互換性及技術(shù)測量-第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)

1、互換性及技術(shù)測量-第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)第一頁，共50頁。第章技術(shù)測量基礎(chǔ)2-1 技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識2-2 測量誤差及數(shù)據(jù)處理2-3 用普通測量器具檢測第二頁，共50頁?！颈菊轮攸c內(nèi)容】技術(shù)測量的基本概念量塊和量塊的選用計量器具的度量指標(biāo)測量方法及其分類測量誤差測量誤差的分類與處理計量器具的選用原則第章技術(shù)測量基礎(chǔ)第三頁，共50頁。第一節(jié)技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識在生產(chǎn)和科學(xué)試驗中，經(jīng)常要對一些現(xiàn)角和物體進(jìn)行檢測，以對其進(jìn)行定量或定性的描述。在機(jī)械制造中，技術(shù)測量主要研究對零件的幾何量（包括長度、角度、表面粗糙度、幾何形狀和相互位置誤差等）進(jìn)行測量和檢驗，以確定機(jī)器或儀器的零部件加工后是滯符合設(shè)計圖樣上的

2、技術(shù)要求。第章技術(shù)測量基礎(chǔ)第四頁，共50頁。1. 測量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，從而確定二者比值的過程。一個完整的測量過程應(yīng)包含:四個要素計量單位被測對象測量方法測量精度 基本的測量公式：一、技術(shù)測量的基本概念第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第五頁，共50頁。被測對象：零件的幾何量，包括長度、角度、表面粗糙 度、形狀和位置誤差等。計量單位：幾何量中的長度、角度單位。長度單位為米（m），角度單位是弧度（rad)。測量方法：測量時所采用的測量原理、計量器具和測量條件的綜合如：用游標(biāo)卡尺測量軸徑的直接測量法； 用量塊和立式光學(xué)計測量軸徑的比較測量法。測量精度：測量結(jié)果的可靠程度，即測量結(jié)果

3、與真值相一致的程度。一般用測量誤差的大小來反映測量精度的高低。偏離遠(yuǎn)，測量誤差大，測量精度低；反之，其測量精度高一、技術(shù)測量的基本概念第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第六頁，共50頁。2. 檢驗確定被測幾何量是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，從而判斷其是否合格的實驗過程，而不要求量值。3. 檢定為評定計量器具的精度指標(biāo)是否合乎該計量器具的檢定規(guī)程的全部過程。一、技術(shù)測量的基本概念第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第七頁，共50頁。為保證量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確性，必須規(guī)定一個基本的客觀標(biāo)準(zhǔn)，即長度基準(zhǔn)；國際單位制中，基本的長度單位有米制和英制兩種；我國法定長度的基本計量單位是“米” ；機(jī)械工程圖中常用的單位是“毫米” ；米的定義

4、：1米是光在真空中在1/299792458 秒時間間隔內(nèi)所傳播的距離。 1. 長度尺寸基準(zhǔn)和傳遞系統(tǒng)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第八頁，共50頁。長度量值傳遞系統(tǒng)由于光波波長作為長度基準(zhǔn)，不便于生產(chǎn)直接應(yīng)用，為保證零件在國內(nèi)、國際上具有互換性，即保證量值的統(tǒng)一，必須通過工作基準(zhǔn)把長度基準(zhǔn)的量值準(zhǔn)確地逐級傳遞到生產(chǎn)應(yīng)用的計量器具和零件上去。 量塊：端面量具系統(tǒng)線紋尺：刻線量具系統(tǒng)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第九頁，共50頁。第十頁，共50頁。角度也是機(jī)械制造中重要的幾何參數(shù)之一我國法定計量單位規(guī)定平面角的角度單位為弧度及角、分、秒1. 角度尺寸基準(zhǔn)和傳

