互换性实验指导书定稿修改.docx

《互换性与测量技术基础》
实验指导书
杨旭东，喻丽华编写
适用专业：机械工程类本科专业
贵州大学
二OO七年八月
前 言
在“设计、制造、测量”三大环节中，测量占有极其重要的地位，测量是检查、判定机械产品的几何精度是否达到设计和使用要求的最有效手段。测量技术的基本任务是保证产品质量，防止废品产生，降低成本，实现互换性。通过测量技术实验，要求达到以下主要目的：
1、 了解有关测量技术的知识，学会控制产品质量的基本方法，加强对机械制造的质量观念；
2、 基本掌握典型零件的测量方法；
3、 了解机械制造中常用计量器具的构造原理和一般保养方法；
4、 掌握计量器具的选用原则及常用计量器具的使用方法；
5、 了解测量结果的处理方法，并学会作精度分析，从而掌握提高测量精度的途径。
轴径；2.万能测长仪测量孔径；3.形位误差测量；4.齿轮误差测量；5.基于图像处理万能工具显微镜的零件测量及设计。
学 生 实 验 守 则
1、测量技术实验室相当于工厂的中心计量室，主要是常用量具和光学仪器，要求恒温、恒湿、防尘、防震。进入实验室后不能乱动仪器，不得高声喧哗，严禁吸烟、吐痰、丢垃圾。
2、实验前学生必须认真预习实验指导书，明确实验目的，了解实验原理和方法。
3、进入实验室后要注意听指导教师讲解示范，并经许可后才能进行实验操作。
4、实验时应保持良好的秩序，以严肃认真的科学态度进行实验，实验过程中注意独立思考，细心观察，对出现的问题进行认真分析并查出其原因。
5、实验时应按操作规程进行，否则不能得到要求的测量结果，而且还有可能损坏仪另外，仪器上的镜头不能用手或布擦，仪器上上防锈油的地方不能用手接触。
6、实验时如遇仪器发生故障，应立即报告指导教师。
7、实验报告是实验成绩的评分依据，必须认真填写实验报告、处理实验数据。三分之一实验未参加或实验成绩不及格均不能参加理论课考试。
目 录
实验一立式光学计测量轴径1
立式光学计测量轴径实验报告4
实验二万能测长仪测量孔径6
万能测长仪测量孔径实验报告10
实验三形位误差测量12
实验部分一：直线度误差的测量12
直线度误差的测量实验报告16
实验部分二：主轴的位置误差的测量19
主轴的位置误差的测量实验报告21
实验四齿轮误差测量23
实验部分一：齿厚测量23
齿厚偏差测量实验报告25
实验部分二：齿轮公法线平均长度偏差及公法线长度变动测量27
齿轮公法线平均长度偏差及公法线长度变动测量实验报告29
实验五基于图像处理万能工具显微镜的零件测量及设计31
基于图像处理万能工具显微镜的零件测量及设计实验报告34
实验学时：2学时
实验类型：验证
实验要求：必修
一、实验目的
1、了解立式光学计的测量原理和操作方法；
2、用立式光学计按相对法根据测量部位图测量轴的直径，并判断其合格性。
利用光学杠杠放大原理将读数精确到微米进行比较测量轴的直径，并按轴的验收极限判断其合格性。
四、实验组织运行要求
以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
JD3型投影立式光学计、JDG-1型立式光学计、（4等）
JD3型投影光学计管的示值误差在±60μm范围内为±μm
图1－2立式光学计光学系统统图
1.底座；2.立柱；3.支臂；4.光管；5.测头提升杠杆； 6.工作台调整螺钉；7.支臂上下调节螺母；8.紧固螺钉； 9.光管上下微调手轮；10.光管紧固螺钉；11.工作台

