实验1 长度尺寸的测量
1.实验目的
1.1学习、掌握机械比较仪的结构、工作原理及其使用方法；
1.2学会使用量块；
1.3掌握比较法测量长度尺寸的方法、操作要领。
2.仪器及使用说明
机械比较仪主要用于长度比较测量，可测量圆柱形、球形等物体的直径及零件的长度尺寸；用这类仪器测量时，先用量块将仪器标尺的指针调到零位，那么被测物体的尺寸相对于量块尺寸的偏差就可从仪器刻度标尺上读得，从而获得被测物体的在某种精度下的长度尺寸。
机械比较仪外形见图l-1(a)所示。机械比较仪的测量范围为0 －180mm。指示表刻度值为1μm（测量精度），刻度的示值范围为±100μm。
为方便观察长度尺寸的精确值，实际尺寸的偏差要放大后在指示表上指示出来，图1-1（b）所示为仪器的机械放大系统结构原理图。测头的上下微动，通过杠杆比为R3∶ R4 的杠杆放大，再经过杠杆比R1∶R2 的齿轮杠杆放大。仪器放大倍数为：
3.测量步骤
3.1选择测量头
根据被测工件形状选择测量头，使量头与工件成点接触或线接触。量头形式有球形、刃形、平面形，而球形量头使用最多；
3.2组合量块 按被测件的基本尺寸或极限尺寸组合量块。组合原则是：为了减少组合误差，应选用尽可能少的量块来组成所需的尺寸。一般是从所需尺寸的末位数开始选择。
将选好的量块用汽油棉花略为擦去表面防锈油，表面遗留的一层极薄油膜有利于研合，但表面上不得有尘埃或棉花纤维，用少许压力将两块量块的工作面相互推合；
3.3调整仪器
3.3.1 擦净仪器工作台7。将量块置于仪器工作台上。松开螺钉12，转动升降螺母13，调整横臂11上下移动，使测头与量块中心接触(注意：勿使量块在测头下挪动，以免划伤量块工作面)，从刻度盘10上观察，让指针出现在刻度盘上+50~+90μm范围内，锁紧螺钉12；
3.3.2 松开指示表锁紧螺钉5，转动凸轮螺钉4，使指针较准确对“零”；然后锁紧螺钉5，转动微调螺钉3，使指针对准零位。轻轻按动提升杠杆14使测头起落数次，保证上下运动自如。当指针指示稳定后，抬起量头，取下量块；至此，当指示表指针准确对“零”时，工作台表面到测杆头的距离即为由量块规定的标准尺寸（精度由量块精度确定）。
3.4进行测量
3.4.1 擦净工件表面并置于仪器工作台上，轻轻按动提升杠杆14使测头抬起，将工件置于测头下，轻轻放下测头，进行测量。对所有指定部位进行测量(见实验报告书测量部位图)；每个部位测量3次以上，取算术平均值为该部位的测量结果。
3.4.2 测量圆柱形工件直径时，横向移动工件，读取最大值为该截面直径尺寸。
4.注意事项
4.1仔细、小心操作，不得有任何碰撞。调整仪器时要观察指针位置，不应超出标尺示值范围；
4.2从量块盒取出量块时，用竹摄子夹出，注意保护量块工作面，不得划伤或掉落地上。
4.3用后未经清洗上油不能放回量块盒；
4.4测量结束前，不应关闭量块组，以备随时校对零位。
5.思考题
5.1用比较仪能否进行绝对测量?
5.2测量时，量块是按等使用还是按级使用?
表格1 长度尺寸的测量
实验2 圆跳动误差测量
1.实验目的
1.1 熟悉有关通用量具及偏摆检查仪的使用；
1.2 了解圆跳动的一般测量方法，加深对其概念的理解。
2.测量原理与方法
图2-1所示为偏摆仪进行园跳动误差测量的原理图。偏摆检查仪由仪座，顶尖座，套筒，三号莫氏顶尖等组成，两顶尖在同一条直线上。借助顶尖弹力和紧固手柄，将工件置于两顶尖之间。配合千分表对工件进行检测。偏摆检查仪主要用于轴类、盘类零件的径向及端面跳动误差的检测。
3.测量步骤
3.1径向圆跳动的测量
3.1.1 将零件擦净，置于偏摆检查仪两顶针之间，如图2-1所示，注意应使零件转动自由，但不允许轴向窜动，然后固紧二边尖座；当需要卸下零件时，一手托住零件，另一手向下按手柄L，即可取下零件。
3.1.2 将百分表装在表架上，使表杆通过零件轴心线，并与轴心线大致垂直。测头与零件表面接触，并压缩1-2圈，紧固表架后转动被测件一周，记下百分表最大、最小读数，两者之差即为I—I断面的径向圆跳动量。测量三个断面，取其最大值作为测量结果。 图2-1
3.2 端面圆跳动的测量
取下百分表，用表架夹持杠杆百分表的测杆上端，缓慢移动表架使测头与被测端面A垂直接触，并有一定压缩量，紧固表架。
测杆的正确位置如图2-1所示。转动工件一周，记下百分表的最大、最小读数，两者之差即为该直径处的端面圆跳动量。在该测量位置上测量3次以上，取算术平均值为测量结果。在任意三个直径处测量。最后，取最大跳动值作为测量结果。
4.思考题
4.1径向圆跳动的测量能代替圆度、同轴度项目吗?
