机械制造综合训练测量核心技术基础部分试验指导书.doc

机 械 制 造 综 合 训 练
——测量技术基础部分
试验指导书

绍兴文理学院

二Ｏ一五年三月

为了使试验项目名称更具体、更严谨，本课程试验分为四部分，
具体以下：
第一部分 光滑工件（孔轴）测量
试验一光滑工件轴径尺寸测量
试验三孔径尺寸和圆度误差测量
第二部分表面粗糙度测量
试验二表面粗糙度测量
第三部分 形位误差测量
试验四 导轨直线度误差测量
试验五垂直度误差测量
试验六 圆跳动测量
第四部分 齿轮精度测量
试验七齿轮齿圈径向跳动测量
试验八齿轮公法线测量
试验九齿轮分度圆齿厚偏差测量
试验十齿轮双面啮合综合测量
以上四部分，依据专业要求不一样选择。
特此更正！

注 意 事 项

一、学生在上试验课前，应认真阅读试验指导书和试验装置、仪器设备介绍， 了解试验目标、测量方法、测量步骤和测量结果处理。
二、学生应按要求时间来做试验。进入试验室后，按要求署名报到。如有特殊情况，必需办理请假手续，并立即利用空闲时间补做试验。
三、学生在做试验过程中，应该保持良好学习环境，珍惜室内公共卫生，遵守试验室相关要求。
四、在开始试验时，应严格遵守操作规程，听试验指导老师讲解操作全过程后，方可开展试验，使用仪器和量具。填写试验统计要认真仔细，独立完成每项试验全部测量过程。
五、在试验教学过程中，如发生事故，应停止试验，立即通报，经试验指导老师查明原因，排除故障后，再恢复试验正常进行。
六、试验完成，应将使用过量具、仪器、附件和工件金属表面擦洗洁净，归还原处，主动清理试验现场后，经指导老师认可同意，方可离开试验室。
七、试验汇报应在要求时间内，交给试验指导老师批阅。
八、本试验室为开放性试验室，和试验指导老师预约后，能够利用空闲时间开设不作要求试验，熟悉仪器设备使用和操作，加深基础概念了解，提升检测动手能力。

目 录

试验一光滑工件轴径尺寸测量......... ..... ................................................................1
试验二螺纹参数测量........ .......................................................................................6
试验三孔径尺寸和圆度误差测量......................................................................... 11
试验四导轨直线度误差测量......................................................................................14
试验五垂直度误差测量..........................................................................................19
试验六 圆跳动测量................................................................................................21
试验七齿轮齿圈径向跳动测量..................................................................................24
试验八齿轮公法线测量..............................................................................................27
试验九齿轮分度圆齿厚偏差测量..............................................................................30
试验十齿轮双面啮合综合测量..................................................................................33

试验一光滑工件轴径尺寸测量
一、试验内容
在立式光学比较仪或投影立式光学计上，以量块为基准，用比较测量法， 测量光滑极限量规外径尺寸实际偏差及合格性判定。
二、试验目标
1．了解光学比较仪工作原理和结构。
2．熟悉测量技术中常见度量指标和量块、量规实际利用。
3．掌握光学比较仪调整步骤和测量方法。
4．对测量数据能进行处理，作出正确判定结论。
三、试验基础原理和方法
1．立式光学比较仪概述
立式光学比较仪简称光较仪，也叫立式光学计。其外形结构图1-1 所表示。
它由底座、横臂、光学计管和工作台等部分组成。

图1-1 立式光学比较仪
1-底座；2-立柱；3-横臂紧固螺钉；4-光管；5-测头提升器；6-工作台
7-横臂调整螺母；8-横臂；9-光管细调装置；10-光管紧固螺钉
立式光学比较仪是一个精度较高、结构简单常见光学仪器。它是以量块 为基准，用比较测量法来测量多种精密工件外尺寸，也可在±0.1mm 范围内作绝对测量，还可用4 等量块作基准，检定5 等（3、4 级）量块。
仪器关键度量指标以下：
分度值 1μm
示值范围 ±100μm
测量范围 0-180 μm
0-120 μm（装投影器时）
示值误差 ±0.25 μm
示值稳定性 0.1 μm
测量误差 ±（0.5+L／100）μm，式中L 为被测尺寸（以 mm计）。
2．光学系统及光管结构原理
光较仪管是利用光射现象产生放大作用（或称光学杠杆放大原理）进行测
量仪器。其光学系统图 1-2(a)所表示

