1 《机械精度设计》课程实验
1.1 绪论
1.1.1 实验特点：
机械精度设计是根据机械的功能要求，正确地对机械零件的尺寸精度、形状和位置精度以及表面精度要求进行设计，并将它们正确地标注在零件图、装配图上。
1.1.2 实验总体要求：
由于机械精度设计实验所用到的仪器设备精密、操作过程繁琐，学生在实验中一定要仔细听教师的讲解，正确操作，否则容易对设备造成损坏。
1.2 实验项目指导
实验一用形位误差测量仪测量圆度、圆柱度、同轴度
一．实验目的
1.掌握形位误差测量仪的使用方法和软件数据处理方法。
2．学会调节仪器零位。
3．巩固圆度、圆柱度、同轴度有关的概念。
二．实验原理
过去，检测人员常采用作图法或表格法来完成其计算评定工作。
为了简化数据处理工作，实际上大都选用一些近似算法完成数据结果评定。
如何在形位误差测量中应用计算机技术来提高测量和数据处理的效率，提高测量的准确度一直都倍受机械制造企业的关注。
XW-5形位误差测量数据采集及处理系统包括了测量轴类零件的通用的XW—250形位误差测量仪及专用的JXW柴油机机体主轴承孔形位误差测量仪,又为多种普通测量仪器(如水平仪,准直仪等)提供了数据处理软件和数据采集设备。
形位误差采用的评定方法以最小区域法为主，此外还有最小二乘法等六种评定方法，并据此设计编制数据处理软件。
在圆跳动和全跳动项目中，既有按模拟基准测量跳动的软件，也有当模拟基准与设计基准的差异较大时，通过测量基准部位修正基准测量跳动的软件。
各项目的最小二乘评定法均用解析法计算（此法已较成熟）实现，直线度的两端点连线法、平面度的对角线法按国家标准的定义计算方法实现，故系统中软件设计的重点是解决最小区域评定的计算方法。
按最小区域法评定形位误差是国家标准规定的基本方法。
四．实验内容与记录
1．系统各部分的连接
2．安装测试工件和电感测微仪（需要对中）
3．多功能便携式形位数据采集器的使用
1）、开机、时间设定及复位
2）、测量仪器选定
4）、截面数设定
5）、测点数设定
6）、跨距的设定
7）、进入采集状态
8）、进行采数
9）、键入数据文件名
10）、数据文件存卡（存入IC卡）
11）、查IC卡内所存的数据文件
12）、数据文件传送
13）、清除IC卡内所存文件
4．用形位误差系统软件进行数据处理（以圆柱度(YZD_XP)数据处理说明）
1）、调用圆柱度系统：进入工作目录，双击“YZD_XP”图标，调用YZD_XP.EXE文件。
圆柱度主窗体包含两种测量方法, 即“半径法”和“分离法”。
“分离法”用于XW-250形位误差测量仪上分离导轨平行度误差测量圆柱素线直线度。
2）、运行《传送测量数据》窗体，选好串口，点击计算机窗体上“传送”键，再按采集器上的“传送”键后, 蜂鸣器连响四声，采集器显示屏黑屏，计算机屏幕显示数据文件已接收，采集器显示回到发送前的状态。
数据传送结束后，屏幕上会自动弹出“传送文件信息接受显示”窗体，显示出传送数据文件的基本信息，使用者检查后认为正确，单击〖确定〗按钮，屏幕上又弹出“原始数据保存”窗体，这时系统是同时以“.DAT”和“.%”的扩展名进行测量数据文件的保存。
3）、打开文件：
5）、点击”结果数据”，显示评定后的结果数据。
数据显示格式同“键入测量数据”窗体。
六．实验预习与思考题
1．实验预习要求：对实验操作步骤有一个大致了解，实验中仔细听老师讲解。
2．思考题：圆度、圆柱度、同轴度的定义是什么，相互之间有什么联系？
七．实验报告要求
1．明确实验目的、实验原理、实验步骤。
2. 实验结果与讨论。
实验二用电动轮廓仪测量表面粗糙度
一．实验目的
1．了解电动轮廓仪的结构并熟悉其使用方法。
2．熟悉用针描法测量表面粗糙度的原理。
3．加深对表面粗糙度的评定参数中的轮廓算术平均偏差Ra和微观不平度十点高度R´z 的理解。
二．实验原理
图1为电动轮廓仪的测量原理图。
传感器测杆上装有金刚石触针，其针尖与被测表面接
触。