4.2选择径向圆跳动的基本原则？
4.3端面圆跳动能否控制垂直度?
4.4何谓全跳动？如何测量全跳动？
表格2 圆跳动误差的测量
实验3 齿轮公法线长度测量
1.实验目的
1.1 加深对△Ew及△Fw的理解；
1.2熟悉齿轮公法线长度的测量方法。
2.测量原理及仪器简介
公法线长度W是两平行平面和两异名齿廓相切点之间的距离，根据渐开线形成原理可知，公法线长度W等于跨齿数对应的基园弦长，见图3-1(a)。
图3-1 公法线长度测量
公法线长度变动△Fw是同一齿轮上测得的公法线长度的最大值Wmax与最小值Wmin之差。由于它能反映齿轮传动时啮合线长度的变动，故用以评定齿轮的运动精度(仅反映加工时的切向误差)。
公法线平均长度偏差△Ew是公法线实际长度的平均值对公称值的偏差。它与齿厚偏差有关，用来评定齿侧间隙的大小。
公法线长度的测量通常用的测量器有公法线千分尺、公法线指示卡规和万能测齿仪等。本实验用公法线千分尺测量。根据测量范围，有0—25、25—50、50—75…(mm)若干种，刻度值0.01mm。根据被测齿轮公法线长度W来选取，其测量方法见图3—l (b) 所示。
3.实验步骤
3.1计算公法线公称长度W
式中：m—模数；α—齿形角；x—变位系数；n—跨齿数；Z—齿数；invα—渐开线函数
当x=0，α=20°时，公法线长度按下式计算，即
跨齿数
或按下表选取：
3.2 根据公法线公称长度W选取适当规格的公法线千分尺，并校对零位；
3.3 测量公法线长度的变动△Fw：
按确定的跨齿数，每跨n个齿测一条公法线长度值。在齿轮一周中，逐齿测量所有公法线长度，其最大值与最小值之差即为实际公法线长度变动△Fw。且△Fw＜Fw为合格；
3.4测量公法线平均长度偏差△Ew：
在圆周约120°方向测出三条公法线长度值，计算出平均长度与公称长度W之差为公法线平均长度偏差△Ew。其值在被测齿轮相应精度等级的公法线平均长度极限偏差Ewms与Ewmi范围内为合格。
4.注意事项
4.1应使用棘轮机构控制测力，不应直接拧紧活动套筒；
4.2测量时，使两量砧平行紧贴齿面时读数。
5.思考题
5.1 测量△Ew和△Fw的目的是什么?
5.2 △Fw属第几公差组的检验指标?
表格3 齿轮公法线长度测量
实验4 齿轮分度圆齿厚偏差测量
1.实验目的
1.1 了解齿厚偏差的意义及其对齿轮转动的影响；
1.2 熟悉齿厚的测量方法及有关参数计算。
2.测量原理及量具说明
分度圆齿厚偏差△Es是指分度圆柱面上法向齿厚的实际值与公称值之差。△Es的大小间接地反映齿轮传动时的齿侧间隙的大小。
为获得分度圆齿厚偏差，必须解决两个关键问题，一是齿厚的公称值，这可以通过理论计算得到；二是测量实际齿轮分度圆上的齿厚，关键是找到并将量具定位在分度圆上进行齿厚测量。实际测量时无法以分度圆定位，而只能用齿顶圆定位来间接测量分度圆上的齿厚，因此需要求出实际齿轮的弦齿高
。齿厚通常用齿轮游标卡尺测量，如图4-1所示。
齿轮游标卡尺的刻度值为0.02mm。模数有1—26mm和1—18mm两种。外形相当于两个普通游标卡尺的组合， 图 4-1 齿轮游标卡尺
直立游标尺l用来控制测量部位的高度，水平游标尺5用来测量弦齿厚。
3.实验步骤
3.1 测量被测齿轮实际齿顶圆直径da’，并计算出理论的齿顶圆半径ra
3.2 按下面的公式计算出分度圆处的公称弦齿高h和公称弦齿厚S值
3.3 求出被测齿轮的实际分度圆弦齿高
式中：m—模数；Z—齿数；ra—理论齿项圆半径；
—实际齿顶圆半径
3.4 将直立游标尺1准确地定位到，并用螺钉固紧；
3.5 将卡尺置于轮齿上，使高度尺顶端2与顶圆正中接触，然后将量爪3和4靠近齿廓，从水平游标尺上读出分度圆弦齿厚的实际尺寸(注意：一定使量爪测量面与齿面保持良好接触，否则测得值会偏大。接触良好与否可借透光加以判断），在圆周的四个等距离位置上进行测量；
3.6 将测得的实际齿厚
减去公称齿厚
所得的偏差，即为齿厚偏差，其值在齿厚极限偏差范围内为合格。
4.思考题
4.1测量△Es的目的是什么?