图1.2 仪器光学原理图
照明光线经反光镜全反射到棱镜 2，折射照亮分划板左半部标尺（共 200
格，分度值为 1 μm）而继续前进，再经直角转向棱镜 3折向物镜 4。因为分划板在物镜焦平面上，所以光线经物镜平行射在反射镜 5 上，又因为反射镜恰好对着物镜，所以，光线又按原光路系统反射回去，使分划板标尺成像在
分划板另二分之一面上。此面中间刻了一条固定指示线，当反射镜 5 处于水平位
置时，指标线恰好对准标尺线零刻线，图 1-2(b)所表示。当被测尺寸变动使
测杆 6 推进反射镜 5 绕其支点转过某一角度时，则分划板上标尺将向上（或
向下）移动一对应距离 l。此移动量可按标尺刻线移动格数及符号读出。
光学正切杠杆放大原理图 1-3 所表示。

图1-3 光学正切杠杆放大原理图
s 为被测尺寸变动量，l 为标尺象对应移动距离。物镜至分划板刻线间
距离f 为物镜焦距，若测杆至反射镜支承之间距离（即矩臂）为 b，则放大比
K 为：

因为α角通常比较小，可取 tan2α＝2α，tanα＝α。
四、测量步骤
1．用立式光学比较仪测量塞规通规轴径尺寸
2．选择测帽（测量头）
在光较仪测杆上套上适宜测帽。测帽工作面有球形、刀刃形和平面
形三种，依据被测工件形状进行选择，须使被测件和测帽接触面最小，即
近于点接触或线接触。本试验被测件为塞规通规，属轴径尺寸测量，应选刀刃
形或平面测帽。
3．调整反射镜
缓慢拨动测头杠杆提升器，从目镜中能看到标尺像。若此像不清楚，可调
整目镜视度环。
4．组合量块
按被测塞规基础尺寸组合量块（参阅相关使用知识，选择量块并研合好）。
5．调整工作台
测量时是以工作台表面作为基准面，所以要求台面应和测杆移动方向垂直，
可用工作台调整螺钉来进行调整。
6．调整零位
松开螺钉，转动手轮，使光管处于高低适中位置后固紧螺钉。使量块组
下测量面（工作面）置于工作台中心，并使其上测量面中点对准测头后，按粗
调、细调、微调方法调整。
粗调整方法：旋松横臂紧固螺钉（要握住横臂，以防光管忽然下坠），转动
调整螺母使横臂缓慢下降，直到测头和量块上测量面轻微接触（注意，勿使量
块在测头下挪动，以免划伤量块测量面），在目镜内看到标尺像后，拧紧螺钉。
细调整方法：松开紧固螺钉，渐渐转动细调凸轮手轮，使目镜内零刻线
和固定指标线靠近重合，拧紧螺钉。
微调整方法：轻轻按动杠杆提升器，待测头起落几次，零刻线位置稳定后，
转动零位调整装置，使直角棱镜摆动一微小角度，让零刻线和固定指标线重合，
零位调整完成。
7．检验示值稳定性
按动测头杠杆提升器 2-3次，检验示值稳定性。要求零位不超出 1/10 格，
如超出过多，应寻求原因，并重新调整零位（各紧固螺钉应拧紧，但不宜过紧，
以免仪器部位变形）。
8．按下杠杆提升器，使测头抬起，将量块取下，放置在白软绸布上
9．开始进行测量
双手握住被测塞规，放在工作台上进行操作，并在测头下面缓慢地往返移
动（注意：要使塞规通规圆柱面素线一直和工作台平面接触，不许有任何倾
斜），记下经过轴径标尺读数最大值（即读数转折点，注意正负号），即为被
测件相对量块尺寸偏差值。
按指定部位（在三个横截面上两个相互垂直位置）进行测量。把测得数
据填入试验统计中并作出合格性结论（即判定是否合格）。
测量结束后，取下被测工件，放上量块组复查零位，其误差不得超出±
0.5μm，不然重新测量。
五、关键仪器设备及耗材
1．立式光学比较仪
2．量块、光面塞规
3．镜头纸、绸布、玻璃盒、无水乙醇
六、思索题
1．何谓分度值、刻度间距？它们和放大比关系怎样？
2．示值范围和测量范围有何不一样？试举例说明。
请按下列表格填写试验统计：

