第2章+技術(shù)測量基

1、 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.1 2.1 技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識2.2 2.2 測量誤差及數(shù)據(jù)處理測量誤差及數(shù)據(jù)處理2.3 2.3 用普通計(jì)量器具檢測用普通計(jì)量器具檢測第第2章章 技術(shù)測量基礎(chǔ)技術(shù)測量基礎(chǔ) 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.1 2.1 技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識2.1.1 2.1.1 技術(shù)測量的基本概念技術(shù)測量的基本概念電子平板測圖三坐標(biāo)測量儀 所謂測量是指為確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程，即將被測量與測量單位或標(biāo)準(zhǔn)量在數(shù)值上進(jìn)行比較，從而確定兩者比值的過程。而檢驗(yàn)是判斷是否合格的實(shí)驗(yàn)過程

2、。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)一個完整的一個完整的測量應(yīng)包含測量應(yīng)包含的四要素的四要素測量測量精度精度測量測量方法方法被測被測對象對象計(jì)量計(jì)量單位單位指獲得測量結(jié)果的方式、方法對測量結(jié)果的誤差處理用測量器具來具體體現(xiàn)11111 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.1.2 2.1.2 長度單位和量值傳遞系統(tǒng)長度單位和量值傳遞系統(tǒng) 長度量的基本單位是米（m）。米的定義為：1m是光在真空中，在1/299 792 458 s時間間隔內(nèi)的行程長度。機(jī)械工程中常用的單位有毫米（mm）和微米（m）。 在實(shí)際測量中，不能直接用光波作為長度基準(zhǔn)進(jìn)行測量，

3、而采用各種測量器具。為了保證量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確，必須把長度基準(zhǔn)的量值準(zhǔn)確的傳遞到生產(chǎn)應(yīng)用中的計(jì)量器具和被測工件上，所以規(guī)定了量值傳遞系統(tǒng)。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.1.3 2.1.3 量塊量塊 量塊又稱塊規(guī)，是一種無刻度的標(biāo)準(zhǔn)量具。 量塊的數(shù)值為量塊長度的標(biāo)稱值，稱為標(biāo)稱長度。尺寸6mm的量塊，長度標(biāo)記刻在測量面上；尺寸6mm的量塊，長度標(biāo)記刻在非測量面上。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù) 量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)，國家量塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了17種成套的量塊系列，一套的總塊數(shù)有91，83，46，38，10，8，6，5等。 武漢理工大學(xué)

4、武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù) 量塊是定尺寸量具，為了滿足一定范圍內(nèi)的不同尺寸要求，可以組合使用。組合時，應(yīng)盡量減少量塊的數(shù)目（一般不超過45塊），以減少量塊組合的累計(jì)誤差。 選用量塊時應(yīng)從消去需要數(shù)字的最末尾數(shù)開始，逐一選取。 例如，若需從83塊一套的量塊中選取量塊測量一尺寸89.765，可采用以下一些量塊。89.7651.00588.761.2687.57.580第一塊量具第二塊量具第三塊量具第四塊量具1.005801.267.589.765 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù) 按“級”使用將量塊按制造精度從高到低分為00，0，1，2，3和K共6個級

5、別，其中00級為最高精度等級，3級為最低精度等級，K級為校準(zhǔn)級。L按級使用按級使用: :以以L L為工作尺寸為工作尺寸+ +0 0- -L L3 2 1 k 0 00LLaL L中中含制造誤差含制造誤差:L :LLaLa假設(shè)代假設(shè)代表制造表制造精度精度精度依次降低精度依次降低 量塊按“級”使用時，所依據(jù)的是刻在量塊上的標(biāo)稱尺寸，而忽略量塊尺寸的制造誤差。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù) 按“等”使用將量塊按檢定精度從高到低分為1，2，3，4，5，6共6等。量塊的分“等”主要是根據(jù)量塊的中心長度的測量極限誤差、平面平行允許偏差和研合性等指標(biāo)劃分的。 量塊按“等”使用時

