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《互换性与技术测量》实验指导书2013-海文库
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《互换性与技术测量》实验指导书2013
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2实验一、普通长度量器具的应用一、实验目的:1. 熟悉千分尺、游标卡尺、光学比较仪的读数原理,了解其结构;2. 熟悉光滑工件尺寸的检验标准(GB3177―82),掌握普通长度量器具的选择及其使用方法。二、实验内容:根据被测零件的极限尺寸要求,按GB3177―82,求出验收极限,用外径千分尺(即外径分厘卡)测出被测零件的实际尺寸,判断被测零件尺寸是否合格。用游标卡尺测量未注公差尺寸,根据极限尺寸判断被测零件尺寸是否合格。了解比较测量的方法,用光学比较仪测量塞规轴径。三、光滑工件尺寸的检验标准概述:工件公差是限制工件误差的。为了保证工件的配合质量,还应考虑工件上可能存在的形状误差。为了尽可能地保证工件不超越最大极限尺寸和最小极限尺寸,验收极限是从规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向工件公差内移动一个安全裕度(A)来确定,如图1―1所示。因此验收极限是对有配合要求工件进行验收的界限,为一规定的尺寸。
内缩后的验收极限,是指最后工序加工合格的工件的验收极限。至于工序间的检验,在保证验收符合标准规定的前提下,可以采用内缩或不内缩的检验极限,由各行各业或工厂单位具体确定。安全裕度A直接关系产品的质量和生产的经济性。如A值较大,易于保证工件的配合质量,同时也可选择较低精度的计量器具进行检验,但占用了较多的工件公差,留给工件的加工公差相应地小了,因而加工经济性较差;如A值较小,则要求选择更精确的计量器具,但使工件的加工公差相应地增大,因而生产的经济性又较好。因此,验收极限的确定,
必须从技术和经济方面进行综合分析,要合理分配测量过程和加工过程占用工件公差的比 23
例,以达到技术经济指标最佳的目的。采用内缩方案,按标准规定的安全裕度确定验收极限,既可控制误收率,保证产品质量,又考虑了工件形状误差的影响,满足产品的配合要求。用千分尺来测量有配合要求工件的尺寸时,一般可用于检验IT7~IT8级的轴类零件。对于无配合要求的工件,验收时应按其实际尺寸是否超出极限尺寸来判断它是否合格。根据当前地方国营及乡镇工厂采用千分尺测量工件配合尺寸较普遍的情况看,我们可以适当扩大A值以适应目前生产的需要。当所采用的计量器具不确定数值达不到标准规定的不确定度u1值时,在一定范围内,允许按采用的计量器具不确定度u’1值,并按u’1=0.9A’,计算出相应的安全裕度A’,再由工件的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向公差带内移动一个计算所得A’值,定出验收极限。这样将减小工件的加工公差,造成了加工的困难。一般扩大A’值不超过工件公差的15%为宜。例:工件为Φ50f8(-0.025),工件公差IT8=0.039mm,在缺乏比较仪的情况下,拟采用分度值为0.01mm的外径千分尺,问是否可行?解:因缺乏比较仪,故采用分度值为0.01 mm的外径千分尺测量,用扩大A值来满足要求。从《千分尺和游标卡尺的不确定度》表中查得分度值0.01外径千分尺的不确定度为0.004 mm。a.确定安全裕度A’:A’=u1/0.9=0.004/0.9=0.mmb.确定验收极限:上验收极限=50-0.025-0.004=49.971mm下验收极限=50-0.064+0.004=49.940mm注:关于不确定度的说明。由于测量误差的存在而对被测量值的不肯定程度,称为不确定度,即测得值对其真值可能偏离的一个区间为不确定度。计量器具不确定度u1可用标准偏差σ的若干倍来表示,即u1=kσk为置信系数,取k=1、2或3在多数情况下,选取k=2或3就足够了,为此,所乘系数必须加以说明。目前,我国千分尺的不确定度数值,直接来源于ISO1938建议草案,(81年9月伦敦会议通过),其特点是强调保证零件的配合质量,使作用尺寸不超过最大实体尺寸。对于公差等级较高配合零件的测量,一般采用比较仪测量。采用比较仪测量工件的的尺寸,称比较测量法。由计量器具读数装置上得到的示值,仅为被测件相对于标准件的偏差值。见图1―2,轴径的大小由下式算得,即D=L+ΔL
3 '4式中L―标准件(量块)长度值ΔL―从比较仪上测得的偏差值比较测量法的主要优点是,由于测量时采用了标准件,故对于测量过程中因温度变化,测力压陷变形以及按装不正确等引起的测量误差可以得到补偿,其影响相对于绝对测量来说小得多,而且对测量条件的要求也不如绝对测量那么严格,故在成批、大量生产的工序检验中被广泛的采用。比较测量法的测量精度主要取决于标准件的精度。四.普通长度量器具测量方法:(一)游标尺游标尺是应用十分广泛的一种普通长度量器具,常用于精度要求不高的未注公差尺寸的长度测量中。游标尺的刻度有0.1、0.05及0.02毫米三种。游标尺的测量误差大致等于其刻度值。用游标量具测量零件进行读数时,应首先根据游标零线所处位置读出主尺刻度的整数部分,其次应判断游标的第几根刻线与主尺刻线对准。游标刻线数乘以游标分度值,即可得到小数部分的读数。(二)外径千分尺:外径千分尺的测量范围有:0~25、25~50、50~75,??螺杆的测量位置位移一般均为25毫米。首先用标准量块对零,看有没有存在系统误差。当两量砧即将与工件接触时,要用手转动千分尺棘轮套的端盖(再不要用手直接转动微分筒),这样将产生一定的测量力,并发出咯咯的响声,它表示量砧已接触好,这时才可进行读数。(三)卧式比较仪:(1)仪器简介:卧式光学比较仪是各有关工厂计量室,检定站或制造量具工具与精密零件车间所常用的光学计量仪器.A. 本实验所用仪器光学计管的主要数据如下:目镜放大倍数
12倍光学杠杆的放大倍数
30倍总放大倍数
960倍标尺的分度值
0.001毫米标尺的示值范围
±0.1毫米测量压力