图1－1 立式光学计外形图
图1－3测量部位图图

±100格的刻线，此处刻线作为目标，位于物镜2的焦平面上。由刻度尺9发出的光线经棱镜3后转折90度，透过物镜2成为平行光线，射向平面反射镜，平行光线被反射回来，重新透过物镜2，再经棱镜3汇聚于分划板4的另一半上，此处有一指示线8。当测量杆5上下移动时，推动平面反射镜１产生摆动，于是刻度尺9的像相对于指示线产生了移动，移动量可通过目镜10进行读数（投影立式光学计可通过读数放大镜直接读数）。
六、实验步骤
1、核对仪器精度与被测工件精度是否适应。
2、选择并安装测量头：根据被测零件表面的几何形状来选择测量头，使测量头与被测表面尽量满足点接触。测量头有：球形、平面和刃形三种。测量平面或圆柱面零件时选用球形测头；测量小于10㎜的圆柱面用刃形测头；测量球面用平面测头，实验前测量头已由指导教师选择并安装调试好。
3、根据被测轴的基本尺寸、公差等级及基本偏差查表确定被测轴径的上下极限偏差；再根据被测轴的基本尺寸及公差等级查表得出安全裕度A。
按内缩方式求被测轴径的验收极限:
d上验收极限＝ dmax- A
d下验收极限＝ dmin + A
4、按被测轴径的基本尺寸组合量块，量块的研合方法为：将两块测量表面之一端迭和，然后用手指向下加以压力，并使它们沿其长边方向移动而重合。
5、仪器调零位
①接通电源启动照明器，并缓慢地拨动测头提升杠杆5，使从读数放大镜（或目镜）中能看到标尺影像，若影像不清楚可旋动目镜视度环。将组合好的量块组的下测量面置于工作台11中央，并使测量头12对准上测量面中央。
②松开光管紧固螺钉，旋转光管上下微动手轮使光管上升至最高位置。用手扶住支臂，旋动支臂上下调节螺母7使光管下降至测量头与量块接近而不接触，锁紧8。
③调节微调手轮9使测头与量块接触，使目镜标尺0刻度与虚线大致重合，锁紧10，调节调零螺钉，对零。
④按动测头提升杠杆2～3次，检查示值稳定性。
6、测量轴径实际偏差
提升杠杆，取下量块，放入被测件，注意测量时来回移动工件，记下标尺读数的最大值（转折点），即为轴径实际偏差。按测量部位图1－3共测定12个点，读数值（轴径实际偏差）与基本尺寸之代数和即为轴的实测轴径。
7、按轴径验收极限判断其合格性。
七、思考题
学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验内容

实验原理

实验步骤

实验条件
仪器名称
分度值
（mm）
测量范围（mm）
示值范围
（mm）
示值误差
（mm）
测量方法

被测轴基本尺寸及极限偏差（mm）
安全裕度A
（μm）
验收极限（mm）
所用量块
上验收极限
下验收极限
等或级
尺寸（mm）

实验条件
尺寸公差带图
测量部位图

实验数据
测量位置
实际偏差（μm）
实际直径（mm）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
测量方向
A－A＇

B－B＇

A＇－A

B＇－B

实验
总结

指导教师意见
签名： 年 月 日
实验学时：2学时
实验类型：验证
实验要求：必修
一、实验目的
1、了解万能测长仪的用途及测量原理；
2、掌握用万能测长仪测量孔径的方法；
用万能测长仪按相对法根据测量部位图测量孔径，并判断其合格性。
利用阿贝原理将读数精确到微米进行比较测量孔的直径，并按孔的验收极限和圆度公差判断其合格性。
四、实验组织运行要求
以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
JD25-C数据处理万能测长仪、万能测长仪、被测孔（φ50H6、φ55H6）、环规（其尺寸直接读出）
万能测长仪万能测长仪的主要组成见外形图2－1。
万能测长仪的主要技术指标：
mm）直接测量：0～100 电眼装置测量：1～20
外尺寸测量：0～500 内尺寸测量：10～200
仪器最大不确定度：
测外尺寸：±（1＋L/100）μm 测内尺寸：±（1.5＋L/100）μm
1.测微目镜；2.测量轴固定螺钉；3.测量轴；4.工作台水平转动手柄；5.工作台；6.工作台升降手轮；7.工作台横向移动手轮；8、9.
图2－1万能测长仪外形图