5、遞系統(tǒng)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng) 在計量部門，為了方便，采用多面棱體作為角度量值的基準(zhǔn)。 多面棱體標(biāo)準(zhǔn)測角儀角度量塊各種角度測量器具圖2.2 角度基準(zhǔn)的量值傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十一頁，共50頁。一種無刻度的標(biāo)準(zhǔn)端面量具材料：特殊合金鋼形狀：長方六面體結(jié)構(gòu)圖2.3量塊量塊的作用： 尺寸傳遞系統(tǒng)的中間標(biāo)準(zhǔn)量具作為標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整儀器的零位直接測量零件1. 量塊二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十二頁，共50頁。1）量塊的尺寸量塊長度（Li）：從量塊一個測量面上任意一點（距邊緣0.5mm區(qū)域除外）到與另一個測量面相研合的平晶表面的垂直距離。中心長度（L）：從量塊一個測量面中

6、心點到與這個量塊另一個測量面相研合的面的垂直距離。圖2.4量塊長度L4L3L2L量塊L1平晶二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十三頁，共50頁。標(biāo)稱長度：量塊上標(biāo)出的數(shù)字。 尺寸6mm 長度標(biāo)記刻在測量面上； 尺寸6mm 長度標(biāo)記刻在非測量面上； 量塊標(biāo)稱長度二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十四頁，共50頁。劃分方法： 1）“級”：按制造精度分為K，0， ,1，2，3五級。K級最高，3級最低。 按“級”使用時，按標(biāo)稱尺寸，忽略制造誤差和磨損誤差。 2）“等”：按檢定精度從高到低分為1，2，3，4，5五等。 按“等”使用時，按檢定后所給出的實際中心長度尺寸作

7、為工作尺寸，忽略其測量誤差。由于檢定時的測量誤差小于制造誤差，所以量塊按“等”使用比按“級”使用更準(zhǔn)確。二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念量塊的“級”和“等”：量塊的“級” 和“等” 為滿足不同的測量精度要求，量塊精度分“級”和“等”兩種。2）量塊的尺寸第十五頁，共50頁。量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)國標(biāo)量塊標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了17種成套的量塊系列最少的量塊數(shù)組成所需的尺寸，獲得更高的尺寸精度 一般不超過4塊選用量塊時，應(yīng)從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開始， 每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)二、測量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念2）量塊的使用第十六頁，共50頁。1.0052

8、01.286.528.785第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第十七頁，共50頁。1. 計量器具三、計量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念（1）按用途分類基準(zhǔn)量具 用來校對或調(diào)整計量器具或作為標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行相對測的量量稱為基準(zhǔn)量具。如量塊等。通用計量器具 能將被測量轉(zhuǎn)換成可直接觀測的指示值或等效信息的測量工具，如千分尺、百分表、測量儀等。極量量規(guī)類一種沒有刻度的專用檢驗工具。如塞規(guī)、卡規(guī)，螺紋量規(guī)、功能量規(guī)等。檢驗夾具也是一種專用的檢驗工具，它在和相應(yīng)的計量器具配套使用時，可方便地栓驗出被測件的各項參數(shù)，如圓度儀、基節(jié)儀等。第十八頁，共50頁。第十九頁，共50頁。第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十頁，共5

9、0頁。機(jī)械式比較儀光學(xué)比較儀第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十一頁，共50頁。分度值i 分度值i是指在測量器具的標(biāo)尺或度盤上，相鄰兩刻線所代表被測量的量值之差?？潭乳g距a 標(biāo)尺間距a是指計量器具的刻度尺或分度盤上相鄰兩刻線中心之間的距離。通常a值取11.25mm示值范圍b 標(biāo)尺范圍是指計量器具所顯示或指示的最小值到最大值的范圍。 （）計量器具的度量指示三、計量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十二頁，共50頁。測量范圍B 測量范圍是指計量器具所能測量零件的最小值到最大值的范圍。靈敏度K 靈敏度是指計量器具對被測量變化的反應(yīng)能力。若用dL表示被觀測變量的增量，用dX表示被測量的增量，則K=d

10、L/dX測量力 測量力是指計量器具的測頭與被測表面之間的接觸力。示值誤差 示值誤差是指計量器具上的示值與被測量真值的代數(shù)差。 （）計量器具的度量指示三、計量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十三頁，共50頁。示值變動量 示值變動量是指在測量條件不變的情況下，用計量器具對被測量多次（一般510次）所得示值中的最大差值。回轉(zhuǎn)誤差（滯后誤差） 回轉(zhuǎn)誤差是指在相同條件下，對同一被測量進(jìn)行往返兩個方向測量時，計量器具示值的最大變動量。不確定度 不確定度是指由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度。 （）計量器具的度量指示三、計量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十四頁，共50頁。2.

