《测量技术基础：课件示例》

测量技术基础课件示例测量技术是现代工业制造和工程技术的重要基础，贯穿于产品设计、制造、检验和质量控制的全过程本课程将系统介绍测量技术的基本概念、原理和应用方法，培养学生掌握精密测量的理论知识和实践技能课程概述课程性质学习目标机械类各专业的专业基础掌握技术测量的基础知识课，是连接基础理论与专与实际工作技能，培养精业应用的重要桥梁课程密测量思维和质量意识应用领域机械制造、精密工程、质量控制、航空航天、汽车制造等高技术产业第一章测量技术导论测量基本概念深入理解测量的本质、目的和在现代工业中的重要地位工业应用探讨测量技术在各个工业领域的具体应用和发展现状发展历程回顾测量学的历史发展脉络，展望未来发展趋势测量的定义比值过程确定被测量与单位量的数值关系定量表达获得具有明确数值的测量结果系统组成测量对象、标准、仪器、方法的有机结合量值传递系统国家计量基准最高准确度的测量标准社会公用标准向下传递量值的中间环节工作计量标准直接用于实际测量的标准器具测量单位质量单位时间单位千克基本单位体系秒的精确定义和应用长度单位基本单位SI米及其倍数分数系统国际单位制（）为全球科学技术交流提供了统一的计量语言基本单位与导出单位的科学定义，确保了测量结果的国际一致性SI长度单位作为几何量测量的基础，其精确定义和量值传递对工程测量具有重要意义标准化与优先数系标准化意义优先数系应用标准化是测量技术发展的重要推动力，为测量器具的设计制、、、系列优先数系为测量器具的规格选择提R5R10R20R40造、测量方法的规范应用提供了科学依据通过标准化，实供了科学的数学基础这种几何级数的构成原则，既保证了现了测量技术的规范化和国际化，促进了技术交流与合作覆盖范围的完整性，又避免了规格过于繁杂，提高了标准化程度测量方法分类直接测量法直接从测量器具读取被测量值，测量过程简单直观，精度主要取决于测量器具本身的精度等级间接测量法通过测量与被测量有确定函数关系的其他量，经计算得出被测量值，适用于难以直接测量的场合比较测量法将被测量与已知标准量进行比较，确定两者之间的差值或比值，具有较高的测量精度综合测量法测量器具选择原则精度要求根据测量精度要求选择合适等级的测量器具，遵循经济精度原则对象特性考虑被测对象的形状、尺寸、材料性质和表面状况等因素环境条件考虑温度、湿度、振动等环境因素对测量精度的影响经济效率在满足精度要求的前提下，综合考虑成本和效率因素第二章测量误差与数据处理误差基本概念深入理解误差的本质和产生机理，建立科学的误差分析思维误差分类掌握不同类型误差的特点和处理方法，提高测量精度数据处理运用统计学方法处理测量数据，获得可靠的测量结果测量误差是客观存在的，正确认识和处理误差是提高测量质量的关键通过系统学习误差理论和数据处理方法，能够科学评定测量结果的可靠性，为工程决策提供准确的数据支撑现代测量强调不确定度评定，这是误差理论的重要发展误差定义与分类绝对误差与相对误差误差分类体系绝对误差是测量值与真值的差值，直接反映测量偏离程度按照误差的性质和产生原因，可将测量误差分为系统误差、相对误差是绝对误差与真值的比值，便于不同量级测量结果随机误差和粗大误差三大类，每类误差有不同的特点和处理的比较方法•绝对误差计算公式•系统误差的规律性特征•相对误差的表达方式•随机误差的统计特性•误差符号的物理意义•粗大误差的识别判断系统误差分析