试验一 光滑工件轴径尺寸测量
试验二 螺纹测量

试验2—1 影象法测量螺纹关键参数

一、试验目标
1. 了解工具显微镜测量原理及结构特点。
2. 熟悉用大型（或小型）工具显微镜测量外螺纹关键参数方法。
二、试验内容
用大型或小型工具显微镜测量螺纹塞规中径、牙型半角和螺距。
三、 测量原理及计量器具说明
工具显微镜用于测量螺纹量规、螺纹刀具、齿轮滚刀和样板等。它分为小型、大型、万能和重型等四种形式。它们测量精度和测量范围虽各不相同，但基础原理是相同。下面以大型工具显微镜为例，叙述用影象法测量中径、牙型半角和螺距。

图2-1 图2-2

图2-1为大型工具显微镜外形图，它关键由目镜1、工作台5、底座7、支座12、立柱13、悬臂14和千分尺6、10等部分组成。转动手轮11，可使立柱饶支座左右摆动，转动千分尺6和10，可使工作台纵、横向移动，转动手轮8，可使工作台绕轴心线旋转。
仪器光学系统图2-2所表示。由主光源1发出光经聚光镜2、滤色片3、透镜4、光阑5、反射镜6、透镜7和玻璃工作台8，将被测工件9轮廓经物镜10、反射棱镜11投射到目镜焦平面13上，从而在目镜15中观察到放大轮廓影象。另外，也可用反射光源，照亮被测工件，以工件表面上反射光线，经物镜10、反射棱镜11投射到目镜焦平面13上，一样在目镜15中观察到放大轮廓影象。
图2-3a为仪器目镜外形图，它由玻璃分划板、中央目镜、角度读数目镜、反射镜和手轮等组成。目镜结构原理图2-3b所表示，从中央目镜可观察到被测工件轮廓影象和分划板米字刻线（图2-3c），从角度读数目镜中，能够观察到分划板上00—3600度值刻线和固定游标分划板上0—60`分值刻线（图2-3d）。转动手轮，可使刻有米字刻线和度值刻线分划板转动，它转过角度，可从角度读数目镜中读出。当该目镜中固定游标零刻线和度值刻线零位对按时，则米字刻线中间虚线A—A恰好垂直于仪器工作台纵向移动方向。

图2-3

四、测量步骤
1. 擦净仪器及被测螺纹，将工件小心地安装在两顶尖之间，拧紧顶尖固紧螺钉（要当心工件掉下砸坏玻璃工作台）。同时，检验工作台圆周刻度是否对准零位。
2. 接通电源。
3. 用调焦筒（仪器专用附件）调整主光源1（图2），旋转主光源外罩上三个调整螺钉，直至灯丝在光轴中央成象清楚，则表示灯丝已在光轴上并在聚光镜2焦点上。
4. 依据被测螺纹尺寸，从仪器说明书中，查出适宜光阑直径，然后调好光阑大小。
5. 旋转手轮11（图1），按被测螺纹螺旋升角ψ，调整立柱13倾斜度。
6. 调整目镜14、15上调整环（图2），使米字刻线和度值，分值刻线清楚。松开螺钉15（图1），旋转手柄16，调整仪器焦距，使被测轮廓影象清楚（若要求严格，可用专用调焦棒在两顶尖中心线水平面内调焦）。然后，旋紧螺钉15。
7. 测量螺纹关键参数
（1） 测量中径
螺纹中径d2是指螺纹截成牙凸和牙凹宽度相等并和螺纹轴线同心假想圆柱面直径。对于单线螺纹，它是中径也等于在轴截面内，沿着和轴线垂直方向量得两个相对牙形侧面间距离。
为了使轮廓影象清楚，需将立柱顺着螺旋线方向倾斜一个螺旋升角ψ，其值按下式计算：

式中 p——螺纹螺距（mm）；
d2——螺纹中径理论值(mm)；
n——螺纹线数。
测量时，转动纵向千分尺10和横向千分尺6（图2-1），以移动工作台，使目镜中A—A虚线和螺纹投影牙形一侧重合（图2-4），记下横向千分尺第一次读数。然后，将显微镜立柱反向倾斜螺旋升角ψ，转动横向千分尺，使A—A虚线和对面牙形轮廓重合（图4），记下横向千分尺第二次读数。两次读数之差，即为螺纹实际中径。为了消除被测螺纹安装误差影响，须测和，取二者平均值作为实际中径：