6、，所依據(jù)的則是記載在量塊檢定書中的實(shí)際尺寸，忽略的只是檢定量塊實(shí)際尺寸時的測量誤差。 按“等”選用量塊比按“級”選用量塊，在測量計(jì)算上要麻煩一些，但由于免除了量塊尺寸制造誤差的影響，故可用制造精度較低的量塊進(jìn)行較精密的測量。按等使用按等使用: :以以LaLa為工作為工作尺寸尺寸La-La-檢定后給出的量塊中心長度的實(shí)際值檢定后給出的量塊中心長度的實(shí)際值. . La La中不含制造誤差，含測量誤差。中不含制造誤差，含測量誤差。LLa 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.1.4 2.1.4 計(jì)量器具及性能指標(biāo)計(jì)量器具及性能指標(biāo)1、計(jì)量器具的分類 1）量具類 通用的，有刻度

7、或無刻度，可得具體的量值。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)機(jī)械式測微比較儀 2）極限量規(guī)類 沒有刻度且專用，只檢驗(yàn)合格性，如光滑極限規(guī)等。 3）計(jì)量儀器 內(nèi)有信號轉(zhuǎn)換和放大裝置，便于觀測示值。 4）計(jì)量裝置 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般可測工件上多個幾何量，如齒輪綜合檢驗(yàn)儀。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2、計(jì)量器具常用的性能指標(biāo) （1）分度值 相鄰兩刻線所代表的量值之差。 （2）示值范圍 由計(jì)量器具所顯示或指示的最低值到最高值的范圍。 （3）測量范圍 在允許誤差限內(nèi)計(jì)量器具能測量的被測量值的范圍。 （4）不確定度 在規(guī)定條件下測量時，由于測量誤差的

8、存在，對測量值不能肯定的程度。機(jī)械式測微比較儀如：要測量)(625006. 0015. 0f測量范圍：0-180mm示值范圍：分度值：0.001mmm100 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.1.5 2.1.5 測量方法的分類測量方法的分類1、按被測量與欲測量關(guān)系： （1）直接測量 直接得欲測量或相對標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。 （2）間接測量 被測量和欲測量存在函數(shù)關(guān)系。 如，2、按示值方式不同可分為： （1）絕對測量 實(shí)際尺寸可以直接讀出。 （2）相對測量 測量或相對標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。 阿貝原則，被測長度與基準(zhǔn)長度應(yīng)在同一直線上的原則。282hhbR 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互

9、換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.2 2.2 測量誤差及數(shù)據(jù)處理測量誤差及數(shù)據(jù)處理2.2.1 2.2.1 測量誤差及分類測量誤差及分類1、測量誤差是測量結(jié)果與被測量真值之差。若以x表示測量結(jié)果，Q表示真值，則有xQ分類： 系統(tǒng)誤差 大小保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。（常由計(jì)量器具的制造誤差引起）隨機(jī)誤差 大小無規(guī)律變化的誤差。（環(huán)境變化和人的行為偏差引起）粗大誤差 個別明顯過大的誤差。（工作缺陷，人為失誤引起） 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.2.2 2.2.2 隨機(jī)誤差的處理隨機(jī)誤差的處理測量誤差按其性質(zhì)可分為隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差三類。1、隨機(jī)誤差及其

10、評定 （1）隨機(jī)誤差的分布規(guī)律和特性 大量測量實(shí)踐的統(tǒng)計(jì)分析表明，隨機(jī)誤差的分布曲線多呈正態(tài)分布。單峰性 絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的概率大對稱性 絕對值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等有界性 在一定的測量條件下，隨機(jī)誤差的絕對值不會超過一定界限抵償性 隨著測量次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨于零 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù) （2）隨機(jī)誤差的評定 正態(tài)分布曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：22221eyy概率密度隨機(jī)誤差標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差表征了測量精度的高低 標(biāo)準(zhǔn)偏差和算術(shù)平均值 也可通過有限次的等精度測量實(shí)驗(yàn)求出： x112nniiniixnx11 xi某次測量值；