当传感器在驱动箱的拖动下，沿被测表面匀速移动时，被测表面轮廓上的峰谷起伏使金刚石触针上下移动，这一微量移动使传感器内电感线圈的电感量发生变化。
经过一定的电子线路，就可以由平均表(Ra 值指示表)读出被测表面的Ra 值，也可以根据从记录器得到的被测表面记录图形加以数学计算来获得该表面的Ra 值和微观不平度十点高度R´z 值。
图2-1 电动轮廓仪测量原理图
图2-2 电动轮廓仪
A 一被测工件；l 一记录器开关；2一变速手柄；3一触针；4一传感器；5一螺钉；6一立柱；7一手轮；8一启动手柄；9一驱动箱；10一变速手柄；11一电器箱；12一旋钮；13一平均表；14一指零表；15一旋钮；16一电源开关；17一指示灯；18一选择开关；19一调零旋钮
(2)粗略估计被测表面粗糙度参数Ra 值的范围，按表3的规定，转动电器箱11上的旋钮12和15，选择垂直放大倍数和取样长度。
表1 垂直放大倍数和取样长度选择表
(2)根据粗略估计的被测表面的表面粗糙度参数Ra值范围和表1，用旋钮12选择垂直放大倍数My。
用记录器上的变速手柄2选择水平放大倍数Mx(即排纸速度)，这时要考虑便于按测量所得的记录图形进行计算。
当计算Ra值时该图形应较疏，当计算R´z值时该图形应较密。
(3)利用手轮7移动驱动箱9，使传感器4上的导头和触针3与被测表面接触，直至记录笔尖大致位于记录纸中间位置，然后用电器箱11上的调零旋钮19调整记录笔，使它处于理想位置。
打开记录器开关1，将启动手柄8转到右边“启动”位置，即开始测量。
触针3运动，则记录笔画图。
(4)若需停止记录，则将记录器开关1脱开。
若需传感器停止工作，则把启动手柄8转回到左边。
4．记录图形的数学处理
1）、轮廓算术平均偏差Ra值的计算
参看图3，在记录纸的x方向(水平方向)将记录图形按取样长度l和水平放大倍数Mx 分段，即在记录纸上截取ll=l2=l3=l4=Mxl。
在每个Mxl范围内，根据记录图形所示轮廓走向目估中线方向，确定计算时的参考轴oo´，如图4所示。
按照一个峰与相邻的一个谷的间隔内至少包含5个点的评定要求，将ox轴等分为n段，然后相应等分oo´轴，量取从oo´轴至记录图形上各点的垂直距离hi(mm)。
计算各个hi的平均值a
再按a作平行于oo´轴的中线m—m。
因此，记录轮廓上各点至中线m—m的距离Yi=hi-a。
被测表面的Ra值按下式计算
七．实验报告要求
1．明确实验目的、实验原理、实验步骤。
2. 实验结果与讨论。
体时，使用R20的球形测帽；
测量圆柱
图3-1 投影读数原理一对(32)，它装于尾座
刻度尺的修正值
六．实验预习与思考题
1．了解卧式测长仪的工作原理
2．了解轴承的公差带特点。
七．实验报告要求
1．明确实验目的、实验原理、实验步骤。
2. 实验结果与讨论。
实验四单个齿距偏差和齿距累
积总偏差测量
一．实验目的
1．了解万能测齿仪的工作原理和使用方法
图1，所示为万能测齿仪。
它是以内孔定位方式工作的。
图中件3为上顶尖，它与下顶尖一起用于
安装被测齿轮；件4为测头座及可更换测头，测量时右边测头定位，左边测头连同测头座一起微动，用于感受尺寸变化(反映齿距变化)，并由指示表5指示出来。
测量低精度齿轮时，要将仪器按图
2(a)
调整。
测量三．实验设备与器材
1．万能测齿仪 2．齿轮 3．电脑 4．打印机
四．实验内容与记录 齿轮
图4-2
台，使测头进入被测齿轮任一齿距的分度圆附近，右测头靠向右齿廓作定位用，左测头是与比较仪相连的，使其与另一齿槽的同名齿廓接触。
△，因此所有相对齿距偏差之和并不等于零。
所有相对齿距偏差之和 = 系
∆∙z ，z 为被测齿轮的齿数。
系∆ =公称齿距一作为基准
的实际齿距
计算法的数据处理步骤:
1小累加值之差，即为齿距累积总偏差p
F ∆。
其计算法示例如表7.1所示。
3、合格性判断条件
pt
pt pt f f f +≤∆≤-
p
p F F ≤∆。