图 2-4 图2- 5

（2） 测量牙型半角
螺纹牙型半角是指在螺纹牙形上，牙侧和螺纹轴线垂线间夹角。
测量时，转动纵向和横向千分尺并调整手轮（图2-3），使目镜中A—A虚线和螺纹投影牙形某一侧面重合（图2-5）。此时，角度读数目镜中显示读数，即为该牙侧半角数值。
在角度读数目镜中，当角度读数为时，则表示A—A虚线垂直于工作台纵向轴线（图6a）。当A—A虚线和被测螺纹牙形边对按时，图2-6b所表示，得该半角数值为：
（右）＝
同理，当A—A虚线和被测螺纹牙形另一边对按时，图6c所表示，则得另二分之一角数值为：

图2-6
为了消除被测螺纹安装误差影响需分别测出（Ⅰ） 、(Ⅱ) 、(Ⅲ) 、
（Ⅳ），并按下述方法处理：

将它们和牙形半角公称值（）比较，则得牙形半角偏差为：
△
△
△
为了使轮廓影象清楚，测量牙形半角时，一样要使立柱倾斜一个螺旋升角ψ。
（3） 测量螺距
螺距P是指相邻两牙在中线上对应两点轴向距离。
测量时，转动纵向和横向千分尺，以移动工作台，利用目镜中A—A虚线和螺纹投影牙形一侧重合，记下纵向千分尺第一次读数。然后，移动纵向工作台，使牙形纵向移动多个螺距长度，以同侧牙形和目镜
中A—A虚线重合，记下纵向千分尺第二次 图 2-7
读数。两次读数之差，即为n个螺距实际长度（图2-7）。
为了消除被测螺纹安装误差影响，一样要测量出。然后，取它们平均值作为螺纹n个螺距实际尺寸：

n个螺距累积偏差为：

8. 按图样给定技术要求，判定被测螺纹塞规适用性。

思 考 题
1. 用影象法测量螺纹时，立柱为何要倾斜一个螺旋角ψ？
2. 用工具显微镜测量外螺纹关键参数时，为何测量结果要取平均值？

试验2—2 外螺纹中径测量
一、试验目标
熟悉测量外螺纹中径原理和方法。
二、 试验内容
1. 用螺纹千分尺测量外螺纹中径。
2. 用三针测量外螺纹中径。
三、测量原理及计量器具说明
1. 用螺纹千分尺测量外螺纹中径
图2-2-1为螺纹千分尺外形图。它结构和外径千分尺基础相同，只是在测量砧和测量头上装有特殊测量头1和2，用它来直接测量外螺纹中径。螺纹千分尺分度值为0.01毫米。测量前，用尺寸样板3来调整零位。每对测量头只能测量一定螺距范围内螺纹，使用时依据被测螺纹螺距大小，按螺纹千分尺附表来选择，测量时由螺纹千分尺直接读出螺纹中径实际尺寸。

图 2-2-1

2. 用三针测量外螺纹中径
图2-2-2为用三针测量外螺纹中径原理图，这是一个间接测量螺纹中径方法。测量时，将三根精度很高、直径相同量针放在被测螺纹牙凹中，用测量外尺寸计量器具如千分尺、机械比较仪、光较仪、测长仪等测量出尺寸。再依据被测螺纹螺距、牙形半角和量针直径，计算出螺纹中径。由图2可知：

而 =

将和值代入上式，得：

对于公制螺纹，，则

图2-2-2 为了降低螺纹牙形半角偏差对测量结果影响，应选择适宜量针直径，该量针和螺纹牙形切点恰好在螺纹中径处。此时所选择量针直径为最好量针直径。由图2-2-3可知：

对于公制螺纹，，则

在实际工作中，假如成套三针中没有所需最好量针直径时，可选择和最好量针直径相近三针来测量。
量针精度分成0级和1级两种：0级用于测量中径公差为4—8μm螺纹塞规；1级用于测量中径公差大于8μm螺纹塞规或螺纹工件。
测量M值所用计量器具种类很多，通常依据工件精度要求来选择。本试验采取杠千分尺来测量（见图4）。杠杆千分尺测量范围有0—25，25—50，50—75，75—100mm