200±20克B.光学计管及光学计座:光学计管及光学计座是本仪器最重要的一个部件。光学计管装在光学计座的相应孔中, 45并能用手柄固定之。光学计座可以在仪器基座床面的导轨上滑动,并能用手柄固定在任何位置。光学计管包含着全部光学机械杠杆的机构。目镜视场用照明装置直接照明。通过尾部小手轮的调节,便可迅速对零。在光学计管的端部,露出在外的测头是用以安装各种形式的测帽而用,测帽的拨动是藉拨叉来进行,拨叉是套在光学计管上,并能用螺钉固定之。C. 尾管及尾管座:尾管是装在尾管座上的相应孔中,并能用手柄固定之。尾管座可以在基座床面的导轨上移动,并能用手柄将其固定在任何位置。尾管的测头上,是用以安装各种形式的测帽而用。这样就造成了测量中的固定支点。(2)外尺寸测量的操作步骤:A. 测帽的选择:测量平面物体时,要采用球面测帽;测量圆柱形物体时,则宜采用刃形测帽;当测量球形物体时,则宜采用平面测帽。B.标准件的安放及对零:在对试件进行测量之前,必须先用块规或者标准零件作为标准来对零。将标准件安放在工作台上并用压板将其固定以后,就可通过座子移动,使光学计管和尾管上的测帽与标准件的被测定面想相接触,并调节手轮,使标尺的像大致处于视场中央。标准件和试件的位置正确与否,是直接影响测定结果的因素。可以利用万能工作台上各个可能的运动条件来寻找转折点,以确定标准件的正确位置。例如,标准件是具有两个平行平面的块规的操作程序如下:调节工作台的高度及前后位置使测帽大致与测定面中心接触,调节手柄使万能工作台倾摆,这样就可以看见标尺在视场中自左向右移动(或自右向左),并在一个地方发生转折,用手柄将这个倾摆方位固定下来。最后使工作台绕其垂直轴线旋转并使其固定在标尺产生转折的地方.至此,该标准件已处于正确的位置了。需要指明的,一经对零以后,上述座子及手轮都不能作任何调节。C. 测量:经过上述用标准件对零以后,就可以在万能工作台上卸下标准件而换上待测件。 试件安放位置的正确性,同样必须满足上节所述的各项条件,因此仍须利用万能工作台上各个可能的运动来分别寻找各个定位的转折点。最后一个方位转折点确定时,标尺定于指示线上的数字,即为待测件和标准件的相对差值。(3)内尺寸测量的操作步骤:A. 内测勾的选用与安装:在内尺寸测量时,光学计管的测头上要装上一个平面测帽,并使其与活动测勾的相应球头接触。测勾选择原则是:尽可能采用大测勾,只有在内尺寸小于26.5毫米的不得已情况下采用小测勾。56测勾安装的方向应该是大致垂直于万能工作台台面并且使固定测勾的凸出部分刚好能嵌入活动测勾上的凹入部分,并应检查其是否有相擦的现象。B.标准件的安装及对零:内尺寸测量时,标准件可以是标准零件,也可以是块规和块规所组成的内尺寸组合体,与外尺寸测量时一样,在对零时,标准件的位置也要满足上节所述的各个条件。标准件固定在工作台上以后,调节座子使两个测勾靠拢,直至两测头之间距离已小于标准件的内尺寸后,便可调节万能工作台使标准件套入测勾,并大致处于居中位置。然后就再一次调节座子及手轮,以达到测头与标准件接触时,活动测勾上的活动指标与指标线大致符合,而且与此同时,在视场中的标尺零位应大致居中。接着就可利用万能工作台上的各个可能的运动来寻找转折点,以寻求标准件的正确位置,正确位置找到后,最后就可以调节手轮,将标尺调到零位。C. 测量:对零以后,就可卸下标准件而换上待测试件。试件安放位置的正确性,同样必须满足上节所述各项条件,因此当试件固定好后,仍须寻找试件在各个方位的转折点。最后一个转折点确定时,标尺定于指示线上的数字,即为待测件的示值──试件和标准件的微差尺寸。五 实验步骤:(一) 游标尺:1. 将所选定游标尺及被测工件擦洗干净。2. 检查游标量具的正确性:首先使两量脚并拢,检查量脚之间是否因磨损而有间隙,再检查游标上的零线与主尺上的零线是否重合,如不重合应定出系统误差,决定修正量。3. 按零件图要求测量未注公差的三个尺寸:97、46及166,每一被测尺寸都测量三次,取平均值作为测量结果。按国标未注公差规定。对照JS16作出被测零件是否合格的结论。(二) 外径千分尺:1. 擦净所选用的量具及被测工件。2. 校验零位,看是否存在系统误差。3. 用千分尺测量
f7???及首先应根??0.030?两个尺寸。
?53f6???0.049??????0.025???0.050?据GB3177―82,计算安全裕度A’,确定验收极限。674. 测量工件,注意测量位置的正确性,取三次测量值的平均值作为测量结果。 5. 用测量结果和验收极限作比较,得出合格与否的结论。 (三)卧式比较仪测塞规轴径:1. 选用刃形测帽,经调整固定于光学计管和尾管上。 2. 按被测塞规的基本尺寸组合量块组。3. 调整仪器零位。为了检查零位是否稳定,可按下拨叉,抬起测头,推出量块组;再推进量块组,放下测头,使零线影象与指示线再次重合。4. 按图1―3,分别测量塞规上四个部位处的直径。测量时,将被测塞规压在工作台上,移动工作台,使塞规在测头间慢慢通过,读出刻线象偏离指示线的最大值,即为被测塞规的实际偏差。六 实验报告要求:1. 采用千分尺测定较高精度尺寸的原理。?0.030?及??0.025?的安全裕度A’,确定验收极限。 2. 计算出?53f6????43f7????0.049?????0.050???3. 通过具体计算IT6工件的安全裕度A’,并分析2A’所占尺寸公差的百分比,你将发现什么问题?,你应该采用什么仪器对IT6的工件进行检验。4. 填写千分尺和游标卡尺的实验报告表格,作出合格与否的结论。 5. 填写测塞规轴径的表格。 6. 相对测量有什么优点?7. 什么是分度值?什么是仪器不确定度?8. 测量范围和卧式比较仪标尺的示值范围有何不同? 9. 本人心得体会。
附:实验报告表格实验1─1
千分尺和游标卡尺测零件尺寸
卧式比较仪测塞规轴径
9实验二、位置误差测量实验2―1箱体位置误差测量一、目的与要求1、 学会用普通计量器具和检验工具测量箱体位置误差的方法;2、 理解各项位置公差的实际含义。二、测量原理位置误差由被测实际要素对基准的变动量评定。在箱体上一般是用平面和孔面作基准。测量箱体位置误差的原理是以平板或心轴来模拟基准,用检验工具和指示表来测量被测实际要素上各点对平板的平面或心轴的轴线之间的距离,按照各项位置公差要求来评定位置误差值。例如图3─1上被测箱体有七项位置公差(对箱体应标注哪些形位公差?要根据箱体的具体要求来定,这里是按实验需要假设的)。各项公差要求及相应误差的测量原理分述如下:
图2―1被测箱体1
、表示孔φ30H6的轴线对箱体底平面B的平行度公差,在轴线长度100mm内为t1mm;在孔壁长度Lmm内,只有t1L/100mm.测量时用平板模拟基准平面B,用孔的上、下素线之对应轴心线代表孔的轴线。因孔较短,孔的轴线弯曲很小,可测孔的上、下壁到基准面B的高度,取孔壁两端的中心高度差作为平行度误差。9102
、表示端面对孔φ30H6轴线的端面圆跳动不大于t2mm,以孔φ30H6的轴线A为基准。测量时,用心轴模拟基准轴线A,测量该端面上某一圆周上各点与垂直于基准轴线的平面之间的距离,以各点距离的最大差作为端面圆跳动误差。3
、基准。测量时,用心轴模拟基准轴线A,测量φ80孔壁的圆柱面上各点到基准轴线的距离,以各点距离中的最大差作为径向全跳动误差。4
表示φ80H8孔壁对孔φ30H6轴线的径向全跳动不大于t3mm,以孔φ30H6的轴线A作为表示箱体两侧面对箱底底平面B的垂直度公差均为t4mm。用侧面和底面之间的角度与直角尺比较来确定垂直度误差。5
、为t5mm。分别测量左槽面到左侧面和右槽面到右侧面的距离,并取对应的两个距离之差中绝对值最大的数值,作为对称度误差。6、
表示宽度为90±0.1mm的槽面之中心平面对箱体左、右两侧面的中心平面之对称度公差表示两个孔φ30H7
的实际轴线对其公共轴线的同轴度公差为φt6mm,
表示φt6是在两孔均处于最大实体状态下给定的。这项要求最适宜用同轴度综合量规检验。7、表示四个孔φ8的轴线之位置度公差为φt7mm,以φ30H6