4.2弦齿高
为何与齿顶圆半径有关？
4.3齿轮游标卡尺测量齿厚方法有哪些特点？存在哪些不足？
表格4 分度圆齿厚偏差的测量
附：实验报告格式
互换性与测量技术实验报告
实验名称：
班级 姓名 序号 成绩
实验日期： 年 月 日 指导老师
1、实验目的
2、实验内容（简要说明实验的内容）
3、实验步骤（按自己的理解，写清楚步骤）
4、实验数据记录（参见各表格）
5、思考题解答
第二篇：沪粤版物理《1.3长度和时间测量的应用》新课标教学设计(附教材分析和课后反思)
沪粤版物理《1.3长度和时间测量的应用》新课标教学设计
（附教材分析和课后反思）
【教学目标】
知识与技能
会正确使用刻度尺进行长度测量，正确记录测量结果，并会对实验数据进行处理分析，知道测量长度的一些特殊方法。
过程与方法：
通过“测量长度”和“测量时间”的活动，学会用测量长度和时间的常用工具，学会一些基本的测量方法。
情感态度与价值观：
提高参加实验的兴趣和合作的意识，培养学生独立作业的习惯，通过独立作业进一步掌握量筒或量杯测量物体体积的方法。
【教材分析】
关于测量，本节的重点是学会用一些常用的测量长度和时间的工具及测量方法，教学中应注重学生对这些工具的认识，并让他们学会使用，在测量过程中要注意单位。
【教学重、难点】
1、重点：
会正确使用刻度尺进行长度测量，正确记录测量结果，并会对实验数据进行处理分析，知道测量长度的一些特殊方法。
2、难点：
1）正确读取和记录测量结果。
2）长度的估测，提高估测一些物体的长度的能力。
【教学方法】
实验法、观察法、交流法、讲授法。
【教具准备】
演示实验器材：皮尺、卷尺、毫米刻度尺、三角板、螺旋测微器，一段棉线，两块三角板，乒乓球，地图，细铜丝、铅笔等。
分组实验器材：毫米刻度尺、一段棉线，两块三角板，乒乓球，地图，细铜丝、铅笔，秒。
【教学过程】
一、通过测量活动，提高学生的估测长度能力。
活动1：请同学们估测教室里黑板的长和宽是多少？再请两位同学用身上不同的“尺”粗测教室里黑板的长和宽是多少？最后请一位同学用刻度尺测量黑板的长和宽是多少？你估测得准吗？请互相交流。
活动2：请同学们估测教室的长、宽各是多少？再请两位同学用身上的“尺”粗测教室里黑板的长和宽是多少？最后请一位同学用刻度尺测量黑板的长和宽是多少？你估测的准确度有提高吗？请互相交流。
二、新课教学
教师提出问题：能否利用刻度尺直接测出一张纸有多厚？（让学生说出自己
的办法。）
这节课我们首先来学习长度测量的一些特殊方法。
1、长度测量的一些特殊方法。
1）测纸张的厚度：可测出一叠纸的厚度，再纸的张数，就得到一张纸的厚度了，即：h = h总/n。
注意：n是纸张的张数，而不是页数，页数为张数的2倍。
活动3：测量课本一张纸的厚度，交流测量结果。
2）测量铁路线的长度。
教师提出问题：怎样在地图上测量上海到南京的铁路线的长度？
学生思考。
教师点拨：可将一根细棉线贴在地图上的上海到南京的铁路线上，作出记号再拉紧用刻度尺测出棉线上两个记号之间的长度，再根据地图比例尺进行计算，就可知道上海到南京铁路线的长度了。
活动4：测量地图上北京到福州的铁路线的长度，交流测量结果。
3）测量乒乓球的直径。
教师提出问题：如何测出乒乓球的直径？
学生思考，讨论。
活动5：分组测量乒乓球的直径，交流测量结果。
4）测量细铜丝的直径。
教师提出问题：如何测量细铜丝的直径？
学生思考，讨论。
活动6：分组测量细铜丝的直径，交流测量结果。
归纳：化曲为直法，化少为多法，工具结合法，替代法等。
三、测不规则形状物体的体积
1、提问：如何测一长方体木块的体积？（学生讨论后回答并写出表答式V=abc）
那么对一个任意形状的物体，怎样测量它的体积呢?
2.介绍量筒和量杯，并引导学生观察课本上的图片，了解量筒和量杯的测量范围和分度值、及使用方法。
3.学生活动6:用量筒或量杯测液体的体积。
4、教师引导学生用量筒或量杯测金属块的体积。
三、归纳小结
教师：通过本节课的学习，你学到了什么？
让学生自己归纳总结本节课的学习效果。
四、巩固练习：课本自我评价与作业1、2、3
五、板书设计：
1.3长度和时间测量的应用
1、长度测量的一些特殊方法。化曲为直法，化少为多法，工具结合法，替代法等。
2、测不规则形状物体的体积测不规则形状物体的体积
工具：量筒或量杯
使用方法：a.将量筒置于水平桌面上
b.视线应与液面的凹面底部（或凸面顶部）相平。