圆柱销轴外径的测量与数据处理

（一）实验目的

（1）熟悉外径千分尺及外径的测量方法。

（2）加深对测量误差的含义、来源、种类及处理原则的理解。

（3）掌握随机误差的特点及直接测量的数据处理方法。

（二）实验内容

    用外径千分尺对圆柱销（轴）外径进行10~15次重复测量。

（三）外径千分尺的结构

外径千分尺为螺旋测微类量具，如图1-1所示是测量范围为0~25mm的外径千分尺，有尺架、测微头、测力装置等组成。尺架1的一端装有固定测砧，另一端则装有测微头。尺架的两侧面上覆盖着绝缘板12，防止使用时手的温度影响千分尺的测量精度。

图1-1  外径千分尺

1—尺架；2—固定测砧；3—测微螺杆；4—螺纹套筒；5—固定套筒；6—微分筒；

7—调节螺母；8—接头；9—垫圈；10—测力装置；11—锁紧手把；12—绝缘板；13—锁紧轴

     测微头由以下零件组成。螺纹轴套4压入尺架1中，固定套筒5用螺钉紧固在4上，测微杆3的螺距为0.5mm，精度很高，与外螺纹、螺纹轴套4右端的内螺纹紧密配合，配合间隙用螺母7调整，是测微杆可在螺纹轴套4螺孔中自如的旋转而间隙极小。测微螺杆右端的外圆锥与接头8的内圆锥配合，接头上开有轴向槽，能沿着测微杆的外圆锥胀大，使微                  

分筒6与测微螺杆结合成一体。

测力装置（图1-2）主要靠一对棘轮3和4的作用，棘轮4和转冒5连成一体，棘轮3可压缩弹簧2沿轴向移动，但不能转动，弹簧的弹力用于控制测量压力。测量时，旋转转冒5，如棘轮4对棘轮3所产生的测量压力小于弹簧2的弹力时，转冒5的运动就通过棘轮4、3传递给螺钉1，带动测微杆转动。如测量压力大于弹簧2的弹力时，棘轮3便压缩弹簧而在棘轮4上打滑，测微螺杆停止前进。

锁紧装置是用来锁紧测微螺杆的。在锁紧轴13（图1-1中A-A剖视图）的圆周上有一缺口槽，转动锁紧手把11，便可锁

1—螺钉；2—弹簧；3、4—棘轮；5—转冒；6—微分筒

图1-2  测力装置

紧或松开测微螺杆。                                              

（四）千分尺的测量原理

千分尺是应用螺旋副的传动原理，将角位移转变为直线位移。当测微螺杆的螺距为0.5mm时，固定套筒上的刻度间隔也是0.5mm，微分筒的圆锥面刻有50等分的圆周刻线。将微分筒旋转一圈时，测微螺杆轴向位移0.5mm；当微分筒旋转一格时，测微螺杆轴向位移0.5mmX（1/50）=0.01mm，这样，可由微分筒上的刻度精确地读出测微螺杆轴向位移的小数部分。因此，千分尺的分度值为0.01mm。

常用的外径千分尺的测量范围有0~25mm、25~50mm、50~75mm以至几米以上，测微螺杆轴向位移一般均为25mm。外径千分尺的读数如图1-3。

图1-3  千分尺读数举例

在使用千分尺时，如果微分筒的零线与固定套筒的中线没有对准，可记下差数，以便在测量结果中除去，也可在测量前加以调整。

（五）测量误差的种类和数据处理   

一、测量误差的种类：

系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持恒定或按一定规律变化的误差；

随机误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差；

粗大误差（过失或反常误差）：超出在规定条件下预计的误差。

二、数据处理：

1、消除定值系统误差——测量前或过程中处理；

2、消除其他误差——测量后处理：

   ①计算测量列的算术平均值；

   ②计算测量列的剩余误差；

   ③判断变值系统误差——剩余误差观察法；

   ④计算单次测得值的标准偏差；

   ⑤判断有无粗大误差→有→剔除→重复上述计算→直至剔除完成；

   ⑥计算测量列的算术平均值的标准偏差和极限误差；

   ⑦确定测量结果。

（六）实验步骤

①熟悉测量仪器的结构原理及操作使用方法；

②校对好零位或记录零位时的差值；

③记录零件编号、计量器具的基本度量指标；

④取一圆柱销（轴），用棉花擦去其表面的油膜；

⑤测量圆柱销（轴）外径，进行10次，先粗调千分尺，然后微调，听到“咔咔”的响声后，记录测量值；

⑥整理现场，摆放整齐测量器具和零件；

⑦数据处理，完成实验报告。