万能测长仪的主要技术指标：
1μm
mm）内尺寸
绝对测量：0～100 小测钩：10～400；大测钩：30～370
相对测量：0～670 电测测钩：1～20；万能测钩：14～112
m 内尺寸测量：＜1μm
测量原理：在测量过程中，镶有一条光栅尺（精密刻度尺）的测量轴随被测尺寸的大小在测量轴承座内作相对滑动，当测头接触被测部分后测量轴就停止滑动。其值可从显示器（或进行读数。
六、实验步骤
1、根据被测孔的基本尺寸、公差等级及基本偏差查表确定被测孔径的上下极限偏差；再根据被测轴的基本尺寸及公差等级查表得出圆度公差和安全裕度A。
按内缩方式求被测孔径的验收极限:D上验收极限＝ Dmax– AD下验收极限＝ Dmin + A
2、接通电源，分别打开信号转接器开关、计算机主机及显示器开关。
3、双击万能测长仪测量软件图标，根据仪器提示拉动测量主轴等待仪器过零位后，点击“主显示窗”图标，即可出现测量界面。（以上操作由指导教师完成）
4、点击“双钩法测量”图标，输入标准环规实际尺寸。
5、松开位于手轮中心之紧固钉，转动手轮（同时松开两侧之限位螺钉）使工作台下降到较低位置。然后在工作台上安好标准环（应使标线的直径方向与尾管大致在同一垂直面上，螺钉压板是旋后一个螺钉来夹紧）。
6、上升工作台，使两测钩伸入标准环内，再将手轮的紧固钉拧紧。
7、将重垂线挂在内测张力索夹头上，左手扶稳测量主轴后端摈紧螺母，右手松开测量主轴锁紧螺钉，并使测量轴上的测钩内测头缓慢地与标准环接触（注意切勿使测头碰击标准环）。
8、找准标准环的直径位置：缓慢地转手轮使工作台前后移动，同时观察显示屏上读数的变化情况，刚好至最大读数（转折点）时即行停止（图2－2中的最大值）。在此位置上，松开紧固螺钉扳动手柄摆动工作台刚好至最小读数（转折点）时即行停止（图2－2中的最小值）此处即为标准环正确的直径位置，按下“置零”按钮，使读数值清零（即使环规的对正值为零）。在数据采集区按下鼠标左键采集数据。
9、用手扶稳测量轴，使测量轴右移一距离后再将螺钉固紧（注意：切记不能动尾管，否则比较测量就无基准），稍下降工作台，松开压紧螺钉，取下标准环，换上被测件，按上面同样的测量方法测出被测孔径，并采集数据。
10、沿被测孔径的轴线方向测三个截面。每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次，其测量部位如图2－3所示。
11、点击“双钩法测量”图标，分别选择测量次数1、2、3、4、5、6并按下“计算”按钮，即可通过软件计算出被测孔的6个直径值。
12、计算被测孔圆度误差：max
其中：,,
13、按被测孔的验收极限及圆度公差，判断被测孔的合格性。

图2－2找正确孔径位置图图2－3测量部位图
1、按通电源，调节目镜视度环，使视场内各刻线尺成像清晰。
2、参看图2－1，松开位于手轮6中心之紧固钉12，转动手轮6（同时松开两侧之限位螺钉）使工作台5下降到较低位置。然后在工作台上安好标准环（应使标线的直径方向与尾管大致在同一垂直面上，螺钉压板是旋后一个螺钉来夹紧）。
3、上升工作台，使两测钩伸入标准环内，再将手轮6的紧固钉12拧紧。
4、用手扶稳测量轴3，挂上重锤，并使测量轴上的测钩内测头缓慢地与标准环接触（注意：切勿使测头碰击标准环）。
5、找准标准环的直径位置：缓慢地转手轮7使工作台前后移动，同时观察毫米刻线的移动情况，刚好至最大转折点时即行停止（图2－2中的最大值）。在此位置上，松开紧固螺钉9扳动手柄8摆动工作台刚好至最小转折点时即行停止（图2－2中的最小值）此处即为标准环正确的直径位置，即可记下读数结果（即为环规的对正值）。
6、用手扶稳测量轴，松开螺钉2，使测量轴右移一距离后再将螺钉2固紧（注意：切记不能动尾管，否则比较测量就无基准），稍下降工作台，松开压紧螺钉，取下标准环，换上被测件，按上面同样的测量方法测出被测孔径记下读数，（即为读数值）
被测孔径尺寸=读数值-对正值+标准环公称尺寸
7、沿被测孔径的轴线方向测三个截面。每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次，其测量部位如图2－3所示。
8、计算被测孔圆度误差（方法同上）。
9、按被测孔的验收极限及圆度公差，判断被测孔的合格性。
七、思考题
1、什么是阿贝原则？
2、万能测长仪的工作台共有几种运动？其作用如何？
3、什么叫圆度误差？其误差值如何确定？
学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验内容

