《互换性与技术测量实验》
实 验 指 导 书
（2017-2018）
互换性与技术测量教研组编
机械工程学院 2017年08月
班级： 学号： 姓名：
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目 录
实验一 长度测量 ......................................... 3 实验二 实验三
表面粗糙度测量 ................................... 9 齿轮齿圈径向跳动的测量 .......................... 13
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实验一 长度测量
一、实验目的
1.了解和掌握杠杆千分尺、和立式数显光学计的测量原理、主要结构及使用方法。 2.应用上述仪器检验光滑极限量规。
3.巩固尺寸公差的概念,学会由测得数据判断零件合格性的方法。 二、仪器结构及工作原理 1.杠杆千分尺
杠杆千分尺相当于外径千分尺与杠杆式卡规组合而成，其外形如图1-1（a）所示。它的工作原理与杠杆式卡规及千分尺相同。可以用作相对测量，也可以作绝对测量。杠杆式卡规的工作原理如图1-1（b）所示。
（a） （b）
图1-1杠杆式卡规的工作原理图
当测量杆1移动时，使杠杆2转动，在杠杆的另一端装有扇形齿轮，可使小齿轮3和装牢在小齿轮轴的指针4转动，在刻度盘5上便可读出示值。为了消除传动中的空程，装有游丝6。测量力由弹簧8产生。为了防止测量面磨损和测量方便，装有退让器9。
杠杆千分尺刻度值有0.001毫米和0.002毫米两种（现在使用的是前者），表盘的示值范围±0.02毫米，测量力是500-800克，测力变化不大于100克。 2. 立式数显光学计
立式光学计又称光学比较仪，集光电、机电于一体，是我国最先进的数显式光学仪器。直接测量可以达到10毫米。测量结果可以根据需要选择工、英制在显示屏上显示，也可以在任意位置置零。当被测工件大于10毫米时，在测量前用量块（或标准件）对准零位，被测尺寸与量块尺寸的差值在屏幕上读得。
立式数显光学计对五等量块和一级精度的量块，球形和圆柱形工件得直径和不圆度，线型、板型、金属及非金属薄膜的厚度和平行度进行高精度测量。 仪器基本度量指标：
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数显最小显示值0.0001毫米 直接测量显示值范围10毫米 仪器比较测量范围0～200毫米
示值误差：0－0.2mm比较测量时： ±0.00025mm 0－10mm直接测量时： ±0.0005mm ⑴ 仪器结构：见图1-5.
图1-5 立式数显光学计结构简图
1－数字显示器 2－测量计管锁紧螺钉 3－光学计管 4－测杆
5－测帽锁紧螺钉 6－工作台 7－电源开关 8－打印键 9－公英制转换键 10－置零键 11－底座 12－调平手轮 13－测帽 14－提升器 15－信号电缆 16－
升降螺母 17－横臂锁紧螺钉 18－横臂 19－立柱 ⑵ 仪器工作原理
JDG-S2立式光学计使用的是每㎜100线的光栅，栅距为10μm.光电接收后，经过软件进行100细分后，显示当量为10μm/100=0.1μm 。JDG-S2立式光学计电器部分工作原理如图1-6所示。
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图1-6 JDG-S2立式光学计电器部分工作原理
※光电转换
①器材：100线光栅付；激光管；田字形光电接收管；
②原理：100线标尺光栅与100线指示光栅在一定栅距下进行相对移动时，会产生莫尔条纹，莫尔条纹的数量和方向与移动的距离和方向成严格的对应关系；也就是说，每移动1毫米就会产生100个黑白周期的条纹数。激光管发出的光照射在田字形光电接收管的管芯上。
田字形光电接收管的管芯光电接收管有四个芯片，成田字形排列，这四个芯片会按90°的相位差产生“全黑”→ “黑白”→ “全白”→ “白黑”→ “全黑”→ “黑白”…的变化；也就是在连续移动时四个芯片会产生相位差互为90°的正弦波信号，分别记作：sin t 、cos t 、-sin t 、-cos t；这四路信号送到前置放大器的输入进行放大。 ※前置放大器
将由光电转换送来的sin t 、cos t 、-sin t 、-cos t 四路信号将sin t 和-sin t 两路信号及cos t 和-cos t两路信号分别进行放大成信号、直流电平的sin t和cos t两路正交的正弦波信号。因为细分的需要，两路正交的正弦波信号的幅度和直流电平必需保持稳定，否则细分的误差将会很大。 ※100细分
选用的光栅是100线/mm，就是每移动1mm将会移动100个莫尔条纹周期，一个莫尔条纹周期就是一个光栅周期，即0.01mm＝10μm。而我们需要的分辨率是0.1μm，因此必需对其进行100细分，以满足分辨率为0.1μm。100细分是通过软件进行细分的。
上面说过放大器输出是幅度、直流电平的sin t和cos t两路正弦和余弦信号。在双踪示波器的X输入端接入正弦信号，而在Y输入端接入余弦信号，那么在示波器的显示屏上会出
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互换性与测量技术 实验指导书(2017-2018)