的轴线A作为基准。
表示t7是在四个孔径和基准孔径均处于最大实体状态之下给定的。这项要求最适宜用位置度综合量规检验。三、测量用工具在一般生产车间,测量箱体位置误差常用的工具有:1、 平板平板用于放置箱体及所用工具,模拟基准平面;2、 心轴和轴套心轴和轴套插入被测孔内,模拟孔的轴线;3、 量块量块用作长度基准,或垫高块;4、角度块和直角尺角度块和直角尺用作角度基准,测量倾斜度和垂直度;10115、各种常用计量器具它们用于对位置误差的测量并读取数据,如杠杆百分表等;6、 各种专用量规它们用于测量同轴度、位置度等;7、 各种辅助工具,如表架、千斤顶、定位块等。选择什么工具,按测量要求和具体情况而定。四、操作步骤
(一)测量平行度如图3―2所示,将箱体2放在平板1上,使B面与平板接触;被测轴线由心轴模拟。
用千分表5测量距离为L2的a、b两点,测得读数分别为Ma、Mb。则平行度误差按下式计算:f∥=L1/L2?Ma-Mb?若f∥≤L1/100=t1,其中t1=0.025mm=25?m(二)
测量端面圆跳动6顶在角铁7上。2、 调节表5,使测头与被测孔端面的最大直径处接触,并将表针预压半圈。3、 将心轴向角铁推紧并回转一周,记取指示表上最大读数和最小读数,取两读数差作为端面圆跳动误差。若J≤t2,则该项合格。其中t2=0.05mm。
(三)测量径向全跳动
1、 如图3―4所示,将心轴3插入φ30H6孔内,使定位面紧靠孔口,并用套6从里面将心轴定住。在心轴的另一端装上轴套4,调整杠杆表5,使其测头与孔壁接触,并将表针顶压半圈。2、 将轴套绕心轴回转,并将心轴移动,使测头在孔的表面上走过,取表上指针的最大 11
1、 如图3―3所示,将带有轴套的心轴3插入φ30H6内,使心轴右端顶针孔中的钢球12读数与最小读数之差作为径向全跳动误差f,若
,则该项合格。其中t3
图3―4径向全跳动测量
3―5垂直度测量1―平板2―箱体3―心轴4―轴套
1―平板2―箱体3―直角尺5―杠杆表6―挡套
(四)测量垂直度1、 如图3―5所示,将箱体2放在平板1上,使B面与平板接触。2、 将直角尺平放在平板上,同时靠上被测表面,被测表面与直角尺之间的微小间隙用塞尺的薄片测试,由薄的塞片先试,逐渐更换厚一些的塞片再试,当某一塞片通不过时,则该塞片的厚度即为垂直误差f;若f≤t4,则该项合格。要分别测量左、右两侧面。其中t4=0.10mm(五)测量对称度1、 如图3―6所示,将箱体2的左侧面置于平板1上,将杠杆百分表4的换向手柄朝上
拨,调整百分表4的位置使测杆平行于槽面,并将表针预压半圈。2、 分别测量槽面上三处高度a1、b1、c1,Ma1、Mb1、Mc1;将箱体右侧面置于平板上,保持百分表4的原有高度,再分别测量另一槽面上三处高度a2、b2、c2,记取读数Ma2、Mb2、Mc2,则 1213各对应点的对称度误差为fa=?Ma1-Ma2?,fb=?Mb1-Mb2?,fc=?Mc1-Mc2?,取其中的最大值作为槽面对两侧面的对称度误差f。若f≤t5,则该项合格。其中t5=0.20mm。 (六)测量同轴度此项同轴度用综合量规检验,如图3―7所示,若量规能同时通过两孔,则该两孔的同轴度符合要求。量规的直径等于被测孔的实效尺寸DvcDvc=Dmin-t6其中t6=φ0。015mm (七)测量位置度位置度宜用综合量规检验,观图3―8,将量规的中间塞规先插入基准孔中,接着将四个测销插入四孔。如能同时插入四孔,则证明四孔所处的位置合格。
图3―7同轴度检验图
3―8位置度检验1―箱体2―综合量规综合量规的4个被测孔之测销直径,均等于被测孔的实效尺寸(―t7mm),基准孔的塞规直径等于基准孔的最大实体尺寸(φ30mm),各测销的位置尺寸与被测各孔位置的理论正确尺寸(φ55mm)相同。其中t7=φ0.25mm(八)作合格性结论若上述七项位置误差都合格,则该被测箱体合格。
实验3―2轴跳动误差测量一、目的要求学习轴跳动误差的测量方法。二、测量原理轴的两端一般都要钻中心孔,因此,轴的形位误差测量通常是借中心孔将轴顶在中心架上回转,用指示表来测量被测面的变动量,以确定轴的形位误差。端面圆跳动,是指在被测端面绕基准轴线回转一周的过程中,取任一直径处端面的轴向变动量中的最大值作为端面圆跳动误差。13141、 径向圆跳动,是指在被测圆柱面绕基准线回转一周的过程中,取任一横截面处圆柱面的径向变动量中的最大值作为径向圆跳动误差。三、仪器简介我们可以利用跳动检查仪进行轴圆跳动误差测量。对于跳动检查仪简单介绍如下: 跳动检查仪由底座1、台面2顶针座3、8、立柱4、支架6和指示表7等组成,见图3―9。松口螺钉11,转动旋钮10可使台面对底座作纵向移动。顶针座可沿台面上导轨作纵向移位。左顶针可在顶针座3中移动;右顶针靠顶针座8中弹簧向左伸出,靠扳动手柄9向右移。旋转螺母5可使支架带着指示表一道上、下移动,扳动手柄12可将指示表放下或抬起。松开螺钉13,支架可在垂直平面内正反回转90。
3―9跳动检查仪a) 前视图
b)立柱侧视放大图1-底座2-台面3-左顶针座4-立柱5-螺母6-支架7-指示表8-右顶针座9-手柄10-旋扭11-螺钉12-手柄13-螺钉跳动检查仪用于测量轴和齿轮的跳动量,另外加上一只刻度盘,还可测量一般工件的圆度误差。跳动检查仪的顶针可安装轴的最大直径为150或200mm,最大长度为150或418mm。 四、操作步骤1、安装工件如在光学分度头上测量,先将夹头3套在被测轴的左端(图3―10a),再将轴放在两顶针之间,
图3―10测量轴的形位误差1-被测端面2-被测圆柱面3-夹头4-拔爪5-刻度盘6-指针推动尾座顶针,顶紧轴,但可让轴转动。测量时,转动分度头上手柄10,使主轴顶针带着轴转动。如在跳动检查仪上测量,先将刻度盘5装在被测轴的左端,并与轴同心(图3-10b),再将轴装在两顶针之间,靠右顶针座中弹簧顶紧。测量时用手转动轴。2、 测量读数(1) 测量端面跳动时,调整指示表使测头接触轴的端面,表针顶压半圈。将轴回转一周,指示表读数的最大差值即为接触点处的端面跳动量。将指示表移位,测量其它半径处的面,取所测各跳动量中的最大值(通常端面最大半径处的跳动量是最大值)作为该端面的圆跳动f。若f≤t1,则此项指标合格。(2) 测量圆柱面的径向跳动时,调整指示表使测头接触圆柱表面,表针预压半圈。将轴回转一周,指示表读数的最大值即为接触点处横截面轮廓的径向跳动量。指示表移位,测量若干个截面(一般测三个截面),取所测各跳动量中的最大值作为该面的径向圆跳动f,若f≤t2,则此项合格。五、实验三实验报告要求1、 填写实验报告表格,作出合格与否的结论。2、 心轴质量不高,和φ30H6孔配合不紧密,那么是如何影响f∥的?为什么对径向全跳动误差f的影响最大?试分析其原因。3、 杠杆百分表应用在什么场合?4、 径向全跳动误差f主要包括那些误差,具体加以说明。5、 综合量规能不能测得具体误差值?它应用于什么场合?6、 根据你所测数据,分析引起轴端跳动和径跳的原因,影响较大的因素是哪个?