图2-2-3 图2-2-4
四种，分度值为0.002mm。它有一个活动量砧1，其移动量由指示表7读出。测量前将尺体5装在尺座上，然后校对千分尺零位，使刻度套筒管3、微分筒4和指示表7示值全部分别对准零位。测量时，当被测螺纹放入或退出两个量砧之间时，必需按下右侧按钮8使量砧离开，以降低许砧磨损。在指示表7上装有两个指标6，用来确定被测螺纹中径上、下偏差位置，以提升测量效率。
四、测量步骤
1. 用螺纹千分尺测量外螺纹中径
（1） 依据被测螺纹螺距，选择一对测量头。
（2） 擦净仪器和被测螺纹，校正螺纹千分尺零位。
（3） 将被测螺纹放入两测量头之间，找正中径部位。
（4） 分别在同一截面相互垂直两个方向上测量螺纹中径。取它们平均值作为螺纹实际中径，然后判定被测螺纹中径适用性。
2. 用三针测量外螺纹中径
（1） 依据被测螺纹螺距，计算并选择最好量针直径dm。
（2） 在尺座上安装好杠杆千分尺和三针。
（3） 擦净仪器和被测螺纹，校正仪器零位。
（4） 将三针放入螺纹牙凹中，旋转杠杆千分尺微分筒4，使两端测量头1、2和三针接触，然后读出尺寸M数值。

（5） 在同一截面相互垂直两个方向上测出尺寸M，并按平均值用公式计算螺纹中径，然后判定螺纹中径适用性。

思 考 题

1. 用三针测量螺纹中径时，有哪些测量误差？
2. 用三针测得中径是否作用中径？
3. 用三针测量螺纹中径方法属于哪一个测量方法？为何要选择最好量针直径？
4. 用杠杆千分尺能否进行相对测量？相对测量法和绝对测量法比较，哪种测量方法精度较高？为何?

试验三 孔径尺寸和圆度误差测量
一、 试验内容
指示表是用来测量几何尺寸微小变动量量仪。如：测量工件尺寸、形位
误差，也可作为多种检验夹具及专用量仪检验装置。内径百分表是指示表类
中一个，专门用于孔径尺寸和孔径形位误差测量。本试验是采取相对测量
法，用内径百分表测量工件套筒孔径尺寸和圆度误差。
二、 试验目标
1．了解指示表种类、性能、规格、及其应用范围。
2．熟悉孔类工件尺寸、形位误差测量方法。
3．掌握内径百分表调试和操作步骤，能独立完成测量孔径全过程。
4．能够处理测量结果，作出正确判定。
三、 试验基础原理和方法
内径百分表是测量孔径常见量仪。它是借助于百分表为读数机构，配置
杠杆传动系统组合而成。测量时，依据被测件孔径尺寸大小，选择适宜可换
测头安装后，以精度较高量仪为基准（如：用外径千分尺），用相对测量法测
量孔径尺寸和圆度误差。
内径百分表含有轻、小、简、廉等特点，不需辅助电源、光源、气源等装
置，精度和耐用度也较强，所以使用很普遍。缺点是回程误差比较大。
内径百分表外形结构图 3-1所表示：