11、 測量方法的分類1) 按實測幾何量是否為被測幾何量 直接測量 被測幾何量的量值直接由計量器具讀出。 間接測量 欲測量的幾何量的量值由實測幾何量的量值按一定的函數(shù)關(guān)系式運算得出。 2) 按示值是否為被測幾何量的量值 絕對測量 計量器具的示值就是被測幾何量的量值。 相對測量 （比較測量）示值為被測幾何量相對于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差，被測幾何量的量值等于已知標(biāo)準(zhǔn)量與該偏差值的代數(shù)和。 三、計量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十五頁，共50頁。3) 被測表面與計量器具的測頭是否接觸 接觸測量 測頭和被測表面的接觸會引起彈性變形，產(chǎn)生測量誤差； 非接觸測量 注意：接觸測量會產(chǎn)生彈性變形，故易變形的軟質(zhì)表

12、面或薄壁工件多用非接觸測量。4) 按工件上是否有多個被測幾何量同時被測量 單項測量 對工件上的各個被測量分別進(jìn)行測量； 綜合測量 對工件上幾個相關(guān)幾何量的綜合效應(yīng)同時測量得到綜合指標(biāo)，以判斷綜合結(jié)果是否合格。 例如：齒距儀測量齒輪的齒距累積誤差，反映公法線長度變動和齒圈徑向跳動誤差的綜合結(jié)果。 注意：綜合測量的效率比單項測量的效率高。三、計量器具和測量方法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十六頁，共50頁。5) 其他分類形式： 測頭和被測表面之間是否有相對運動狀態(tài)動態(tài)測量：動態(tài)測量效率高，能測出工件上幾何參數(shù)連續(xù)變化的情況。靜態(tài)測量主動測量 在加工工件的同時對被測幾何量進(jìn)行測量。三、計量器具和測量方

13、法第1節(jié)技術(shù)測量的基本概念第二十七頁，共50頁。第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第章技術(shù)測量基礎(chǔ)一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因二、測量誤差的分類與處理三、測量誤差的合成第二十八頁，共50頁。一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因 測量誤差：測得值與被測量的真值之差。絕對誤差: 測量結(jié)果與被測量的真值之差 = x- Q 相對誤差 : 測量的絕對誤差的絕對值與被測量真值之比，用于評定不同被測量的測量精度絕對誤差測量結(jié)果被測量的真值用多次測量的算術(shù)平均值代替1. 測量誤差的概念第二十九頁，共50頁。一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因例：儀器讀數(shù)在100mm處的絕對誤差為0

14、.005mm，當(dāng)用它測量工件，讀數(shù)正好為100mm時，問工件的實際尺寸是多少？相對誤差是多少？解： = x- Q 0.005= 100 Q 工件的實際尺寸Q = 100.05 0.005/100.005100% 0.005% 工件的相對誤差為0.005% 第三十頁，共50頁。一、測量誤差及其產(chǎn)生的原因第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因2. 測量誤差產(chǎn)生原因1）計量器具的誤差2）標(biāo)準(zhǔn)件誤差3）測量方法誤差4）環(huán)境條件引起的誤差5）人為誤差第三十一頁，共50頁。二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因 隨機(jī)誤差 隨機(jī)誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量值時，其數(shù)值大小和符號以不可預(yù)定的方

15、式變化的誤差。不可避免的 系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量時，誤差的大小和符號均不變或按一定規(guī)律變化的誤差。 粗大誤差 粗大誤差是指由于主觀疏忽或客觀條件發(fā)生突發(fā)變化而產(chǎn)生的誤差。第三十二頁，共50頁。1. 隨機(jī)誤差及其評定隨機(jī)誤差：在一定的測量條件下，多次測量同一量值時，測量誤差的絕對值和符號以不可預(yù)知的方式變化的誤差。產(chǎn)生的原因：有許多未知規(guī)律和難以控制的微小因素所造成，無法從測量結(jié)果中消除。分布規(guī)律：分布曲線多呈正態(tài)分布二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第三十三頁，共50頁。分布特征：（1）單峰性：絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)概率大 （2）對