1516附:实验报告表格实验2―1箱体位置误差测量
1617实验三、表面粗糙度测量一、实验目的:1、掌握用表面粗糙度检查记录仪(亦称电动轮廓仪)测量表面粗糙度的原理和方法。2、理解轮廓算术平均偏差Ra及微观不平度十点高度Rz的实际含义。3、掌握有JB-4C精密粗糙度测试仪测量零件的粗糙度值。二 测量原理电动轮廓仪是利用很尖的触针接触表面,把触针位移信号转移成电量加以放大,再运算处理,从而得出表面粗糙度。仪器的工作原理见图2―1。驱动装置使金刚石触针沿工作表面匀速滑行,表面轮廓的峰谷起伏使针尖上下移动。通过传感器,将位移转换成电量的变化,经交流放大、相敏检波后,分成三路:(1)加到指零表上,以表示触针的位置;(2)输至直流放大器,放大后送入记录器,在记录纸上画出所描表面的放大图形;(3)经滤波器滤去噪声和表面波度,送入计算器做积分运算后,由平均表指示轮廓的算术平均偏差Ra值。
三、仪器简介电动轮廓仪如图2―2所示,它由五部分组成,即测量头4、驱动箱9、底座1、电器箱11和记录器20。1。 测量头由触针和导头3以及传感器组成,放在工件上靠导头支住。触针尖头圆弧半径有1μm和2μm两种。传感器采用差动线圈与磁芯合成。触针位移使磁芯在线圈内移动,引起电感量变化,致使电桥失去平衡。于是,输出一个与触针位移成正比的电信号。2。 驱动箱用以驱使测量头沿被测面滑行。它有两档速度,手柄10在位置“1”时为0.015mm/s,在“Ⅱ”时为1mm/s。行程有2、4、7、40mm四档,由取样长度旋钮15控制。3。 底座上有安放圆形工件V形块2,若V形块上加盖板,可置底面为平面的工件。底座上的立柱6挂驱动箱9。
17184。 电器箱内装有测量电桥、震荡器、放大器、滤波器、积分器、指零表和平均表。箱前有选择垂直放大比的旋钮,分八档;有选择取样长度的旋钮,分0.25、0.8、2.5mm三档。5。 记录器由记录笔和送纸机构组成。送纸机构由同步电机驱动,经齿轮变速有:0.375、0.75、1.5、3.75、7.5和15mm/s共六级速度,当测量头的滑行速度取0.015mm/s时,与六级速度相对应的水平放大倍数则为25、50、100、250、500和1000倍。此电感式轮廓仪可测量平面、圆柱和内孔表面(孔径大于6mm)的粗糙度。从平均表上直读Ra的指示范围为0.01~10μm;记录器可画的轮廓高度不能超过100μm。仪器附有多刻线标准样板(供校验平均表的示值用)和单刻线标准样板(供校验记录器的放大倍数用)。四、操作步骤(参见图2―2)
图2-2 2201型电感式轮廓仪1―底座
5─锁紧螺钉
7―升降手轮
8―启动手柄
10―变速手柄
11―电器箱
12―测量范围旋钮
13―平均表
14―指零表
15―取样长度旋钮
16―电源开关
17―指示灯
18―测量方式开关
19―调零旋钮
20―记录器开关
21―线纹调整旋钮
22―制动栓
23―锁盖手柄
24―记录器变速手轮松开螺钉5将测量头4插入驱动箱并锁紧。正确连接好仪器的全部插接件,接通电源。(一)采用读表的测量方式时1。按“读表”调整将电器箱11上的测量方式开关18拨向“读表”的位置,将驱动箱上变速手柄10转至位置“Ⅱ”,打开电源开关16,指示灯17明亮。2。 选择垂直放大倍数
1819粗略估计被测面的粗廓度范围,参照表2―1选择合适的垂直放大倍数,按所选值分别转动旋钮12和15。然后将手柄8轻轻拨向左端表2─1
轮廓仪的放大倍数选择表
转动手轮7移动驱动箱,使测量头触针3与工件表面接触,直至指零表14的指针处于表盘上两条红线之间。4。 读数将启动手柄8轻轻拨向右端,驱动箱就可拖动测量头4在被测表面上滑行,平均表13的指针开始偏转,最后停在某一位置,记下读数,此即为所测的Ra值。5。 将启动手柄轻轻拨回左端,准备下一次测量。6。 测出的Ra值不超过允许值,则可判断该表面粗糙度合格。 (二)采用记录的测量方式时 1.按“记录”调整将测量方式开关18拨至“记录”位置,变速手柄10置于“Ⅰ”,测量行程长度拨至40MM档。2.选择垂直放大倍数和水平放大倍数粗略估计被测面的粗糙度范围,参照表2-1选择合适的垂直放大倍数。对精细表面水平放大倍数可选500X-1000X,对较粗糙的表面可选小些。按所选值分别转动旋钮12和记录器变速手轮24(送纸速度按水平放大倍数确定)。 3.测量转动手轮7移动驱动箱,使触针3与被测表面接触,直至记录笔近似地处于记录纸中间位置,用调零旋钮19将记录笔调到理想位置,打开记录器开关20,将启动手柄8轻轻拨向1920右端,测量头运动,记录笔画图。4.求Ra值将所画轮廓图形按取样长度l分出6段。先去第一段取样长度的图形,见图2-3,用目估画一条与轮廓线走向平行的直线ox’线等分为若干段,一个峰谷应分4-6段,测量每段的轮廓曲线到ox’线的距离hi,并取其平均值,得 1na??hi
在轮廓曲线上作一条与ox’线平行、距离为a的直线,作为轮廓中线m.设轮廓曲线对中线的偏距为yiyi?hi?a则轮廓的算术平均偏差Ra按下式计算 nRa??yi?1inMx1000(?m)式中
n---分段数M---轮廓图的垂直放大比在评定长度范围内,按上述方法取出5个取样长度上的Ra值,求出平均值作为评定数据。 测出的Ra值不超出允许值,则可判该表面的粗糙度合格。5.求Rz值首先将轮廓图按相应的取样长度逐段截开,估计出中线的方向,即确定了计算时的参考轴ox(见图2-4)。在所截轮廓曲线内选出五个最高点(h1,h3,h5,h7,h9)和五个最低点(h2,h4,h6,h8,h10),并 2021按下式计算即得到Rz值。Rz?1000??h1?h3?h5?h7?h9???h2?h4?h6?h8?h10??(?m) 5M式中hi---单位为mmM---轮廓图的垂直放大比注:记录纸上垂直、水平的每格刻度间距皆为2mm,计算时应注意这点。
JB-4C精密粗糙度测试仪测量粗糙值方案:(一)仪器介绍:
JB-4C精密粗糙度测试仪21221-传感器
2-电缆1 3-驱动箱
5-电缆36-显示器
7-电脑主机 8-打印机
10-电缆511-电源插座 12-开关
14-控制盒 15-花岗岩平板(二)、操作方法:2.1 电缆连接:传感器接杆、控制盒、驱动箱、显示器与电脑及打印机之间连接请按图1.1;电缆1(2)连接传感器接杆与驱动箱,电缆2(4)连接驱动箱与电脑主机;电缆3(5)连接控制盒与驱动箱;电缆4(9)连接电脑主机与打印机;电缆5(10)连接电脑主机与显示器;电缆6(13)连接控制盒与平板后侧;控制盒和电脑主机各有一根电源线,插头插入220伏市电插座。2.2操作与显示:打开微机及控制盒右侧开关。2.2.1 进入测量程序:在WINDOWS2000或XP桌面上有一个JB-4C粗糙度仪的快捷方式图标,见图2.1。移动鼠标使箭头对准图标,双击鼠标左键就可启动应用程序。注意:打开该程序的途径为D:\JB-4C\jb-4c.exe。2223