图 3-1 内径百分表外形图
1-百分表；2-制动器；3-手柄；4-直管；5-主体
6-定位护桥；7-活动测头；8-可换测头
内径百分表是以同轴线可换测头（测量中固定不动）和活动测头，和被
测孔壁接触进行测量。仪器盒内有多个长短不一可换测头，使用时按被测
孔径大小来选择。测量时，活动测头被压入，推进镶在等臂直角杠杆上钢
球，使杠杆绕支轴回转，并经过长接杆推进百分表测杆而进行读数。因为采
用等臂杠杆，内径百分表活动测头所移动距离，和百分表示值相等，所以
内径百分表传动机构传动比为 1。
在活动测头两侧有定位护桥（对称定位板），装上测头后，即和定位护
桥连成一个整体。定位护桥在弹簧作用下，对称压靠在被测孔壁上，以保
证测头轴线经过被测孔直径，而不是弦长。
四、 测量步骤：
1．安装工作
将百分表装在测量杠杆螺孔上，给于一定压缩量后锁紧螺钉。按被测
孔径基础尺寸要求，选择适宜可换测头，拧入在测量杠杆对应螺孔内。
2．零位调整
将外径千分尺作为基准，调整到需要尺寸后，安放在专用表架，进行调
试、校对内径百分表零位工作。校对时，一只手握着内径百分表测量杠杆
隔热手柄，另一只手按压住其定位护桥，使活动测头压靠在外径千分尺一端
测头中心处后，松开定位护桥，将可换测头和外径千分尺另一端测头接触，边
转动边观察百分表改变，给合适压缩量后锁紧螺钉。在基准垂直和水平
两个方向上，反复摆动内径百分表，从指针摇摆中找最小值（即读数转折点）后，旋转表圈，使百分表指针恰好对准零刻度，零位校整完成。
3．开始进行测量
将内径百分表放进被测孔径中，沿被测孔轴线方向测量三个截面，每个截
面全部在相互垂直两个部位上各测一次。
测量时，轻轻摆动百分表，记下示值改变最小值（注意正负号：如孔径
尺寸小于标准尺寸，迫使活动测头压缩，使指针顺时针方向旋转时为负值。反
之，大于标准尺寸，逆时针旋转为正值）。
4．数据处理
按被测孔极限偏差和圆度公差要求，依据测量数据，判定被测孔径是否
合格，作出正确结论。
.五、关键仪器设备及耗材
1．内径百分表、外径千分尺
2．专用表架
3．无水乙醇、航空汽油、棉纱布
六、思索题
用内径百分表和内径千分尺测量孔径直径时，各属于何种测试方法？
请按下列表格填写试验纪录：

试验三 孔径尺寸和圆度误差测量

试验四 导轨直线度误差测量
一、试验内容
直线度误差是属于形状误差范围。对于机床、仪器导轨或其它窄而长
平面，为了控制直线度误差，常在给定平面（垂直或水平）内进行测量。当采
用“和理想要素比较”标准测量时，其测量方法可分为两大类。
第一类，直接测量法：理想直线用实物模拟，直接测出被测实际线到测量
基准直线距离。如以刀口尺、平尺作为理想直线和被测实际线相比较，量值
直接用自估、塞尺或量块、指示器等取得。
第二类，间接测量法：理想直线是水平线或线光束。测量时依次测出被测
实际线各分段斜率改变，经过作图画出被测线近似轮廓折线，或经过计算
得出各测点坐标值，然后按某种评定基准来确定对应直线度误差。常见
小角度仪有水平仪（钳工、框式、合象和电子水平仪）和自准直仪两种，此次
试验是采取跨距法，用光学合象水平仪测量机床导轨在垂直面内直线度误差。
二、试验目标
1．了解光学合像水平仪结构、原理及使用方法。
2．学习用光学合像水平仪测量直线度误差和数据处理方法。
3．加深对直线度公差和误差定义及特征了解。
三、试验基础原理和方法
光学合像水平仪是用来测量平面和圆柱面对水平方向微小倾斜角仪器，
常见于测量导轨直线度、平板平面度和设备安装位置正确性。仪器测
量范围为0~ 5mm/m，分度值为 0.01mm/m。