16、稱性：絕對值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等 （3）有界性：在一定的測量條件下，隨機(jī)誤差的絕對值不會超出一定的界限 （4）抵償性：隨著測量次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨于零二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因1. 隨機(jī)誤差及其評定第三十四頁，共50頁。 隨機(jī)誤差的評定正態(tài)分布曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式概率密度標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，分布曲線越陡峭測量精度越高隨機(jī)誤差二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因1. 隨機(jī)誤差及其評定第三十五頁，共50頁。當(dāng)d =0時，正態(tài)分布的概率密度最大，即：此時， ，則Ymax，正態(tài)分布曲線越陡，分布越集中反之， ，則Ymax，正態(tài)分布曲線越分散。越小

17、，分布曲線越陡峭測量精度越高 隨機(jī)誤差的評定二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因1. 隨機(jī)誤差及其評定第三十六頁，共50頁。由概率論可知，全部隨機(jī)誤差的概率之和為“1” 隨機(jī)誤差的評定隨機(jī)誤差出現(xiàn)在區(qū)間（，）內(nèi)的概率為若令 ，則 ，拉普拉斯函數(shù)第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第三十七頁，共50頁。 隨機(jī)誤差的評定 在已知t時，可從拉普拉斯函數(shù)表中查的f（）值第三十八頁，共50頁。定義：在一定的測量條件下，多次測量同一量值時，測量誤差的大小和符號固定不變或按一定規(guī)律變化的誤差。 分類：已定系統(tǒng)誤差 未定系統(tǒng)誤差定值的系統(tǒng)誤差變值的系統(tǒng)誤差線性變化的系統(tǒng)誤差周期性變化的系統(tǒng)誤差復(fù)雜變化

18、的系統(tǒng)誤差二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因2. 系統(tǒng)誤差及其消除第三十九頁，共50頁。消除和減小系統(tǒng)誤差的方法從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源消除；用加修正值的方法消除；用兩次讀數(shù)法消除；利用被測量之間的內(nèi)在聯(lián)系消除二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因2. 系統(tǒng)誤差及其消除第四十頁，共50頁。粗大誤差是指由于主觀疏忽大意或客觀條件突然變化而產(chǎn)生的誤差 二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因3. 粗大誤差及其剔除粗大誤差：超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差;產(chǎn)生的原因：由于某些不正常的原因造成的；特點：數(shù)值大，對測量結(jié)果有明顯的歪曲，應(yīng)予以剔除；判斷準(zhǔn)則：3準(zhǔn)則，當(dāng)

19、出現(xiàn)i 3，即認(rèn)為是粗大誤差的測量值；剔除粗大誤差的方法：重復(fù)測量或改用另一種測量方法加以核對。在測量次數(shù)較少(小于10次）的情況下，最好不用3準(zhǔn)則， 而用其他準(zhǔn)則。第四十一頁，共50頁。精密度: 隨機(jī)誤差小，則精密度高；正確度：系統(tǒng)誤差小，則正確度高；準(zhǔn)確度（精確度): 隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都小，則準(zhǔn)確度高。 二、測量誤差的分類與處理第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因4. 測量精度的分類第四十二頁，共50頁。1. 直接測量法測量誤差合成已定系統(tǒng)誤差： 隨機(jī)誤差或未定系統(tǒng)誤差：2. 間接測量法測量誤差合成系統(tǒng)誤差： 隨機(jī)誤差： 三、測量誤差的合成第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因自學(xué)內(nèi)容！第四十三頁，共50頁。例： 第2節(jié)測量誤差及其產(chǎn)生的原因第四十四頁，共50頁。第章技術(shù)測量基礎(chǔ)第3節(jié)用普通測量器具檢測1. 尺寸誤檢的基本概