图2.1 JB-4C桌面上的快捷方式2324
图2.2 JB-4C精密粗糙度仪窗口启动应用程序见图2.2,请用鼠标再点击右上角中间“口”图形,以展开窗口,窗口第一行显示的菜单,定义如下:1.文件:显示初态;垂直坐标上显示一段小的红线,代表传感器触针的高低位置。2.打开:打开一个现有文档,提供查阅。3.保存:将活动文档以一个新文件名保存或取代一个旧文件 。4.曲线:显示采样的一段轮廓线。5.球面:显示圆弧或球形测量的粗糙度报告。6.平面:显示平面测量的粗糙度报告。7.采样:采样一次。8.左移:传感器向左移动。9.右移:传感器向右移动。10.停止:停止向左或右移动。11.参数:设置取样长度、分段数、传感器触针种类24
25和测量面。12.打印:打印测试结果。13.帮助:显示程序信息,版号和版权。2.2.2 传感器位置的调整:见图2.3调节工作台见示意图2.4。
1-花岗岩平板
4-玻璃样板
6-高低调节
7-角度调节
11-开关图2.3
12-控制箱2526
1―X轴移动丝杆
2―Y轴移动丝杆3―转动旋钮图2.4参照图2.3和2.4; 按下控制盒面板左侧向下箭头按键,可以接通马达带动立柱(9)中间的丝杆(8)转动,从而使驱动箱(10)向下移动;当传感器触针和工件接触即自动停止,观察显示屏上垂直坐标上的红点,该点表示传感器触针在上下轴的位置。如测试平面,旋转高低调节(6)使红点落在零位附近,然后按下控制盒面板左右箭头按键或用鼠标点击菜单中‘左移’或‘右移’键,保证传感器在有效滑行范围内不超出线性区;否则可通过高低调节(6)调整传感器上下位置,或角度调节钮(7)来改变驱动箱倾角以及调节工作台的摆动旋钮(1)(见图2.4)等办法进行调整;见图2.5。
图2.5 测量平面粗糙度传感器位置调整
测量圆弧面,请先找好中心, 通过调节传感器上下位置和调节工作台X、Y丝杆(见 2627图2.4),使圆弧面最低点即其中心与触针接触,观察显示器Y轴上红点,使之位于Y轴下侧接近线性区底部。如测球面,则使其最高点与触针接触,使红点位于Y轴上侧接近线性区顶部;见图2.6和2.7。
图2.6测量圆弧面粗糙度传感器位置调整
图2.7测量球面粗糙度传感器位置调整2.2.3测量2.2.3.1 测量园弧表面:首先,在测量之前,调节好传感器触针与工件接触的位置,(例测园弧,把红点调节到接近线性区底部;测球面,把红点调节到接近线性区顶部。)方法见2.2.2节并参照图2.6和2.7。然后打开程序窗口中的菜单‘参数’进行设置,见图2.8;取样长度可取0.25或0.8mm, 根据圆弧不同大小的曲率,段数可选择为1-5段,传感器类型为‘标准’,再设置测量为‘曲面’。最后点击‘确定’,对话框消失,设置完成。2728
图2.8 参数设置对话框接着选择菜单中的采样键,传感器扫描测件的表面,并自动停止移动,显示屏同步显示被侧工件的表面轮廓图形;接下来,一信息框出现在屏中心,提示选择起始点和终止点位置;见图2.9。点击‘确定’,便能选择轮廓图形数据范围。
图2.9 设置起始和终止点的信息框图2.10为一测量球轴承内滚道的实例;X表示轴承滚道的宽度,Y为滚道的深度;为了保证测量精度,应尽量扩大线性区内参与运算的数据范围;
图2.10 选择起始点和终止点2829移动鼠标使箭头指向滚道线性区左侧,单击鼠标左键,屏幕显示一垂直红线;再用鼠标指向右侧,再击鼠标,微机开始把2个采样点之间的数据存入内存。用鼠标单击菜单中的“保存”,展开文件夹,把零件编号或名称填入“文件名”一栏中,再选择右下角“保存”,单击鼠标左键,数据便储存在测量文档中去。2.2.3.2 测量平面表面:首先,传感器应通过旋转高低调节器(6),使其触针与测件接触的位置尽可能调到线性区中心部位,即把红点调到垂直座标的另位附近,如图2.5所示。打开程序窗口中的菜单‘参数’进行设置,(参照图2.8)根据测件粗糙度大概情况,选择取样长度,例0.8mm;再选择评定长度,(取样长度的段数)例5L;传感器类型当选用长触针时,设置标准;当选用短触针,即设置小孔。以下测试过程可参照2.2.3.1节。2.2.4 显示粗糙度参数和打印用鼠标点击‘平面’或‘圆弧’,可显示被测工件粗糙度参数,轮廓线及Rmr(c)曲线等。值得注意的是,所取数据范围务必大于评定长度(取样长度乘段数),否则只能减少段数而重新设定评定长度。连接打印机后,打开打印机电源,放好打印纸,用鼠标点击‘打印’,显示屏出现对话框,提示可以输入单位名称、日期、测试零件名称、及测试者名称。‘确定’后即进入打印程序,从打印机输出相应屏幕的轮廓曲线及粗糙度测试数据。见图2.11
2.11五、实验报告要求:1.表面粗糙度检查记录测量的基本原理。2.填写实验报告表格3.根据记录纸的粗糙度轮廓形状,计算Ra值。并用Ra和Rz比较。4.电脑记录的粗糙度记录报告进行分析和讨论,注意事项。
30315.本人的心得体会。 附:实验报告表格实验二 表面粗糙度检查记录仪的使用1.Ra的测值
(1)测试方法(2)注意事项(3)测量报告3132
实验四、圆柱螺纹测量用工具显微镜测量螺纹一、目的与要求1.了解工具显微镜的工作原理和操作方法。2.学会用大型或小型显微镜测量外螺纹的牙侧角、螺距和中径。3.熟悉计算螺距的累积误差和螺纹的作用中径。二、测量原理用工具显微镜测量螺纹的方法有影象法,轴切法,干涉法等。通常采用影象法,其原理是用目镜中米字线瞄准螺纹牙廓的影象进行测量。如图画5-1所示,所测螺纹是右旋螺纹,光线自下向上照亮外螺纹的表面,并顺着螺旋槽射入显微镜,显微镜将螺纹牙廓放大成象在目镜中(或在屏幕上)。当光线左倾ψ角并沿螺纹前边牙槽向上,则在目镜中看到螺纹前边在截面AB上的牙廓影象;当光线右倾ψ角并沿螺纹后边牙槽向上,则在目镜中看到螺纹后边在截面AB上的牙廓影象。
图5-1 用影象法测量螺纹a)光线穿过螺纹槽 b)螺纹牙廓的影象1-光源 2-显微镜 3-螺旋升角以后用工具显微镜中的角度盘和长度尺来测量螺纹影象。测量牙侧与螺纹轴线的垂直线之间的夹角得左、右牙侧角a1和a2;沿平行于螺纹轴线方向,测量相邻两牙侧之间的距离得螺距P;沿单线螺纹轴线的垂直方向测量螺纹轴线两边牙侧之间的距离得螺纹中径d2。
3233三、仪器简介工具显微镜有小型、大型、万能和重型四种型式,虽然它们的测量精度和测量范围不同, 但工作原理基本相同,都是具有光学放大投影成象的坐标式计量仪器。本实验采用大型或小型工具显微镜(图画5-2和图5-3),其主要计量指标见表5-1所示。它由底座1、坐标工作台10与带光学系统的立柱21组成。