仪器误差方法误差测量器具本身的制造缺陷和标定误差测量原理和测量方法不完善引起的固造成的系统偏差有误差人为误差环境误差操作者的习惯性偏差和读数错误等主温度、湿度、气压等环境条件偏离标观因素准状态的影响系统误差具有确定性和重现性特点，在相同测量条件下会重复出现通过分析系统误差的来源和规律，可以采用修正、校准等方法减小或消除其影响，从而提高测量的准确度随机误差分析正态分布原理随机误差服从正态分布规律，这是误差统计分析的理论基础通过大量重复测量，可以观察到误差分布的统计特性，为数据处理提供科学依据统计参数计算均值反映测量结果的集中趋势，标准差反映数据的离散程度这些统计参数是评定测量精度和可靠性的重要指标，也是不确定度评定的基础置信区间确定根据置信概率确定测量结果的可能范围，为工程应用提供可靠性评估不同的置信水平对应不同的置信区间，需要根据实际需要选择合适的置信概率误差传递规律直接测量误差单一量值测量中误差的基本传递关系和计算方法间接测量误差多变量函数测量中误差的复合传递规律和数学模型传递公式应用运用误差传递公式分析和计算复杂测量系统的总误差误差传递规律揭示了测量系统中各个环节误差对最终结果的影响掌握误差传递公式，能够科学分析测量精度，优化测量方案，合理分配各环节的精度要求，实现测量系统的整体优化设计测量数据处理数据记录规范有效数字处理建立完整的数据记录体掌握有效数字的确定原则系，包括测量条件、环境和运算规则，正确表达测参数、器具信息等关键信量结果的精度水平息的详细记录数据修约规则遵循国家标准的数据修约规定，确保数据处理的规范性和一致性规范的数据处理是保证测量结果科学性和可靠性的重要环节正确的数据记录、合理的有效数字处理和标准的修约方法，能够真实反映测量精度，避免虚假精度，为后续的数据分析和工程应用提供可靠基础测量结果表达最佳估计值通过统计分析确定的最可能真值不确定度计算量化表达测量结果的可信程度标准报告格式遵循国际规范的结果表达方式现代测量强调不确定度概念，这是测量质量评定的国际通用方法标准的测量结果表达包括最佳估计值、扩展不确定度、置信概率等要素，为测量结果的科学评价和国际交流提供统一的表达方式第三章长度测量基础基本概念计量标准测量器具长度测量的基本原长度计量的标准体系各种长度测量工具的理、方法和重要意义和量值传递链条结构原理和使用方法长度测量是几何量测量的基础，在机械制造中具有重要地位从最基本的线性尺寸到复杂的几何形状，长度测量技术的发展水平直接影响产品质量和制造精度掌握长度测量的基本理论和实践技能，是机械工程技术人员的基本要求长度计量标准光波长度标准基于光的波长建立的最高精度长度基准，为长度计量提供了稳定可靠的物理基础量块系统量块作为长度传递的重要标准器，具有极高的尺寸精度和形状精度，是精密测量的基础维护保养量块的正确使用、保存和维护是保证其精度稳定性的关键环节长度计量标准体系确保了全球长度测量的一致性从光波长基准到量块标准器的传递链条，建立了完整的长度计量体系量块作为实用的长度标准器，在工业测量中发挥着重要作用游标卡尺结构与原理使用技巧游标卡尺采用主尺和游标尺的巧妙组合，利用游标原理实现正确的使用方法是保证测量精度的前提包括正确的握持方高精度读数主尺提供整数部分，游标尺提供小数部分，两式、适当的测量力、准确的读数方法等同时要注意温度影者配合可达到或的测量精度响、磨损检查等使用注意事项

