1小格，这样就得到0.01mm的读数值。杠杆百分表测量示例3.4.7杠杆式齿轮比较仪杠杆齿轮比较仪——将测量杠杆的直线位移，通过杠杆齿轮传动系统变为指针在表盘上的角位移。杠杆齿轮比较仪的分度值为0.001mm，标尺的示值范围为±0.1mm。杠杆齿轮比较仪的测量原理测量原理——当测量杆移动时，与测量杆连着的杠杆绕着固定轴转动，通过杠杆短臂R4和长臂R3将位移放大，同时，扇形齿轮带动与其啮合的小齿轮转动，小齿轮分度圆半径R2与指针长度R1又起到了放大的作用，使指针在有刻度的表盘转动，指针指示出相应的测量杆的位移量。K为杠杆齿轮比较仪的灵敏度，起计算公式为：3124RRKRR杠杆式齿轮比较仪的应用3.4.8卧式测长仪卧式测长仪是以精密刻度尺为标准，利用平面螺旋线式读数装置的精密长度计量器具。该仪器带有多种专用附件，可用于测量外尺寸、内尺寸和内、外螺纹中径。根据测量需要，既可用于绝对测量，又可用于相对测量外尺寸、内尺寸和内、外螺纹中径。根据测量需要，既可用于绝对测量，又可用于相对（比较）测量。测长仪的工作原理通过调整卧式测长仪测量原理读数方法：从目镜中看到三种刻线。先读毫米数（7mm），然后按毫米刻线在固定划分板4上的位置读出零点几毫米数（0.4mm），再转动手轮3，使靠近零点几毫米刻度值的一圈平面螺旋双刻线夹住毫米刻线，再从指示线对准的圆周刻度上读得微米数（0.051mm），故最后读数是7.451mm。卧式测长仪测量注意事项仪器对零3.4.9万能工具显微镜万能工作显微镜主要是应用直角或极坐标原理，通过主显微镜瞄准定位和读数系统读取坐标值而实现测量的一种光学仪器。万能工具显微镜的工作原理万能工具显微镜长度测量使用附件：玻璃工作台、物镜、测角目镜（1）将测角目镜中角度示值至0°0′，将工件放在玻璃工作台上，并观察目镜使被测部位与米字线中间的线大致方向相同；（2）用两个螺钉（图1中的15）进行微调，当米字线中间的线瞄准工件第Ⅰ边后，从x方向读数器读数；然后移动x滑台，将同一条米字线瞄准工件的第Ⅱ边并读数；（3）两次读数差为测得值。万能工具显微镜直径测量使用附件：物镜、测角目镜、顶针架（1）选取适当光栏直径并调可变光栏（2）利用定焦杆调焦距：先将调焦杆安装在顶针架上，使瞄准显微镜对定焦杆中央圆孔内的刀刃进行调焦，然后取下定焦杆换上被测工件并开始测量（注意用定焦杆调焦完毕后，瞄准显微镜不能再有任何升降运动）；（3）将被测件放在顶针架上，用米字线瞄准圆柱母线Ⅰ，从y方向读数器中读数，再移动y方向滑台，对另一母线Ⅱ进行瞄准读数；（4）两次读数差为圆柱直径的测得值任务实施3.4-2例题：被测工件为，安全裕度A=0.0025mm，对进行合格性检测解：（1）所用检测仪器：测长仪（2）检测步骤：步骤1：接通电源，转动测微目镜得调节环以调节视度。步骤2：将被测工件放入测长仪测座与尾座的两测量头之间。0.0270.002487()k步骤3：从目镜中观察，可同时看到3种刻线，基准线纹尺的毫米数值为48mm和47mm，其中48mm指示线在第二圈阿基米德螺旋线双刻线中，则毫米数为48mm，第二圈阿基米德螺旋线在十等分分化板上的位置不足2格，则读数为0.1mm；微米数的数值从螺旋线里圈的圆周上读出为0.085mm，则整个读数值为：（48+0.1+0.085）＝48.185mm步骤4：检测结果由于测量仪检测的尺寸在验收极限范围（48.0045～48.0245）mm外，所以该工件的尺寸不合格。随堂练习3-3：识读下图，比较出指示表的异同点。2-1.小结基本尺寸极限尺寸实际尺寸实体尺寸定义由设计给定的尺寸。一般要求符合标准的尺寸系列允许尺寸变化的两个界限值。两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。零件上实际存在的，通过测量获得的尺寸孔、轴允许材料量为最多状态下的极限尺寸为最大实体。孔、轴允许材料量为最少状态下的极限尺寸为最小实体尺寸。孔DDmaxDminDaDM=Dmin