工具显微镜的主要计量指标3334工作台在底座上可作纵横向移动,也可绕其轴线转动。纵横向坐标靠量块15和千分尺16与13读数,转动角度靠圆刻度盘11读数。立柱之下连着光源部件19,立柱上的导轨支持横臂5,其中装有物镜7和测角目镜2。转动滚花轮17可使立柱带着光学系统绕支座20作左右倾斜,倾斜角可从滚花轴的颈部标尺18读出。光学系统如图5-3所示,由光源19发出的光束经聚光镜24、滤光片25、可调光阑26、反射镜27、透镜28和玻璃台面29向上照亮被测螺纹件,穿过螺纹牙槽,经物镜7,棱镜30,投射到目镜2中,出现螺纹牙廓的放大影象。测角目镜如图5-4所示,在镜里有一块玻璃圆盘5,圆盘中央有一组细刻线,称为“米字线”,可从中央目镜2中看到;圆盘周围有360条刻度线,可从角度目镜3中看到2-3条刻度线的放大象,同时看到61条短刻线,它将1°细分为60等份,每格代表1′。
米字线中间的一条虚线AA延长后必与度盘的0和180的刻度线重合。转动测角目镜左下方的滚花轴1,可转动圆盘。米字线转动的角度,可从角度目镜3中读出。当度与分的零刻度线重合的时候,读数为0°0′,表示中间虚线AA垂直于工作台的纵向移动方向,虚线BB则平行于工作台的纵向移动方向。纵向移动方向作为螺纹的测量轴线。当刻度线30位于分刻度线0-60之间,与分刻线34重合是,读数为30°34′。表示米字线反时针旋转了3034四、操作步骤(参看图5-2)(一)调整仪器1、调整灯丝在工作台的玻璃台面放一只圆筒聚光器,调整灯罩19上两只螺钉,使灯丝影象清晰地位于聚光器中心,并使视场中照度均匀。2、调整光阑根据被测螺纹地尺寸,从仪器说明书中查出合适的光阑直径(各个厂的仪器给出的数值不同),表5-2可供参考。
表5-2 测量牙型角60 螺纹用的光阑直径35 0 0’36
按所查直径转动光阑调整环8,使光束发散角控制在一定范围内,以减少测量误差。3、 调整测角目镜(见图5-4)眼看中央目镜视场中的米字线,手转目镜上的滚花环,使目镜上下微动,达到米字线最为清晰为止。再按同样方法,调角度目镜,使度和分刻线清晰。4、 调整物镜焦距将对焦棒(图5-5)装在两顶针间,顶紧不松但可转动,切勿让棒掉下以免打碎玻璃。移动工作台,使对焦棒中间小孔内的刀刃成象在中央目镜的视场中。转动手轮23使横臂5慢慢升降,直到物镜焦点落在刀刃上,拧紧螺钉22,再转动梅花螺母6、微调物镜7、直到刀刃影象最为清晰。5、调整顶针架转动纵横千分尺16和13,以及滚花轮14,驱动工作台移动和微转,使米字线的虚线BB与刀刃影象精确平行、接近重合。再将对焦棒旋转180°,而刀刃影象依然与虚线BB精确平行,这说明两顶针的中心连线平行于工作台的纵向移动方向,则可作为测量轴线。6、安装工件将螺纹件的顶针孔和螺纹槽擦洗干净,装在两顶针间,顶紧不松但可转动,装好工件后再松手。7、调整立柱倾斜转动立柱右侧的滚花轮17(对小型工具显微镜,要同时转动立柱左右两侧的滚花轮,一退一进),驱使立柱左右倾斜,直到轮旁的标尺18对好倾斜角。当光束照亮工件的前边(或后边)时,对右旋螺纹,立柱应向左(或右边)倾斜;对左旋螺纹,则反之。倾斜角采用螺纹中径处的螺旋升角ψ,就会从中央目镜中看到螺纹左右两侧在中径部位的一段影象同时都是最清晰的。螺纹角按下式计算:??arctgnP?d236
37式中 n----螺纹线数;P----螺距,[P]为
d2----螺纹中径,[d2]为
ψ----螺旋升角,[ψ]为(); 对于普通粗牙螺纹,可查表5-3
(二)测量外螺纹各参数测量螺纹时,旋转纵、横千分尺带动工作台及被测螺纹移动,旋转测角目镜左下方的滚花轮使玻璃圆盘上的米字线转动,用米字线的中间虚线瞄准螺纹影象的有关牙侧,如图5-6所示。而后从角度目镜和千分尺上读取该牙侧的坐标值,经过计算既可得螺纹各参数值。
瞄准影象的方式有二(见图5-7):图a是移虚线与影象边缘重合,使虚线宽度的一半在影象内,一半在影象外。这叫压线,用于测量长度;图b是移虚线与影象边缘精确平行、
凭狭窄光缝的均匀性瞄准。这叫对线,用于角度测量。1. 测量牙侧角测量牙侧角要用测角目镜上的角度目镜读取角值。当用中间虚线瞄准Ⅰ处牙侧时,读出的角值即为a1;瞄准Ⅲ处牙侧时,读出的角值,用360°去减得a2。当用中间虚线瞄准Ⅱ处牙侧时,读出的角值即为a2&;瞄准Ⅳ处牙侧时,读出的角值,用360°去减得a1。如果螺纹轴线与测量轴线不一致,则由同一螺纹面所形成的前、后边的牙侧角会不相等,既a1≠a1,a2≠a2&。可取其平均值作为螺纹的实际牙侧角a1和a2,既a1=(a1+a1)/2;
a2=(a2+a2& )/22.测量中径测量中径要从横向千分尺读取坐标值,千分尺量程只有25mm.对大型工具显微镜,在横向千分尺测杆前加垫25mm量块,可将量程扩大至50mm。当用中间虚线瞄准Ⅰ处牙侧,读出横向坐标值;然后横向移动工作台(纵向不能移动),同时反向倾斜立柱,用中间虚线瞄准Ⅱ处牙侧,再读出横向坐标值。两次读数之差得d21。同样,用中间虚线瞄准Ⅲ处牙侧与Ⅳ处牙侧,取两次读数之差,得d22。如螺纹轴线与测量轴线不一致,则d21≠d22,可取其平均值作为螺纹的实际中径,即d2=(d21+d22)/23.测量螺距 '“''“'“''测量螺距要从纵向千分尺读取坐标值。千分尺量程只有25mm,加用量块可扩大量程。
当用中间虚线瞄准Ⅰ处牙侧,读出纵向坐标值;然后纵向移动工作台(横向不能移动),用中间瞄准Ⅴ处牙侧,再读出纵向坐标值。两次读数之差得P1。同样,用中间虚线瞄准Ⅲ和Ⅶ处牙侧,取两次读数之差得P2。横向移动工作台,同时反向倾斜立柱。用中间虚线瞄准Ⅳ和Ⅷ处牙侧得P1,瞄准Ⅱ和Ⅵ处牙侧得P2&。如果螺纹轴线与测量轴线不一致,则由同一螺旋面所形成的前、后边的螺距会不相等,即P1≠P1&,P2≠P2&。可取其平均值作为螺纹的实际螺距,即左侧螺距
P1=(P1+P1&)/2右侧螺距
P2=(P2+P2&)/2牙中螺距
P=(P1+P2)/2如果调整螺纹轴线与测量轴线平行,上述三项测量所得左、右的数值相差不大,为节38 ’’'’”’’39省时间,可只测量一侧数值,用以代表测量结果。(三)计算螺距累积误差螺距累积误差是在指定的螺纹长度内,任意两牙在中径线上、两对应点之间的实际距离对其基本值(两牙间所有基本螺距之和)之差的最大绝对值。螺距累积误差可采用测量螺距的方法,经过计算得到。即从螺纹一端开始,依次瞄准各牙,每瞄准一次,从纵向千分尺上读一数,得到一系列读数xi,记在表5-4中第2项。将相邻两读数相减得实测螺距值Pi,记在第3项。将实测螺距值Pi减去基本螺距P得单个螺距偏差ΔPi记在第4项。将各个螺距偏差逐牙累加得ΣΔPi,记在第5项,并记在纵坐标上。计算结果写在图下。为简化测量,生产上有用螺纹全长内或用螺纹旋合长度内,头尾两牙之间的实际距离Pz对其基本值(含有z个螺距P)之差的绝对值,ΔPz来代表螺距累积误差,即ΔPz=|Pz-zP|