0.02mm

0.01mm•主尺与游标尺的刻度关系•外径、内径、深度测量方法•游标原理的数学基础•读数方法和技巧•精度等级与应用范围•常见使用错误及避免方法千分尺工作原理千分尺利用螺旋副的精密螺纹实现微小位移的放大显示，螺距为

0.5mm，圆周分为50格，每格代表

0.01mm结构组成主要由固定套筒、活动套筒、螺杆、测砧等部件组成，通过棘轮装置控制测量压力，保证测量结果的一致性读数方法读数由主刻度线（

0.5mm）和副刻度线（

0.01mm）组成，需要仔细观察两个刻度的对齐情况，确保读数准确维护要点使用后应清洁干净，存放时测量面要分开，定期检查零位和精度，避免碰撞和过度用力百分表1mm

0.01mm长针一圈最小分度表盘一圈对应1mm位移量表盘最小格值精度100表盘格数圆周均匀分布的刻度数百分表通过精密的齿轮传动系统将微小的直线位移转换为指针的角位移，实现位移的放大显示长针每转一圈代表1mm的位移，圆周分为100格，每格为

0.01mm转数指针记录长针的转数，避免读数混乱百分表广泛应用于形状误差检测、位置误差测量、机床调整等场合其优点是测量范围大、精度高、读数直观，特别适合于比较测量和动态测量使用时需要注意表的安装稳定性和测量方向的一致性内径百分表结构特点专用于内径测量的特殊结构设计测量原理通过可调测头实现不同孔径的精确测量读数方法结合标准环规进行零位校准和读数应用场景适用于各种内径、内槽的精密测量内径百分表是专门用于测量内径的精密量具，通过可更换的测头适应不同的测量范围其测量精度可达

0.01mm，广泛应用于轴承孔、气缸孔等精密孔径的测量使用前需要用标准环规进行校零，测量时要保证测头与孔轴线垂直杠杆百分表杠杆机构传动系统利用杠杆原理放大微小位移，提高测精密齿轮传动将杠杆位移转换为指针量灵敏度和精度角位移测量应用维护保养适用于狭窄空间和复杂形状的精密测定期润滑、避免冲击、保持清洁干燥量杠杆百分表具有测量力小、灵敏度高的特点，特别适合于薄壁零件和软质材料的测量其杠杆机构使得测量头可以在较小的空间内工作，测量精度通常为或，在精密机械加工和质量检测中应用广泛