实验原理

实验步骤

实验条件
仪器名称
分度值（mm）
内尺寸测量范围（mm）
测量方法
基准件名称

被测孔基本尺寸及
极限偏差（mm）
安全裕度A
（μm）
验收极限（mm）
圆度公差to
（μm）
上验收极限
下验收极限

实验条件
尺寸公差带图
测量部位图

实验数据
基准件尺寸（mm）

基准件对正值（mm）

测量
断面
读数值（mm）
测量结果（实测孔径）（mm）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
A－A＇

B－B＇

圆度误差fo（μm）

实验
总结

指导教师意见
签名： 年 月 日
实验学时：2
实验类型：验证
实验要求：必修
实验部分一：直线度误差的测量
一、实验目的
1、了解光学自准直仪的原理、结构及操作方法；
2、掌握直线度误差的测量与数据处理方法。
用光学自准直仪测量直线度误差。
利用最小区域法评定直线度误差。根据形状误差评定中的最小条件，分别作两条平行直线和将误差折线包容，并使两平行直线之间的坐标距离(平行于y方向的距离)为最小。
四、实验组织运行要求
以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
光学自准直仪一台，被测导轨一件（t－=12μm)。
光学自准直仪主要技术指标：
分度值：1秒示值范围：±500秒；
测量范围：5米反射镜座桥板跨距：100mm
光学自准直仪的光学原理如图3-1所示。由光源14发出的光线经滤光片13、十字分划板12、立方棱镜11、反射镜4和15，到达物镜3，形成平行光束，投射到桥板2上的平面反射镜1上。若平面反射镜与光轴垂直，则反射光循原路依次经物镜3、反射镜15和4，返回至立方棱镜ll。经立方棱镜反射后，在数字分划板8和可动分划板6之间成像。此时，目镜7的视场中可观察到十字分划板[图3-1(b)]、数字分划板[图3-1(c)]以及可动分划板[图3-1(d)]三者的重叠图像，且可使可动分划板上的指标线与“十”字影像中心重合，并正对着数字分划板的10格处，测微读数鼓轮5对零[图3-1(e)]。若桥板与被测实际直线的两接触点相对于光轴的距离存在差异，则反射镜1的表面与光轴不再垂直，出现倾角α，这时反射光轴与入射光轴成2α角度，使“十”字影像偏离数字分划板的中心[图3-1(f)]。转动测微读数鼓轮5，使可动分划板上的指标线与“十”字影像中心重合，根据指标线在数字分划板上的位置以及测微读数鼓轮上的刻度。即可确定测量读数。显然，这样获得的每个读数仅反映桥板两接触点相对于光轴的高度差C，而被测表面的直线度误差，还需通过逐点连锁测量及数据处理才能获得。
光学自准直仪的可测长度范围为0-5m；其读数目镜的示值范围为±500”；测微读数鼓轮的分度值为l”(相当于i＝5mm／m)。
若桥板跨距为100mm，则仪器的实际分度值：i’＝5mm／m×=0.5μm；若桥板跨距为180mm，则仪器的实际分度值：i’＝5mm／m×m。

