第3章测量技术基础

互换性与技术测量主讲人：秦涛电话：[phone]邮箱：[e-mail]机械与汽车工程学院GW-429学习目标如图所示，需要测量被测零件的外径为Φ60h7，孔径为Φ40H7,长度为34，深度为28，按图样中标注的尺寸精度可选用什么量具进行测量？这些尺寸是否合格？如何判断？+0.0150零件图样第3章测量技术基础学习目标第3章测量技术基础熟悉测量的基本概念理解测量方法、计量器具的分类及常用的度量指标掌握测量技术的基本理论和方法重点：测量四要素测量方法的分类：直接测量、间接测量绝对测量、相对测量计量器具的度量指标：分度值、刻尺间距难点：量块的选用原则量块按等和按级使用的区别第3章测量技术基础第一节概述123第二节计量器具和测量方法第三节测量误差与数据处理第一节概述一测量与检验测量1测量是指将被测量与具有确定计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量的量值的实验过程量值：表示一个量大小的单位和数值例如：1㎜、5℃……q=LE测量值被测量计量单位第一节概述一测量与检验测量1由此可知，一个完整的测量过程应包括以下四个要素:(1)测量对象(2)计量单位主要指机械几何量，包括长度、角度、几何误差、表面粗糙度以及螺纹、齿轮的各种参数等用以度量同类量值的标准量。我国规定的法定计量单位中，长度单位为米（m),角度单位为弧度（rad)及度(。)、分(′)、秒(〞)常用：毫米(mm)、微米(μm)第一节概述一测量与检验测量1由此可知，一个完整的测量过程应包括以下四个要素:(3)测量方法(4)测量精度测量时所采用的测量原理、测量器具和测量条件的总和指测量结果与被测量真值的一致程度。测量结果越接近真值，测量精度越高;反之，测量精度越低第一节概述一测量与检验检验2检验是确定被测量是否规定的极限范围之内，从而判断产品是否合格卡规塞规检验不需要（或不能)测得被测对象的具体量值，只需要判断其合格性第一节概述一测量与检验检验2卡规塞规第一节概述一测量与检验检定3检定是指评定计量器具的精度是否合格的实验过程是用标准仪器或标准量具，按照规定的方法,确定量具或量仪是否合格的一种操作过程主要是适用的对象不同:检验:物理量;检定:计量器具或计量仪器检验与检定的区别4第一节概述一测量与检验测量与检验的区别5A、均对待测物理量而言；B、测量:仅只确定零件的实际尺寸是多少;检验=测量+验证,要综合地评价零件的合格性；C、测量是检验的一部分；D、检验有时要用到实际尺寸等参数；有时也可不测出具体数值第一节概述二长度计量单位和量值传递长度基准1常见的长度基准：国际单位制机械制造精密测量超精密测量米（m）、毫米（mm）、微米(μm)、纳米（nm）长度的基本单位是米(m)：“米是光在真空中1/299792458s的时间间隔内所经过的路程的长度”。第一节概述二长度计量单位和量值传递量值传递2为了保证量值的准确和统一，将米的定义一级一级的传递到计量器具上，从而保证量值的准确一致我国长度量值传递系统从最高基准谱线向下平行传递，即端面量具（量块）系统和刻线量具（线纹尺）系统。其中尤以量块传递系统应用最广第一节概述三量块量块（块规）1量块又称块规，是一种无刻度的标准端面量具，用特殊合金钢制成，线膨胀系数小，不易变形，且耐磨性好。量块有长方体和圆柱两种，常用的是长方体第一节概述量块的构成2★量块上有2个相互平行的极为光滑平整的测量面和4个非测量面，两测量面之间具有精确的工作尺寸（如图中的l）★量块中心长度对应于量块未研合测量面中心点的量块长度（如图中的lc）★标称长度量块上标出的尺寸三量块第一节概述截面尺寸3★标称长度到10mm的量块，其截面尺寸为30mm×9mm★标称长度大于10mm到1000mm的量块，其截面尺寸为35mm×9mm三量块第一节概述标称长度4★标称长度≤5.5mm的量块，标称长度刻在上测量面上；★标称长度＞5.5mm的量块，标称长度刻在上测量面的左侧平面三量块第一节概述量