0.01mm

0.002mm第四章互换性基础互换性概念标准化作用深入理解互换性的本质内涵和标准化是实现互换性的技术基在现代制造业中的重要作用础和组织保障测量要求互换性对测量技术提出的精度和可靠性要求互换性是现代大规模工业生产的基础，它使得零部件可以在不同的制造厂家之间通用，大大提高了生产效率和产品质量互换性的实现需要完善的标准化体系和精密的测量技术支撑，对测量精度和一致性提出了严格要求现代制造业的发展离不开互换性原理从汽车工业的大规模生产到电子产品的模块化设计，互换性理念已经深入到各个制造领域，成为推动工业发展的重要技术基础互换性定义完全互换性零部件可以无条件随意替换使用不完全互换性需要适当调整或分组选配的互换现代制造意义3提高生产效率和产品质量的重要手段互换性是指同一规格的零部件，不经选择和修配就能相互替换使用，并能保证产品使用要求的一种特性完全互换性虽然理想，但成本较高；不完全互换性在保证使用要求的前提下，允许一定程度的选配，更符合实际生产需要互换性的实现需要严格的公差控制和精密的测量保证现代制造业通过先进的测量技术和质量控制体系，不断提高互换性水平，推动产业的标准化和规模化发展尺寸与公差基础尺寸分类体系尺寸偏差概念公称尺寸是设计时确定的理想尺寸，作为尺寸标注和公差计尺寸偏差是实际尺寸与公称尺寸的代数差，包括上偏差和下算的基准实际尺寸是通过测量获得的尺寸值，反映零件的偏差偏差的正负性反映了尺寸相对于公称值的偏离方向，实际几何特征极限尺寸规定了允许的尺寸变化范围是公差计算的基础•上偏差ES（es）的含义•公称尺寸的确定原则•下偏差EI（ei）的含义•实际尺寸的测量方法•偏差的代数运算规则•最大、最小极限尺寸尺寸偏差计算偏差公式应用尺寸偏差等于实际尺寸减去公称尺寸的代数差正偏差表示实际尺寸大于公称尺寸，负偏差表示实际尺寸小于公称尺寸掌握偏差计算是进行公差分析的基础上下偏差确定上偏差是最大极限尺寸与公称尺寸的代数差，下偏差是最小极限尺寸与公称尺寸的代数差通过上下偏差可以确定零件的尺寸变化范围和加工要求实例计算分析通过具体的计算实例，掌握各种情况下偏差的计算方法包括孔和轴的偏差计算、配合偏差的确定等实际工程问题的解决方法公差与配合间隙配合过盈配合孔的尺寸始终大于轴的尺寸轴的尺寸始终大于孔的尺寸公差定义过渡配合允许的尺寸变动范围可能产生间隙也可能产生过盈公差是允许尺寸的变动量，决定了零件的加工精度要求配合是孔与轴装配时的相互关系，根据配合性质分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三类不同的配合类型适用于不同的使用要求和工作条件配合的选择需要综合考虑使用功能、加工工艺、经济性等因素间隙配合便于装配和相对运动，过盈配合提供可靠的连接，过渡配合兼具两者特点，在精密定位中应用较多第五章光滑圆柱体结合结合特点最常见的配合形式，标准化程度高公差等级国家标准规定的精度等级体系配合选择根据使用要求选择合适的配合类型光滑圆柱体结合是机械结合中最基本、应用最广泛的形式由于其几何形状简单、加工方便、测量容易，成为标准化程度最高的配合类型从轴承装配到齿轮连接，光滑圆柱体结合在各种机械产品中都有重要应用国家标准对光滑圆柱体结合建立了完整的公差与配合体系，包括基本偏差系列、公差等级、配合制度等内容这套标准体系既保证了互换性要求，又兼顾了经济性和实用性，为机械设计和制造提供了科学依据光滑圆柱体结合特点几何特征由孔与轴构成的最常见配合形式，几何关系简单明确，易于理解和应用应用广泛轴承安装、齿轮装配、联轴器连接等各种机械结合都采用这种配合形式标准化程度3国际和国家标准对此类配合制定了完整的规范体系，实现了高度标准化光滑圆柱体结合的广泛应用源于其优越的技术特性圆柱面的几何特征使得配合关系容易控制，加工工艺相对简单，测量方法成熟可靠这种配合形式既能满足各种精度要求，又具有良好的经济性基本偏差系统孔基制系统轴基制系统以基准孔的下偏差为零建立的配合制基准孔的公差带位以基准轴的上偏差为零建立的配合制基准轴的公差带位H h置固定，通过改变轴的基本偏差实现不同的配合类型这种置固定，通过改变孔的基本偏差实现不同的配合类型适用制度便于孔的加工和检验，在实际生产中应用较多于一轴多孔的配合情况基准孔的特点和应用基准轴的特点和应用

1.H

1.h轴的基本偏差变化规律孔的基本偏差变化规律

2.

2.孔基制的优缺点分析轴基制的适用场合

3.

