设计手册共读|机械测量基本概念

文摘   2024-11-20 07:20   江苏  
观点 / Champion   


机械检测测量是指通过使用各种仪器和设备,对机械设备或零件的几何参数、物理性能、力学特性等进行测试和评估的过程。其目的是确保机械设备或零件符合技术要求和安全标准,从而保障产品的质量和性能。



01. 基本概念


机械检测测量包括多个方面:


1. 几何参数测量:这是机械检测测量的基础部分,涉及长度、角度、平面度、圆度、粗糙度等几何特征的测量。常用的测量工具包括游标卡尺、千分尺、角度尺、三坐标测量机等。


2. 物理性能测量:包括硬度测试、拉伸测试、弯曲测试、冲击测试等,用于评估材料的力学性能,如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。


3. 力学特性测量:通过施加应力或负载来测定材料或零件在特定条件下的行为,如疲劳测试、蠕变测试、断裂力学测试等。


4. 无损检测:采用射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤等方法,检测零件内部及外表的缺陷,而不损害被检对象。


5. 数据处理与分析:在测量过程中,需要对数据进行处理和分析,以评估测量结果的准确性和可靠性,并生成报告。


机械检测测量不仅用于生产过程中的质量控制,还广泛应用于产品设计和制造阶段,以确保材料的选择和使用符合预期要求,并验证最终产品的安全性和可靠性。此外,机械检测测量技术的发展也推动了自动化检测和数字化检测技术的应用,提高了检测效率和精度。


一件制造完成的产品是否满足设计的几何精度要求, 通常有以下4 种判断方式。


1. 测量


测量是为确定量值而进行的实验过程。在测量中, 假设L 为被测量值, E 为所采用的计量单位, 那么它们的比值为: q = LE


上述公式的物理意义为:在被测量值L 一定的情况下, 比值q 的大小完全决定于所采用的计量单位E, 而且是成反比关系。同时, 这一公式说明计量单位的选择取决于被测量值所要求的精确程度, 这样, 经比较而得的被测量值为: L = qE。因此, 测量是指以确定被测对象的量值为目的的全部操作。


在这一操作过程中, 将被测对象与复现测量单位的标准量进行比较, 并以被测量与单位量的比值及其准确度表达测量结果。例如, 用游标卡尺对某一轴径的测量, 就是将被测量对象(轴的直径) 用特定测量方法( 游标卡尺) 与长度单位( mm) 相比较。若其比值为30.52, 准确度为±0.03 mm,则测量结果可表达为(30.52 ±0.03) mm。由上可知, 任何一个测量过程必须包含被测的对象和所采用的计量单位。此外, 还包含二者是怎样进行比较及比较以后其精确程度如何的问题, 即测量的方法和测量的精确度问题。这样, 任何测量过程都包含测量对象、计量单位、测量方法及测量精确度等4 个要素。


(1) 测量对象。这里主要指几何量, 包括长度、角度、表面粗糙度以及形位误差等。由于几何量种类繁多, 形状又各式各样, 因此对其特性, 被测参数的定义, 以及标准等都必须加以研究和熟悉, 以便进行测量。


(2) 计量单位。国务院于1977 年5 月27 日颁发的《中华人民共和国计量管理条例(试行)》第三条规定: “我国的基本计量制度是米制(即‘公制’), 逐步采用国际单位制。” 1984 年2 月27 日, 国务院正式发布《中华人民共和国法定计量单位》, 规定我国的计量单位一律采用《中华人民共和国法定计量单位》。在长度计量中以米(m) 为基本单位, 其他常用单位有毫米(mm) 和微米(μm)。在角度测量中以度(°)、分(′)、秒(″) 为单位。


(3) 测量方法。测量方法是指在进行测量时所采用的计量器具和测量条件的综合。根据被测对象的特点, 如精度、大小、轻重、材质、数量等来确定所用的计量器具;分析研究被测参数的特点及其与其他参数的关系, 确定最合适的测量方法以及测量的主客观条件(如环境、温度等)。


(4) 测量精确度(即准确度)。测量精确度是指测量结果与真值的一致程度。任何测量过程总不可避免地会出现测量误差, 误差大说明测量结果离真值远, 精确度低。因此,精确度和误差是两个相对的概念。由于存在测量误差, 任何测量结果都是以一近似值来表示的, 换言之, 测量结果的可靠性有效值由测量误差确定。



02. 测量种类


1. 直接测量


用量具或量仪直接在被测零件上测出所需要的尺寸。


2. 间接测量


不能用量具量仪直接测出年需要工件的尺寸,还需寻求某种函数关系,然后进行换算


3. 绝对测量法与相对测量法


绝对测量法是由量仪或量具的示值直接表示(读出)被测长度,例如用测长仪测量工件的长度。相对测量法亦称比较法或差示法。仪器示值只表示被测长度与标准长度之间的差值,例如用光学计将被测长度与块规长度进行比较。


4. 接触测量与非接触测量


测量时,量具或量仪直接接触到被测表面,叫接触测量法。如用千分尺,百分表等测量,不接触测量法是指测量时,量具或量仪不接触被测表面,如投影仪和部分气动量仪等的测量。


5. 单项测量与综合测量


一些复杂零件如螺纹、齿轮等,将各个参数分别逐项进行测量,叫单项测量,例如齿形、齿向测量等。如果一次能测出几种参数的综合作用时,叫综合测量,例如齿轮单面啮合测量和双面啮合测量等。


6. 静态测量与动态测量


一些单个参数的测量,如圆轴直径及长度,它不包括时间热变形的测量,叫静态测

量。静态测量大多是单项测量。在测量过程中,随时间或是其他变化因素而变化的测量,叫动态测量。动态测量大多是连续测量和综合性测量。



03. 测量误差

一切测量都不可避免地有一定误差。测量误差大致可分为下列几种。


(一)偶然误差


偶然误差每次出现的情况虽无规律,但在相同条件下的大量重复测量中,具有下列

特性:1)正负误差出现的概率相等;2)绝对值小的误差出现的概率比大的误差要多;3)绝对值相同的正负误差出现概率相等;4)最大的偶然;误差不会超出一定的极限值。由于上述特性,故由多次测量得出平均值可以减少偶然误差的影响。


在实际工作中,人们经常取多次测量的平均值,作为被测参数的真值,其计算式如

下:


(二)系统误差

系统误差的来源主要有下列几种


1 ) 工具误差

由于量具或量仪的结构不完善或加工不正确等所引起的误差。如线纹尺刻度不正

确等。


2 ) 安置误差

如在工具显微镜上测量螺纹时,如果螺纹轴线安置得与移动方向不平行就会引起

误差。


3 ) 方法误差

某些测量方法本身含有误差,如在间接测量中采用近似公式,这种误差是可以计算

的,在精密测量中可以算出误差值加以修正。


4 ) 人身误差

由于测量人员的生理特点引起的误差,如在读数显微镜中双刻线对线的不对称性,

这项误差一般可忽略不计。


5 ) 测量力误差

由于测量力使测量头和被测件变形,而产生误差。但测量力一般被控制在一定范围

内,因而这项误差不大,往往可以忽略不计。


6 ) 温度误差

测量时被测件和标准件或仪器的温度不等于标准温度而引起的误差。




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