块的级和等5（1）按制造精度分为五级：0，1，2，3和K级0级精度最高，3级精度最低，K级为校准级量块的“级”主要是根据量块长度极限偏差和量块长度变动量的允许值来划分的（2）按中心长度的检定精度分为六等：1，2，3，4，5，61等精度最高，6等精度最低量块的“等”主要是根据检定时测量的不确定度和量块长度变动量的允许值来划分的三量块第一节概述量块的级和等5按“级”使用时,以量块的标称长度为工作尺寸,即不计量块的制造误差和磨损误差,它们将被引入到测量结果中,使测量精度受到影响,但因不需要加修正值，因此使用方便按“等”使用时,用量块经检定后所给定的实际中心长度尺寸作为工作尺寸。但在检定量块时，不可避免的存在测量误差，从而引入到测量结果中因此,在高精度的科学研究、测量工作中应按等使用，而在一般测量时按级使用，以简化计算量块按“等”使用比按“级”使用的测量精度高三量块第一节概述量块的特性6稳定性、耐磨性、准确性、研合性（两个量块测量面相互接触，在不大的压力下做切向滑动就能贴附在一起的性质）三量块第一节概述二长度计量单位和量值传递量块的使用7GB/T6093-2001规定有17种套别，例：91，83，46，38等间隔0.01；从1.01，1.02－－－1.4949块间隔0.1；从1.5，1.6－－－1.95块间隔0.5；从2.0，2.5－－－9.516块间隔10；从10，20－－－－10010块1.00510.5各1块以83块一套为例选用原则:①同尾；②去尾；③尽量少(≤4)第一节概述例：组合37.875与28.32537.875-1.005第一块：第二块：第三块：第四块：36.871.071.171.271.371.47-1.3735.5-5.53028.325-1.00527.321.021.121.221.32-1.3226-620三量块第3章测量技术基础第一节概述123第二节计量器具和测量方法第三节测量误差与数据处理第二节计量器具和测量方法一计量器具的分类计量器具按原理、结构特点及用途可分为：标准计量器具1通用计量器具2量规3检验夹具4标准计量器具1一计量器具的分类指测量时体现标准量的计量器具，通常用来校对和调整其它计量器具，或作为标准量与被测量进行比较标准计量器具又分为：(1)定值标准计量器具：只能体现某一固定量值，如量块、直角尺等；(2)变值标准计量器具：能体现某一范围内多种量值，如线纹尺、多面棱体等第二节计量器具和测量方法通用计量器具2一计量器具的分类第二节计量器具和测量方法通用计量器具的种类常用计量器具示例通用计量量具:指通用性较大，可用来测量某一范围内的各种尺寸（或其它几何量）并能获得具体读数值的计量器具游标类/螺旋类量具一般可直接测得精确的实际值机械式量仪利用精密齿条齿轮机构制成的表式通用量仪，示值范围较小、灵敏度较高、结构紧凑高度游标卡尺通用计量器具2一计量器具的分类第二节计量器具和测量方法通用计量器具的种类常用计量器具示例通用计量量具:指通用性较大，可用来测量某一范围内的各种尺寸（或其它几何量）并能获得具体读数值的计量器具光学量仪以影像法和轴切法按直角坐标与极坐标精确地测量各种零件电动式量仪将原始信号变成电学参数来实现几何量的测量的计量仪器通用计量器具2一计量器具的分类第二节计量器具和测量方法通用计量器具的种类常用计量器具示例通用计量量具:指通用性较大，可用来测量某一范围内的各种尺寸（或其它几何量）并能获得具体读数值的计量器具气动仪与气动侧头或气动测量装置配套使用，用比较测量方法可对多种机械零件的尺寸与几何公差进行精密测量微机化量仪在微机系统控制下，可实现测量数据的自动采集、处理、显示和打印的机电一体化量仪表面粗糙度量仪量规3一计量器具的分类又称极限量规，是一种没有刻度（线）的专用计量器具，用于检验零件要素的实际尺寸及形状、位置的实际情况所形成的综合结果是否处于规定的范围内，从而判断零件是否合格。