图 4-1

图 4-2
合像水平仪外形及结构原理图 4-1（a）（d）所表示。外形为底座（平面及120V型槽）和壳体。其内部则由杠杆、水准器、两个棱镜、读数装置和窗口所组成。使用时将合像水平仪放在被测表面上，或将其置于跨距为 L桥板（图4-2）上相对不动，经过两光学棱镜将气泡两端像二分之一数次反射，可从窗口看到汽泡两端半边像。若被测表面不直或安放位置不理想（即和大地水准面有一微小倾斜角），造成汽泡移动，此时两半边像错开。假如被测表面无直线度误差，此时水准器上汽泡处于两棱镜中间位置，气泡两端半边像合在一起，其视场图4-1(b) (c)所表示。
将合像水平仪置于 1m 长被测表面上，若该段表面有一微小倾角，水准器汽泡向右偏移，则从窗口内看到两半边合像右半长些，左半边短些，此时将读数装置朝“十”方向旋转带动螺杆向下移动，经杠杆作用，水准器处入水平位置。在这一过程中，能够见到左半边像逐步增加，右半边像逐步缩短，直到两半边像逐步重合，转动读数装置带动刻度盘（圆周等分 100 刻度）转过格数，即是合像水平仪在 1m长度上倾斜高度差。
对合像水平仪进行读数时，应先从毫米刻度读整数，再从刻度盘上读小数；转动读数旋钮带动刻度盘转一圈（100 格刻度）时，精密螺杆带动刻度指标移动1mm，所以，刻度盘上每一格，代表仪器在 1m长度上高度差为 0.01mm。比如：毫米刻度指标所指刻度是3mm多一点，刻度盘上刻度为14格（即0.140mm），则合像水平仪读数值为 3.140mm。（因为本试验直线度误差很小，没有超出1mm，能够不读毫米刻度，这么更为简捷）。
四、测量步骤
1．准备工作
将被测表面用汽油擦洗洁净，并分成 n 个相邻测量段，依据分段长度选择桥板跨距L。将分度值为 0.01mm/m光学合像水平仪放在桥板上，前后置于被测导轨两端，使其大致调平。
2．开始进行测量
按分段（跨距）从首点至终点依次测量。测量时要注意，每次移动桥板必需将后支点放在前支点处，记下相对测量值（ai）。测量过程中，不许可水平仪调换方向。必需时，能够再从终点至首点依次进行测量。回测时桥板不要调头，取各对应测点两次读数平均值作为该测点测量值。
3．数据处理
将测量读数值依次填入试验统计中，并进行数据处理。为了作图和计算方便，最好用简化读数（如例题）。
按上述方法测量若干次，取其中最大直线度误差作为被测件评定值。
4．例题
用合像水平仪测量长度为 mm 平面导轨在垂直面内直线度误差。选择跨距L=165mm（用合像水平仪底座为跨距），测得数据列入表 4-1。
表 4-1

注：本例取 a=25.0格
在坐标纸上以横坐标 x 代表测点序号或跨距长度（mm），纵坐标 y 代表各
测点简化读数 ai累积值 （格）。作出被测导轨近似轮廓曲线（见图 4-3
中）。

图4-3 被测导轨近似轮廓曲线图
将误差值 fi（格）按下式折算成线性值 f (μ m)

式中：c为水平仪分度值（0.01mm/m）；L 为使用跨距（mm）。
因为本试验用合像水平仪底座（165mm）作为跨距，所以，实际分度值为
f=0.01×165/1000=0.00165mm
依据GB/T 1958- 要求，形状误差是被测实际要素对理想要素变动量，理想要素位置应符合最小条件。所以进行数据处理时，应采取最小包容区域法。由图 4-3可看出，B3点为高点，B0、B6两点为低点。过 B0、B6连一直线L1，过 B3作L2∥L1，这两条平行线之间区域即为最小包容区域。依据最小区域判别法，由两平行直线包容实际线时，三个接触点位置应符合“两高夹一低”（高一低一高）或“两低夹一高”（低一高一低）相间准则。这么，两个平行理想直线间沿纵坐标方向距离 为被测表面实际线直线度误差（因为 和fi之间所夹 α角度很小，为计算方便能够忽略不计，所以）。
所以，该被测导轨直线度误差为：

五、 关键仪器设备及耗材
1．光学合像水平仪
2．仪器导轨、
3．航空汽油、棉纱
请按下列表格填写试验统计：

试验四 导轨直线度误差测量

试验五 垂直度误差测量
一、试验内容
测量活塞销孔轴线对活塞裙部外圆轴线垂直度误差。
二、试验目标
1．了解用平板、芯轴表现基准，熟悉轴线定向误差测量方法及相互关系。
2．掌握用指示表类量仪测量平行度误差后数据处理。
3．加深对定向误差定义了解。
三、试验基础原理和方法
加工活塞外圆时是以底面和趾口为基准，以确保活塞裙部外圆轴线对底面
垂直。当活塞销孔轴线对活塞裙部外圆轴线不垂直时，则销孔轴线对其趾口
底面就不平行，所以本试验采取测量平行度方法，确定垂直度误差值。

图 5-1

四、测量步骤
1．图5-1所表示，将活塞趾口底面（工艺基准）放在平板上，以平板平面
为基准面，装上和销孔无间隙配合芯轴（被测孔轴线由芯轴模拟）。
2．移动带指示表测量架，测量芯轴两端距离为 L（钢直尺量出）部位
最高点（读数转折点），其读数为 M1、M2，这两读数之差|M1－M2|即为
L 长度上平行度误差（亦即垂直度误差）。
3．下式转换为 长度上垂直度误差：