3.公差等级配合选择技术因素使用功能要求、工作条件、载荷特性等技术条件的综合考虑经济因素加工成本、检测费用、维护成本等经济指标的权衡分析应用实例典型配合实例的分析，为实际工程设计提供参考依据配合选择是机械设计中的重要环节，需要在满足使用功能的前提下，选择最经济合理的配合方案技术因素包括相对运动性质、载荷大小、工作环境等；经济因素涉及加工难度、检测要求、批量大小等正确的配合选择能够保证产品的使用性能，同时控制制造成本设计者需要深入了解各种配合的特点和适用条件，结合具体的工程实际，做出科学合理的选择标准中提供的推荐配合是经过大量实践验证的成熟方案第六章几何公差基本概念公差分类几何公差是控制零件几何特形状公差、方向公差、位置征的重要手段，补充了尺寸公差、跳动公差四大类别公差的不足标注方法采用国际通用的符号系统进行标注，简洁明确几何公差是现代精密制造不可缺少的技术要求随着机械产品精度要求的不断提高，仅靠尺寸公差已无法完全控制零件的几何精度几何公差从形状、方向、位置、跳动等方面对零件的几何特征提出控制要求几何公差的应用极大地提高了产品的几何精度和互换性水平在航空航天、精密机械、汽车制造等领域，几何公差已成为质量控制的重要手段掌握几何公差的理论和应用，是现代机械工程师的基本技能几何公差分类形状公差控制零件几何要素的形状误差包括直线度、平面度、圆度、圆柱度四种类型，用于限制单一要素的形状偏差方向公差控制零件几何要素的方向误差包括平行度、垂直度、倾斜度三种类型，需要建立基准来确定理论正确方向位置公差控制零件几何要素的位置误差包括同轴度、对称度、位置度等类型，用于控制要素之间的相对位置关系跳动公差控制零件绕基准轴线回转时的跳动误差包括径向跳动、端面跳动、斜向跳动等，是综合性的形位误差控制几何公差标注公差框架规范的符号、数值、基准标注基准建立基准要素的选择和基准系统的构建公差带理解公差带的形状、大小和方向确定几何公差的标注采用国际标准化的符号体系，通过公差框格清晰表达控制要求公差框格包括几何特征符号、公差数值、基准字母等要素基准系统的建立是几何公差的关键，需要根据零件的功能要求合理选择基准要素正确理解公差带的含义是应用几何公差的基础不同类型的几何公差对应不同形状的公差带，如直线度的公差带是两平行直线之间的区域，圆度的公差带是两同心圆之间的环形区域掌握公差带概念有助于正确进行几何公差的设计和检测几何公差测量形状公差测量使用直尺、平台、圆度仪等专用量具测量直线度、平面度、圆度等形状误差方向公差测量采用角度量具、正弦规、坐标测量机等设备检测平行度、垂直度、倾斜度位置公差测量运用坐标测量技术、功能量规等方法验证同轴度、对称度、位置度要求跳动公差检测使用跳动检查仪、百分表等在零件回转过程中测量径向和端面跳动几何公差的测量需要专门的设备和方法现代制造业广泛采用坐标测量机（CMM）进行几何公差的精确测量，通过数字化测量技术实现高精度检测传统的专用量具仍在特定场合发挥重要作用第七章表面粗糙度粗糙度定义表面微观几何形状特征的量化描述评定参数Ra、Rz、Rp等标准化参数体系测量技术多种测量方法和现代检测设备表面粗糙度是零件表面微观几何形状特征的重要指标，直接影响零件的使用性能良好的表面质量能够提高零件的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度等性能指标，在精密机械和关键零部件中具有重要意义表面粗糙度的控制需要从设计、加工、检测等多个环节综合考虑设计时要根据零件的使用要求合理确定粗糙度指标，加工时要选择合适的工艺方法，检测时要采用准确的测量技术现代制造业对表面质量的要求越来越高，表面粗糙度技术也在不断发展完善表面粗糙度参数轮廓算术平均偏差Ra最常用的粗糙度参数，表示轮廓偏离中线的算术平均值能够全Ra面反映表面的整体粗糙程度，测量稳定性好，是国际通用的主要评定参数适用于大多数工程应用场合轮廓最大高度Rz在取样长度内最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和能够反映Rz表面的极值特征，对表面缺陷比较敏感，常用于要求较高表面质量的场合，如密封面、配合面等参数选择原则根据零件的使用功能和工艺特点选择合适的评定参数一般情况下以为主，对极值敏感的场合补充参数参数的选Ra Rz择要考虑测量的可操作性和经济性表面粗糙度标注标注符号标注位置采用标准化符号体系，清晰表达表面在工程图样上的正确标注位置和方处理要求和粗糙度数值向，确保信息传达准确符号含义标注实例各种标注符号的具体含义和使用条件典型零件表面粗糙度要求的标注示例的详细说明和应用分析表面粗糙度的标注是工程图样的重要组成部分，需要严格遵循国家标准的规定标注符号不仅要表达粗糙度数值，还要指明加工方法、测量方向等技术要求正确的标注是保证加工质量和检测精度的前提。