11、n次測量的算術(shù)平均值；n測量次數(shù)，一般n取1020次 x 在僅存在符合正態(tài)分布規(guī)律的隨機(jī)誤差的前提下，如果用某儀器對被測工件只測量一次，或從多次測量中任取其中一次作為測量結(jié)果，可認(rèn)為該單次測量結(jié)果 與被測量真值Q之差不會超過3的概率為99.73，而超出此范圍的概率只有0.27。ix 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)測量結(jié)果的表達(dá)：1.用某次測量表達(dá) 2.用算術(shù)平均值表達(dá)3ix結(jié)果nx3結(jié)果 對于等精度多次測量值，判斷和剔除粗大誤差的方法是按3準(zhǔn)則。所謂3準(zhǔn)則，即在測量列中，凡是測量值與算術(shù)平均值之差的絕對值大于標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍，即認(rèn)為該測量值具有粗大誤差，應(yīng)從測量列表中

12、將其剔除。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)2.3 2.3 通用計(jì)量器具的檢測通用計(jì)量器具的檢測1、基本概念 若按零件的最大、最小極限尺寸驗(yàn)收，則有可能出現(xiàn)“誤廢”和“誤收”兩種尺寸誤檢的形式。誤廢 將本來處于零件公差帶內(nèi)的合格品判為不合格誤收 將本來處于零件公差帶外的廢品誤判為合格品 國標(biāo)規(guī)定的驗(yàn)收原則是：所用驗(yàn)收方法只接收位于規(guī)定的極限尺寸之內(nèi)的工件。為了保證這個驗(yàn)收原則的實(shí)現(xiàn)，保證零件達(dá)到互換性要求，規(guī)定了驗(yàn)收極限。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù)驗(yàn)收極限是指檢測工件尺寸時判斷合格與否的尺寸界限。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了內(nèi)縮與不內(nèi)縮兩種驗(yàn)收方式

13、。 （1）內(nèi)縮方式 驗(yàn)收極限是從圖樣上標(biāo)定的最大極限尺寸和最小極限尺寸分別向工件公差帶內(nèi)移動一個安全裕度A來確定。上驗(yàn)收極限尺寸最大極限尺寸A下驗(yàn)收極限尺寸最小極限尺寸A 安全裕度A由工件公差T確定，A的數(shù)值一般取工件公差的1/10，其數(shù)值可查表得到。 由于驗(yàn)收極限向工件的公差帶之內(nèi)移動，為了保證驗(yàn)收時合格，在生產(chǎn)時不能按原有的極限尺寸加工，應(yīng)按驗(yàn)收極限確定的范圍生產(chǎn)，這個范圍稱為“生產(chǎn)公差”。 （2）不內(nèi)縮方式 驗(yàn)收極限等于圖樣上規(guī)定的最大極限尺寸和最小極限尺寸，即安全裕度A值等于零。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 互換性與測量技術(shù)互換性與測量技術(shù) 解：（1）由極限與配合標(biāo)準(zhǔn)中查得： IT80.

14、039mm，es0.025mm，于是ei0.064mm （2）確定安全裕度A和測量不確定允許值u1 A0.0039mm;選用檔時，u10.0035 例 被檢驗(yàn)工件尺寸為50f8 ，試確定驗(yàn)收極限和適當(dāng)?shù)挠?jì)量器具。 （3）確定驗(yàn)收極限上驗(yàn)收極限50（0.025）0.003949.9711mm 下驗(yàn)收極限50（0.064）0.003949.9399mm （4）選擇計(jì)量器具 由表2.9查得分度值為0.005的比較儀，在尺寸大于4065mm內(nèi)，不確定度為 ，因0.00310.0035，故滿足使用要求。003. 01 為了保證測量的可靠性和量值的統(tǒng)一，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：按照工件不確定度允許值1選擇計(jì)量器具（見表2.6）1值分為、等，優(yōu)先選用等。選用