3940(四)判断合格性对于普通螺纹(牙型角?=60°)根据外螺纹的技术要求,查出中径的极限尺寸d2max和d2min,按d2作用≤d2max,d2实际≥d2min判断合格性。作用中径按下式计算:d2作用=d2实际+fp+fafp=1.73ΔPΣfα=0.36P(|Δa1|+|Δa2|)/2=0.36PΔα式中d2----螺纹的中径,[d2]为mm;fp----螺距误差的中径当量,[fp]为um;fa----牙侧角误差的中径当量,[fa]为um;P-----螺距,[P]为mm;ΔPΣ----螺纹旋合长度内的螺距累积误差,[ΔPΣ]为um;Δa1,Δa2----牙侧角误差,[Δa1和Δa2]为(),它们等于实际牙侧角减去基本牙侧角(30°)。五、被测螺纹标记及旋合长度被测螺纹标记:M20--6g旋合长度:15mm六、实验五报告要求1、填写实验报告表格。2、根据被测螺纹的实际中径、旋合长度内的最大螺距累积误差、牙型半角误差,判断被测螺纹是否合格。3、用影象法测量螺纹时,为何要将立柱倾斜?4、测量螺纹的牙测角、螺距和中径,为何应取左右两侧数值的平均值作为测量结果? 附:实验报告表格实验四
用工具显微镜测量螺纹表一
根据螺纹标记从标准中查如下数据
'd2max________________
d2min____________________4041注:对外螺纹而言,基本偏差es,即为中径及大径的上偏差。表二
螺距P的测量和螺距累积误差计算(P=2.5)
单个螺距偏差中最大值与最小值ΔPmax=
um,螺距累积误差ΔPΣ=
螺纹中径d2的测量表四
螺纹牙型半角?的测量Δa=(|Δa1|+|Δa2|)/2= 作用中径d2作用的计算: d2作用=d2实+(1.73ΔPΣ+0.36PΔa) 适用性结论:4142实验五、圆柱齿轮测量实验5―1齿轮齿距误差测量一、目的与要求1。学会用相对法测量齿轮的齿距(周节)误差。2。熟悉用测量数据计算齿距偏差和齿距累积误差,并理解两者的实际含义和计算关系。二、测量原理齿轮的齿距误差是反映沿一定圆周上同侧齿廓之间的相互位置偏差。相邻两同侧齿廓间的位置偏差用齿距偏差Δfpt表示,任意两同侧齿廓间的位置偏差用齿距累积误差Δfp表示。齿距偏差是在分度圆上,实际齿距与公称齿距之差(可取齿轮上所有实际齿距的平均值作为公称齿距)。相对法测量原理是以某一实际齿距为基准,测量同一圆上其余各齿距对基准齿距之差,此差值称为齿距相对差。以后将各个齿距相对差取代数和,除以齿轮齿数得平均值。再将各个齿距相对差减去平均值,得各个齿距偏差。齿距累积误差是在分度圆上,任意两个侧齿廓之间和实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。也等于各齿廓位置偏差中最大值与最小值之差,如图4―1
所示。4243设起始齿廓0的位置偏差为零,其余各齿廓的位置偏差Δp0~i,则齿距累积误差为 ΔFp=Δpmax-Δpmin=Δp0~2-Δp0~6=+4-(-3)=7而齿廓位置偏差Δp0~i等于0到i齿廓间各个齿距偏差的代数和,因此,齿距累积误差可通过各个齿距偏差,逐齿累加得到。三、仪器简介图4―2为万能测齿仪。弧形支架7上之顶针可装齿轮心轴,工作台支架工可作纵横水平移动。工作台上之滑板4受弹簧力推向顶针,可被螺钉3锁在任何位置。滑板上测量装置5带有测头和指示表6。万能测齿仪测量齿轮的范围为模数m=0.5~10mm,被测齿轮的最大直径360mm;指示表的分度值为i=1μm,读数装置的刻度范围为±0.1mm.
四、操作步骤参看图4―2。1、将被测齿轮套到心轴上(无间隙),并一起安装在仪器的上下顶针间。调整仪器的工作台和测量装置,使两测头位于齿高中部的同一圆周上,与两相邻同侧齿面接触。在齿轮心轴上挂重锤8,使产生测力,让齿面紧靠测头。调整指示表在刻度尺中部。测第一个齿距时,可微调指针对零。43442、一手扶住齿轮,另一手拉滑板,退出测头,脱离齿面,再慢放滑板,推进测头,接触齿面,避免撞击后放开双手,读取指示表上示值。如此重复三次,如示值一致,说明测量稳定,方可取数。按此步骤逐齿测量各个齿距,记下读数。五、数据处理将所得的各个齿距相对差的读数值,记入表4―1中第二列,按表中公式逐齿算出第三、四列的数值,从中找出最大值和最小值,确定齿距偏差(即周节偏差)和齿距累积误差(绝对周节累积误差)。表4―1周节偏差和累积偏差计算示例
周节相对差的平均值Δ=?i?1zΔfpt
相对/Z=-16/8=-2( Δ亦称基准周节偏差) 绝对周节偏差Δfpt=Δfpt相对-Δ绝对周节累积偏差ΔFp= 结论:?i?1zΔfpt1、最大的周节偏差Δfptmax=+2μm 最小的周节偏差Δfptmin=-3μm 2、最大的周节累积偏差ΔFpmax=+4μm 最小的周节累积偏差ΔFpmin=-3μm4445周节累积误差ΔFp=ΔFpmax-ΔFpmin=+4-(-3)=7μm计算数值的计量单位用μm。相对周节偏差累加∑如能被齿数Z除净,所得周节相对差的平均值Δ为整数,则绝对周节偏差累加∑应为0;如不能除净,将Δ取为整数(精确计算取到0.1μm,则 ?i?1zΔfpt所得等于?i?1zΔfpt相对的余数。否则计算过程中必有数值算错。根据齿轮的技术要求,查出周节极限偏差±Δftp和周节累积公差Fp。按Δfptmin≥-Δfpt,Δfptmax≥+Δfpt和ΔFp≥Fp判断合格性。实验5―2齿轮圈径向跳动测量一、目的与要求1.学会在跳动仪上测量齿轮的齿圈径向跳动。2.理解齿圈径向跳动的实际含义。二、测量原理齿圈径向跳动误差ΔFr是在齿轮一转范围内,处于齿槽内与高中部双面接触的测头相对于齿轮轴线的最大变动量。
见图4―3a,以齿轮基准孔的轴线O为中心,转动齿轮,使齿槽在正上方,再将球形测 4546
头(或用一定模数的圆锥体测头)插入齿槽与左右齿面接触,从千分表上读数,依次测量所有齿,将各次读数记在坐标图上,如图6―12b所示,取最大读数与最小读数之差作为齿圈径向跳动误差。欲使测头与齿面接触在齿高中部,针对齿轮模数的不同,应取不同模数的圆锥体测头或不同直径的球形测头进行测量。三、仪器简介测量齿圈径向跳动可用跳动检查仪,也可用万能测齿仪等具有顶针架的仪器。图4―4为跳动检查仪。被测齿轮与心轴一起顶在左右顶针之间,两顶针架装在滑板上。转动手轮1,可使滑板及其上之承载物一道左右移动。其座后螺旋立柱上套有表架,千分表7可装在表架前夹头8的孔中,并靠螺钉夹紧。扳动拨杆6可使千分表放下进入齿槽或抬起退出齿槽。跳动检查仪的测量范围:可测工件的最大直径为150mm(小型)或300mm(大型),两顶尖间的最大距离为150mm(小型)或418mm(大型);千分表的分度值i=0.001示值范围为1mm。仪器附有不同直径的圆锥体测头,用于测量各种模数的齿轮。附有各种杠杆,用于测量锥齿轮和内齿轮的齿圈跳动。齿圈径向跳动的检查是借具有原始齿条齿形的测量头进行,把具有原始齿条齿形的测量头依次插入齿间内,测量头位置对齿轮旋转轴线的跳动量由指示表示出。四、操作步骤1.根据被测齿轮选取锥体测头,并将测头装入表的测杆下端。2.将被测齿轮套在心轴上(无间隙);左手托住齿轮,送到跳动仪的顶针间,右手移动顶针架顶着心轴,拧紧螺钉2;再推顶针心轴顶紧心轴,使心轴能转动而无松动,拧紧螺钉3;此后左手才能放开齿轮。3.旋转手轮1,移动滑板,使齿轮的被测部位(一般取齿宽中部)进到测头之下。向前板动拨杆6,放下千分表,同时转动齿轮,使测头伸入齿槽。旋转立柱上的螺母4,调节表架高度,但勿让表架转位,使圆锥测头与齿槽双面接触,且使千分表小针转过4-5小格,拧紧表架后面的螺钉。4647