图3－1光学自准直仪结构图

六、实验步骤
1、将自准直仪放在靠近导轨一端的支架上，接通电源。调整仪器目镜焦距、使目镜视场中的指标线与数字分划板的刻线均为最清晰。
2、将导轨的全长分成长度相等的若干小段，然后将桥板安置在导轨上，并使反射镜面面向自准直仪的平行光管。
3、分别将桥板移至导轨两端，调整光学自准直仪的位置，使‘十”字影像均能清晰地进入目镜视场。调好后就不得再移动仪器。
4、从导轨的一端开始，依次按桥板跨距前后衔接地移动桥板。在每一个测量位置上，转动测微读数鼓轮5，使指标线位于‘十”字影像的中心，并记录下该位置的读数值（以第1点第一次测量的读数值作为参考值记录各点的相对值）。注意应在导轨上进行顺测和逆测完成两次测量。
1、计算各测量位置两次相对读数的平均值，并求其累加值。
2、在坐标纸上，用横坐标x表示测点序号，用纵坐标y表示各测点的累加值作出误差折线。根据形状误差评定中的最小条件，分别作两条平行直线L1和L2将误差折线包容，并使两平行直线之间的坐标距离(平行于y方向的距离)为最小。例如，对图3-2（a）所示的误差折线，可先作一条下包容线L1(因为误差折线上各点相对于L1的坐标距离符合低—高—低准则)，然后过最高点作L1的平行线，获得上包容线L2；对图3-2(b)所示的误差折线，可先作一条上包容线L2(因为误差折线上各点相对于L2的坐标距离符合高—低—高准则)，然后过最低点作L2的平行线，获得下包容线L1。
4、确定两平行直线L1与L2之间的坐标距离，并将其与实际分度值i'相乘，其乘积即为所求的直线度误差值。
图3－2 直线度误差评定准则则

例3－1：用光学自准直仪测量导轨的直线度误差，其读数如表3－1所列，桥板跨距L＝180mm，求直线度误差值。
解法一：按测点序号和直线度累加值描点作误差折线图，如图3－3（a）所示，两条包容线之间的纵坐标距离d=7.5（格值），i’=/m×，故直线度误差f=7.5×i’=(7.5×0.9)μm=6.75μm.
这种解法由于采用直线度累加值描点，当每次测量的读数较大或测点较多时，最后一个累加值势必很大。这样，作图的比例就要取大，从而降低了作图的精度。为了解决这一问题，可采用另一种作图方法。
表3－1 直线度误差测量数据处理
反射镜位置

0～180
180～360
360～540
540～720
720～900
900～1080
1080～1260
1260～1440
测点序号i
0
1
2
3
4
5
6
7
8
读数/格

＋5
＋10

＋4
＋6
＋4

＋12
直接累加值/格
0
＋5
＋15

＋44
＋56
相对值/格
0
0
＋5

－1
＋1
－1

＋7
相对累加值/格
0
0
＋5

＋9
＋16
解法二：将读数行中的每一个读数分别减去第一个位置的读数＋5，得到相对值，然后再将相对值累加。按测点序号和相对累加值描点作误差折线图如图3－3（b）所示。两条包容线之间的纵
图3－3 直线度误差折线

八、思考题
1、评定直线度误差时，为什么取两条包容线之间的坐标距离？能否取包容线之间的垂直距离？
2、导轨的分段数如何选定？是多好还是少好？
学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验内容

实验原理

实验步骤

实验条件
仪器名称：
分度值： 秒 示值范围： 秒
仪器测量范围（被测长度）： 米，桥板跨距：L＝ mm
仪器实际分度值： 微米
被测工件名称： ，直线度公差： 微米

实验数据
反射镜位置
测点序号i
各点读数相对值（格）
平均值（格）
累加值（格）
第一次
第二次

0

0～200
1

100～200
2

200～300
3

300～400
4

400～500
5

500～600
6

计算直线度误差：

实验
总结

指导教师意见
签名： 年 月 日
实验部分二：主轴的位置误差的测量
一、实验目的
1、了解有关位置公差的实际含义；
2、学会用普通测量器具测量轴类零件的有关位置误差
学会用普通测量器具测量轴类零件的有关位置误差。
三、实验组织运行要求
以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
四、实验条件
测量器具:检验平板、固定和可调V形块、检验芯棒、莫氏锥度规、千分表及磁性表座。
A
B
2
1
3