量规不能获得被测几何量的具体数值，只能判断零件是否合格，如光滑极限量规、螺纹量规、功能量规等卡规塞规第二节计量器具和测量方法螺纹量规检验夹具4一计量器具的分类是一种可将零件定位，能够检测较多或较复杂几何量的夹具型式的专用计量器具它在和相应的计量器具配套使用时，可方便地检验出被测零件的各项参数。如检验滚动轴承用的各种检验夹具，可同时测出轴承套圈的尺寸和径向或端面跳动等第二节计量器具和测量方法刻度间距1二计量器具的度量指标计量器具的刻尺或刻度盘上,两相邻刻线中心之间的距离说明：a)用长度单位表示，与被测量的单位和标在标尺上的单位无关b)为了便于读数，刻度间距一般为1-2.5mm第二节计量器具和测量方法仪器标尺mm刻度间距分度值2二计量器具的度量指标计量器具的刻尺或刻度盘上,相邻两刻线所代表的量值说明：a)用标注在标尺上的单位表示b)当某计量器具上有多个刻度尺，且它们的分度值不全相同时，通常以最小的分度值代表该计量器具的分度值第二节计量器具和测量方法仪器标尺刻度间距mm分度值分度值2二计量器具的度量指标计量器具的刻尺或刻度盘上,相邻两刻线所代表的量值说明：c)对于数显式仪器，其分度值称为分辨率，指计量器具显示的最末一位数所代表的数值d)一般来说，分度值越小，计量器具的精度越高第二节计量器具和测量方法仪器标尺刻度间距分度值mm示值范围3二计量器具的度量指标计量器具是指计量器具所指示或显示的最小值到最大值的范围第二节计量器具和测量方法仪器标尺刻度间距分度值mm示值范围决定了测量工件的公差测量范围4二计量器具的度量指标计量器具所能测量的从最小值到最大值的范围第二节计量器具和测量方法仪器标尺刻度间距分度值mm示值范围测量范围决定了测量工件的尺寸示值误差5二计量器具的度量指标第二节计量器具和测量方法计量器具的示值与被测量真值之差说明：a)一般可用适当精度的量块或其它标准计量器具，来检定计量器具的示值误差b)由于真值不能确定，实际上用的是约定真值示值稳定性6指在测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次重复测量（一般5～10次）所得示值的最大变动范围示值稳定性又称为测量重复性，通常以测量重复性误差的极限值（正、负偏差）来表示灵敏度7二计量器具的度量指标第二节计量器具和测量方法指计量器具对被测量变化的反应能力量仪的响应变化除以激励变化：S=ΔL/ΔX=输出/输入两者为同一量时为“放大比”或“放大倍数”比如都是长度值时，K＝a/i（灵敏度=刻度间距/刻度值）灵敏限8指能引起计量器具示值可觉察变化的被测量的最小变化值说明：a)越精密的计量器具，其灵敏限越小b)灵敏度和灵敏限是两个不同的概念例如：分度值均为0.001mm的齿轮式千分表与扭簧比较仪，它们的灵敏度基本相同，但就灵敏限来说，后者比前者高测量力9二计量器具的度量指标第二节计量器具和测量方法指在接触式测量过程中，计量器具的测头与被测表面之间的接触压力说明：测量力太大会引起弹性变形，测量力太小则影响接触的可靠性，从而降低测量精度回程误差10指在相同测量条件下，对同一被测量进行往、返两个方向测量时所得到的两个测量值之差的绝对值说明：由计量器具中测量系统的间隙、变形和摩擦等原因引起的修正值11二计量器具的度量指标第二节计量器具和测量方法指为消除计量器具的系统误差，用代数法加到测量结果上的值说明：计量器具的修正值的大小与示值误差绝对值相等而符号相反不确定度12指由于测量误差的存在导致测量值不能确定的程度说明：计量器具的不确定度是一项综合精度指标，它包括示值误差、示值稳定性、回程误差、灵敏限以及调整标准量误差等的综合影响不确定度用误差界限表示项目含义刻度间距指刻度尺或分度盘上相邻两刻线中心之间的距离。一般刻度间距为1～2.5mm分度值i(刻度值)指标尺或分度盘上相邻两刻线间所代表被测量的量值示值范围b(工作范围)指计量器具所能显示的最低值(起始值)到最高值(终止值)的范围测量范围B指在允许的误差限内，计量器具所能测量的下限值(最小值)到上限值(最大值)的范围灵敏度K指计量器具的指针对被测量变化的反应能力二计