4.圆锥体测头伸入齿槽最下方即可读数,读数前,注意小针的转动方向,从而确定数值的正负号。读完数,向后扳拨杆,抬起千分表转过一齿,再放下,开始测第二齿。如此逐次测量,记下各读数,取最大读数与最小读数之差,作为齿圈径向跳动误差ΔFr。5.根据齿轮的技术要求,查出齿圈径向跳动公差Fr。按ΔFr≤Fr判断合格性。五、实验用齿轮有关数据实验时所用的一个大齿及一个小齿,其基本参数及有关公差及偏差如下所示:1.小齿:(1)基本参数:m=2,Z=24,α=20°精度等级8―FH(JB179―83)(2)跨齿数K=0.111Z+0.5=2.4+0.5=2.9,取K=3(3)查得齿圈径向跳动公差Fr=63μm(4)查得公法线长度变动公差Fw=40μm(5)公法线公称长度及偏差:15.432
(即15.432-15.297)2.大齿:(1)基本参数:m=3,Z=28,α=20°精度等级8―DG(JB179―83)(2)跨齿数K=0.111Z+0.5=2.8+0.5=3.3,取K=4(3)查得齿圈径向跳动公差Fr=63μm(4)查得公法线长度变动公差Fw=40μm(5)公法线公称长度及偏差:32.175
(即32.159-32.078)
实验5―3齿轮公法线长度测量一、目的要求1.学会测量齿轮公法线长度的方法;2.熟悉公法线平均长度偏差与公法线长度变动的计算,并理解两者的含义和区别。二、测量原理渐开线齿轮的公法线长度是指与两个异侧齿面相切的两平行平面间的距离W(图4―5)。两切点a、b的连线是两齿面共同的法线,又是齿轮基圆的切线。因此,公法线长度W等于(k-1)个基节Pb;加一个基圆齿厚Sb,k是公法线长度所包含的齿数。公法线长度是直线尺寸,可用具有能伸入齿槽的平行平面测头的计量器具测量。测量齿轮的实际公法线长度用来确定两个项目:在齿轮一周范围内,实际公法线长度的 4748最大值与最小值之差,称为公法线长度变动ΔFw;实际公法线长度的平均值与公称值之差,称为公法线平均长度偏差ΔEw。对直齿圆柱齿轮,公法线长度的公称值W按下式计算:W=mcos?[π(k-0.5)+zinv?]+2xmsin??=20°时W=m[2.9521(k-0.5)+0.014006z]=0.68404xm式中m──模数;α──齿形角;z──齿数;x──变位系数;k──跨齿数。为使测头与轮齿相切在齿高中部,公法线长度所跨齿数k按下式计算后,取与其相近的整数.α=20°,x=0时,一般k取略大于z/9的整数。K?z??/180?0.5?2x/?(tg?x?tg?)cos?x?Z/Z?2xcos三、仪器简介测量齿轮公法线长度的计量器具如图4―6所示,有公法线千分尺(图a),公法线指示卡规(图b),公法线指示千分尺(图c)和万能测齿仪(图d)。它们的计量指标如表4―2所示。公法线千分尺与外径千分尺相比,只是改用了一对直径为30mm的盘形平面测头。4849
公法线指示千分尺与外径指示千分尺相比,情况同上。公法线指示卡规上有两只平面测头。测头2与弹性开口套连为一体,通过套3沿圆柱4轴向位移,以调整两测头之间的距离。测头1沿轴向摆动,通过1∶2的杠杆传给指示表5,使其分度值达到0.005mm。在万能测齿仪(图4─2)上测量公法线,按图4―6d,调整测量装置,两测头1和2的工作平面间距离即公法线长度,并处于被夹齿轮的对称位置。
表4―2测量公法线长度量仪的计量指标
4950四、操作步骤1. 根据齿轮的α、m、z、x值,用公式或查表4―3确定跨齿数k及公法线公称值Wo对于公法线指示卡规及万能测齿仪,首先必须按W值组合量块。将量块组放到量仪的平面测头之间,调整测头与量块接触,将指针预压圈后对零。对于公法线千分尺和指示千分尺,如已用标准量块校准过,不必再用W量块组校准。2. 将量仪的两测头伸入齿槽,夹住齿侧测量公法线。让齿轮不动,左右摆动量仪,手感测头夹紧齿侧,从千分尺的标尺上读数,此数即为实际公法线长度;或者按指示表上指针转到最小值处(转折点)读数,此数乃公法线长度的实际偏差。3.沿齿轮一周,测量各个实际公法线长度Wi,从其中找出Wmax和Wmin按下式计算:公法线长度变动ΔFw=Wmax-Wmin公法线平均长度偏差?Fw??Wi?wi?1z跨齿数k及公法线公称长度W求法举例如下。例如某直齿圆柱齿的基本参数为:m=3,z=28,α=20°,x=0,则根据表4―3,查出:(1)跨齿数k=4;(2) 当m=1时,其W=10.725故m=3时,其w=3×10.725=32.1754.根据齿轮的技术要求,查出公法线长度变动公差Fw,齿厚上偏差ESS和齿厚下偏差ESI,按下式计算公法线平均长度的上偏差Ews和下偏差Ewi(当α=20°)。Ews=ESScosα-0.72Frsinα=0.94ESS-0.25FrEwi=ESScosα+0.72Frsinα=0.94ESS+0.25Fr按ΔFw≤Fw和Ewi≤ΔEw≤Ews判断合格性。表4-3直齿圆柱齿轮公法长度的公称值(α=20°,m=1,χ=0)
五、实验报告要求1. 填写实验报告表格,作出合格与否的结论。2. 根据所测齿圈径向跳动误差的数值状况,分析心轴和齿轮内孔配合不紧密的影响。51
523. 求ΔFW和ΔEW之目的有何不同?那个指标影响传动的准确性?那个指标是影响齿侧间隙的大小。4. 测量公法线时,两测量头与齿面哪个部位相切最合理?为什么? 附:实验报告表格实验5-1齿轮齿距误差测量
5253周节相对的平均值Δ=
结论:?i?1zΔfpt相对/Z1
最大的周节偏差△fptmax=
最小的周节偏差△fptmin=
最大的周节累积偏差△Fpmax=
最小的周节累积偏差△Fmin=
周节累积误差 △Fp=△Fpmax=△Fmin=
齿圈径向跳动测量
5455实验5―3齿轮公法线长度测量
5556主要参考资料
1、互换性与测量技术基础实验----------------------------东南大学范德梁编2、光滑工件尺寸的检验标准分析--------------------------检验国际工作组编著3、有关仪器说明书
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