图3－4被测量主轴零件
被测量主轴零件公差要求：
1、Φ35k5①对Φ55k5和Φ35k5公共基准A-B的同轴度公差为Φ
2、头部后端面②对Φ55k5的端面圆跳动公差为
3、锥孔中心③对Φ35k5和Φ55k5公共基准A-B的径向圆跳动公差为
五、实验原理、方法和步骤
1、定位基准的选择：选择主轴的安装基准作为定位基准。
2、Φ35k5对Φ35k5和Φ55k5公共轴线的同轴度的测量：如图3－5所示，把主轴以Φ35k5和Φ55k5公共轴线为基准放在两个V型块上，在左端用一小钢球作为轴向支承防止轴向窜动。将检验芯棒插入主轴锥孔中，调节可调V型块高度使指示表在检验芯棒两端大致等高（10μm以内）从而使公共基准轴线大致与平板平行。取下芯棒后将千分表移至Φ35k5处，使千分表与其母线最高点接触，使表压缩2转，固定表座，用手慢慢旋转零件一转并记下其径向跳动量，这样测量三个轴剖面，取最大的径向跳动量作为被测表面的同轴度误差。此法是用测量径向跳动的方法来测量同轴度，其要求是当基准面和被测面的几何形状误差较小时才行。
可调V型块
钢球
千分表
固定V型块
检验芯棒

图3－5
3、头部后端面对Φ55k5轴线的端面圆跳动的测量：如图3－6所示，将千分表移到主轴头部后端面使千分表测头与被测后端面接触，使表压缩2转，用手慢慢旋转零件一转，必须注意左端小钢球始终要与主轴接触，不得产生轴向窜动，千分表上的最大最小读数之差就是端面圆跳动。

图3－6
4、锥孔中心对Φ35k5和Φ55k5公共轴线的径向圆跳动的测量：如图3－7所示，将检验芯棒插入主轴锥孔中，这时芯棒中心就体现了锥孔中心，调节V型块高度使指示表在检验芯棒两端大致等高（10μm以内）从而使公共基准轴线大致与平板平行。将千分表移到主轴头部，使千分表测头与芯棒的上母线接触，使表压缩2转，用手慢慢旋转零件一转，千分表上的最大最小读数之差就是锥孔中心对Φ35k5和Φ55k5公共轴线的径向圆跳动。

图3－7
六、思考题
1、径向圆跳动误差与圆度误差和同轴度误差有何区别与联系?
2、端面圆跳动误差与端面的平面度误差和端面对轴线的垂直度误差有何区别与联系？
学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验内容

实验原理

实验步骤

实验条件

1、Φ35k5①对Φ55k5和Φ35k5公共基准A-B的同轴度公差为:
2、头部后端面②对Φ55k5的端面圆跳动公差为:
3、锥孔中心③对Φ35k5和Φ55k5公共基准A-B的径向圆跳动公差为:
请画出公差标注简图：

实验数据
1、Φ35k5①对Φ55k5和Φ35k5公共基准A-B的同轴度误差为:
2、头部后端面②对Φ55k5的端面圆跳动误差为:
3、锥孔中心③对Φ35k5和Φ55k5公共基准A-B的径向圆跳动误差为:

实验
总结

指导教师意见
签名： 年 月 日
实验学时：2学时
实验类型：验证
实验要求：必修
实验部分一：齿厚测量
一、实验目的
将垂直游标尺定在分度圆弦齿高上，水平游标尺即可量出分度圆弦齿厚。
四、实验组织运行要求
以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
α=20°，公差标注9－8－8FJ，Ess＝－80μm，Esi＝－200μm
六、实验步骤
判断所测项目是否满足合格条件？并作出结论。七、思考题
2、齿厚的测量精度与哪些因素有关？
学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验内容