式中： 为被测销孔轴线长度（即活塞裙部外径尺寸）。
那么，所求销孔轴线任意 100mm长度上垂直误差值则为：

4．最终作合格性评定。
五、关键仪器设备及耗材
1．百分表、钢比尺、平板
2．百分表架、芯轴、活塞
3．航空汽油、棉纱
请按下列表格填写试验统计。

试验五 垂直度误差测量

试验六 圆跳动测量
一、试验内容
依据许可变动方向，圆跳动分为径向圆跳动、端面圆跳动和斜向圆跳动。
本试验是在偏摆检验仪上，测量阶梯轴（机械零件）径向圆跳动和端面
圆跳动误差值。
二、试验目标
1．了解圆跳动通常测量方法，并加深对其概念了解。
2．熟悉偏摆检验仪使用和操作，掌握测量数据处理。
3．能进行数据处理，作出正确判定。
三、试验基础原理和方法
跳动公差是为了便于检测而要求形位公差项目，它兼有表示形状、方向
和位置综合精度要求，故称为综合公差。
圆跳动公差是关联实际被测要素对理想圆许可变动。理想圆圆心在基
准轴线上。
径向圆跳动公差带是在垂直于基准轴线任一测量平面内，半径差为公差
值t、且圆心在基准轴线上两同心圆之间区域,图6-1-a所表示。
轴向（端面）圆跳动公差带是在以基准轴线为轴线任一直径测量圆柱
面上，沿其母线方向宽度为公差值 t 圆柱面区域，图 6-2-a所表示。
测量时，将被测件绕基准轴线回转，指示表测头必需垂直于被测表面。
通常应在被测表面上不一样截面内测量，取各截面或方向中最大跳动值作为被
测表面跳动值。图 6-1-b、6-2-b 所表示。

图6-1 径向圆跳动测量

图6-2 端面圆跳动测量

四、测量步骤
1．将阶梯轴擦洗洁净，安装在偏摆检验仪两顶尖之间，锁紧仪器底座螺钉，
转动顶尖调试装置，达成接触间隙为最好状态，方可进行测量（注意：工件转
动自由，但要预防轴向窜动）。
2．径向圆跳动测量
将指示表装在表架上，调整指示表测杆，使其垂直并经过工件轴线，测头和
工件外圆表面最高点接触，并压缩指针1~2圈，紧固表架后，转动被测件一周，
记下最大最小读数之差，即为该测量平面上径向圆跳动。按上述方法，测量若
干个截面，取各截面上测得跳动量中最大值作为该工件径向圆跳动。
3．端面圆跳动测量
将指示表测杆和两顶尖连线（公共基准）平行，使测头和轴端面接触并
合适压缩，转动被测工件一周，记下最大最小读数之差，即为该测量圆柱面上
端面圆跳动。按上述方法，测量若干个圆柱面，取各测量圆柱面跳动量最
大值作为该工件端面圆跳动。
4．依据测量读数值进行数据处理，作出正确判定。
五、关键仪器设备及耗材
1．偏摆检验仪
2．阶梯轴、芯轴
3．航空汽油、棉纱布
请按下列表格填写试验统计。

试验六 圆跳动测量

试验七 齿轮齿圈径向跳动测量
一、试验内容
用齿轮径向跳动检验仪测量齿轮齿圈径向跳动误差。
二、试验目标
1．了解测量齿圈径向跳动目标和意义。
2．熟悉齿圈径向跳动测量方法。
3．能够进行数据处理，作出正确判定。
三、试验基础原理和方法
齿圈径向跳动量 是指在齿轮一转范围内，测头依次在齿槽或齿高中部
双面接触，测头相对于齿轮轴线径向位置最大变动量（7-1(a)）。测量时，将
测头移入齿槽，从指示表上读数，逐齿测量一圈，其最大、最小读数之差即为
齿圈径向跳动量。以指示表读数为纵坐标，测量齿序为横坐标，可作出误差曲
线（7-1(b)），则 为曲线上最高和最低点坐标距离。

图 7-1
齿轮齿圈径向跳动误差，能够在齿圈径向跳动检验仪、万能测齿仪或一般
偏摆检验仪上带小量棒和指示表进行测量，本试验是用齿圈径向跳动检验仪进
行测量。仪