实验原理

实验步骤

实验条件
仪器名称
分度值（mm）
测量范围（mm）

被测齿轮
模数m

齿数z
齿形角α
公差标注
齿厚极限偏差（μm）
Ess
Esi

实验条件
被测齿轮公称齿厚（S）和弦齿高（h）计算：
mm

= mm

实验数据
被测齿序号
测得齿厚（mm）
齿厚偏差△Es（μm）
1

2

3

4

实验
总结

指导教师意见
签名： 年 月 日
实验部分二：齿轮公法线平均长度偏差及公法线长度变动测量
一、实验目的
1、掌握公法线长度测量的基本方法；
2、加深理解公法线平均长度偏差Ew及公法线长度变动Fw两项指标的意义。
用公法线千分尺测量齿轮的公法线，并根据公法线平均长度偏差及公法线长度变动两项指标判断其合格性。
利用公法线千分尺的两平行平面与齿轮两非同名齿廓相切，通过测量出两切点的距离即为齿轮的公法线。
四、实验组织运行要求
以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
α=20°，ζ＝0，公差标注9－8－8FJ，
Ess＝－100μm，Esi＝－250μm，Fr=100μm，Fw=56μm
EwEwFwFw=六、实验步骤
1、根据被测齿轮模数m，齿数z按公式计算出公法线公称长度W和测量时的跨测齿数n值。
当α=20°，ζ=0时
（n取成正整数）2、按计算出的W值选取测量器具（按器具的测量范围）,并校准零位。
3、将公法线千分尺按跨测齿数，置于齿廓齿高中部相切，沿齿轮圆周6等分测出公法线实际值，并计算出平均值，公法线实际长度的平均值与其公称长度之差即是公法线平均长度偏差。
注意：为保证测量结果准确，测量时应轻轻摆动千分尺，取最小读数值，要正确使棘轮机构，以控制测量力。4、沿同一齿轮一周测得的所有公法线中的最大与最小值（或取上面6次测得的实际值中的最大值与最小值）之差即为公法线长度变动。
5、按下式计算出公法线平均长度上下偏差
上偏差Ews=EssCosαα，下偏差Ewi=EsiCosαinα
式中：Ess――齿厚上偏差；α――齿形角；Esi――齿厚下偏差；Fr――齿圈径向跳动公差
6、判断所测项目是否满足合格条件？并作出结论。
合格条件为：Ewi≤Ew≤Ews ；Fw≤Fw
七、思考题
1、在评定齿轮传递运动准确性时，测量公法线长度变动量够不够？还应测量哪几项与它配合？
2、测量公法线长度偏差为什么须取平均值？
学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验内容

实验原理

实验步骤

实验条件
仪器名称
分度值（mm）
测量范围（mm）

被测齿轮
模数m
齿数z
齿形角α
变位系数ζ
公差标注

实验条件
跨测齿数
＝
公法线平均
长度

＝ mm
公法线平均长度
上偏差

＝μm
公法线平均长度
下偏差

＝μm
公法线长度变动
公差
μm
实验数据

被测齿序号
（均布测量）
1
2
3
4
5
6
实测公法线长度（mm）

公法线平均公称
长度
= mm
公法线平均
长度偏差
= μm
公法线长度
变动
μm
实验
总结

指导教师意见
签名： 年 月 日
实验学时：2学时
实验类型：综合
实验要求：必修
一、实验目的
1、了解
2、掌握用图像处理测量法测量零件的方法；
3、加深“尺寸公差、极限偏差及形位公差”的理解的方法；
4、初步了解“逆向工程”的含义用图像处理万能工具显微镜根据图像处理测量法测量二维零件的几何参数，并将测量所得零件图在AUTOCAD软件中进行再设计并最终形成测绘零件的零件图。知识点：图像处理测量法、万能工具显微镜、逆向工程、AUTOCAD制图软件。
通过摄像机将零件的外形成像在显示器上，利用仪器上的元素采集功能，采集零件上各元素（直线、圆、圆弧），将测量结果与AUTOCAD软件进行通讯，形成测绘CAD图形，利用CAD软件，对测绘图进行修改、尺寸标注并最终生成零件图。
逆向工程：指从实物上采集大量的三维（本实验是二维）坐标点，并由此建立该物体的几何模型，进而开发出同类产品的先进技术。逆向工程与一般的设计制造过程相反，是先有实物后有模型。本实验利用图像处理万能工具显微镜对零件进行测绘并生成CAD图形，在此基础上可进行再设计从而实现二维逆向工程。
四、实验组织运行要求
以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
JX13C图像处理万能工具显微镜、标准模板、螺纹工件等。
JX13C图像处理万能工具显微镜是一种配有功能强大的图像处理二维测量软件，能完成各种复杂的测量工作的计量仪器。利用软件可以实现坐标点或图像采集并将其处理形成直线、圆、圆弧等元素，进一步可以求取各元素的位置、角度和形状误差以及各元素的距离、交点等相关要素。测量结果可与AUTOCAD软件进行通讯，为计算机辅助设计提供准确的测绘图形。
1.底座；2.横向托架；3.地脚螺钉；4.工作台X坐标推拉锁紧钮；5.船形工作台；6.顶针杆；7.顶针锁紧手柄；8.顶针座锁紧手柄；9.顶针座；10.显微镜立臂倾斜调节手轮与激光红点找正测量部位切换按钮；18.亮度旋钮；19.电器箱开关；20.
图5－1图像处理万能工具显微镜外形图

图像处理万能工具显微镜的主要技术指标：
坐标测量行程（mm）： X坐标：200 Y坐标：100
X、Y坐标测量分辨率：
X、Y坐标值准确度： （1＋L/100）μm
CCD摄像头： 1/2英寸黑白CCD象素数795×596
基本结构：仪器主机有一个坚固的底座1，船形工作台5用于承载被测件，并可沿X坐标在底座上运动，横向托架2上载着用于采集被测工件图像的主显微镜26，并可沿Y坐标在底座上运动，二者上均装有快速移动和微动机构，并具有光栅测量装置，它们构成了一个完美的二维坐标测量系统。
测量原理：从光源射出的光，通过位于底座内部的聚光镜，可变光栏，经反射镜反射垂直向上，再通过聚光镜形成远心光束，照明位于工作台玻璃或顶在顶针架上的被测件。由主显微镜物镜将工件放大了的轮廓图像成在摄像机的CCD面阵上。图像被转换成视频信号送到计算机内的图像捕捉卡。软件对采集到的图像及其当前仪器X、Y光栅坐标测量系统的坐标值进行处理，确定被采集的点、线、弧、圆各元素的尺寸和位置，并运用二维解析几何的数学模型求解各元素的形状和相互关系，最后输出计算结果。
六、实验步骤
1、依次接通电器箱、信号转接器、计算机主机、显示器、打印机开关。
2、双击测量软件图标，松开工作台X坐标推拉锁紧钮4，快速X方向拉动工作台，使仪器X坐标过零位，同样松开工作台Y坐标推拉锁紧钮20，快速Y方向拉动工作台，使仪器Y方向过零位。
3、点击物镜焦面识别图标，调节物镜焦距，使图像清晰，点击图像最佳对比度识别图标，调节灰度旋钮，获得图像最佳对比度（以上操作由实验指导教师完成）。
4、点击采集工具中的“米字线”测量方式图标（同样也可采用其它的测量方式）。
5、，
6、按测量方案完成整个零件的元素采集工作。
7、点击输出到AUTOCAD工具按钮，将测绘图形导入AUTOCAD中。
8、在AUTOCAD中进行测绘图形的修改、设计及标注尺寸，并生成零件图。
七、思考题
学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验内容

实验原理

实验步骤

实验条件
仪器名称
坐标测量行程（mm）
X、Y坐标测量
分辨率（mm）
X坐标
X坐标

CCD摄像头象素数
采样方式
直线上采集点数
圆上采集点数

实验数据
测试报告及零件CAD图

实验
总结

指导教师意见
签名： 年 月 日