机械制造实验报告直线度误差合像水平仪测量
实验项目名称： 直线度误差合像水平仪测量 一、 实验目的（必填）
1. 1、掌握用合像水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。
二、 实验原理与测量仪器（必填） 2.1原理
直线度误差通常按与理想要素比较的原则进行测量，其测量原理如图 2-1 所示。用准直光线、水平面或高精度平板的平面构成一条模拟理想直线 L，将被测实际直线 L'与模拟理想直线进行比较，若能直接测出被测的实际直线上各点相对于理想直线的绝对距离y 。y1，…，yn ，或相对偏距Δ。Δ1，…，Δn，则这种测量方法称之为直接测量法。若每次测量的读数仅反映相邻两测点的相对高度差δ。δ1,δ2,…,δn。通过累加 （即ΔK = ∑δi）后，才能获得相对偏距，则这种测量方法称之为间接测量法。不管采用哪种测量方法，其最终目的都是要按各测点的相对偏距，作出被测实际直线的折线图，最后按最小条件确定被测实际直线相对于理想直线的变动量，即直线度误差值。
2.2、测量仪器
合像水平仪的结构如图 2-3 所示。合像水平仪的水准器 1 是一个封闭的玻璃管，内装己醚或酒精，并留有一个小气泡。将合像水平仪安置在桥板上，当桥板的两接触点所组成的连线平行水平面时，气泡处在水准器的正中。此时，通过合像棱镜 2 ，将气泡两端的半像汇聚到放大镜 3之下，出现图 2-3 （ b ）所示的两半像端对齐的结果。当桥板的两接触点所组成的连线相对于水平面偏斜
时，气泡偏高水准器的中心，两半像端错开Δ（图 2-3 （ C ）。此时转动刻度盘 8 将水平仪重新调平，使气泡两半像端对齐，然后通过刻度盘 8 （分度值 0.01mm/ m ），即可确定测量读数。用合像水平仪测量所获得的每个读数也仅仅只反映桥板两接触点的相对高度差δi 。
三、测量步骤
1 ．将导轨全长分成长度相等的若干小段（取1m,分成10段）。确定相邻两测点之间的距离（节距），按节距调整桥板的两圆柱中心距。
图3导轨的等分
图4按节距调整桥板的两圆柱中心距
2 ．将合像水平仪放在桥板上，然后将桥板依次放在各节距的位置，每放一个节距后，要旋转微分筒合像，使放大镜中的合像，此时即可读数，如此顺测（从首点到尾点），回测（由终点至首点）各一次。回测时桥板不能调头，个测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。需注意，如某测点两次读数相差极大，说明测量情况不正常，应检查原因并加以清除后重测。
图5 调节成水平
3 ．根据各测点的累计值，在坐标纸上取点，作图时不要漏掉首点，然后谅解各点得出误差折线。
4、用两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高点相切，在两切点之间，应有一个最低点与另一条平行线相切。这两条直线之间的区域才是最小包容区域。从平行于纵坐标方向画出这两条平行直线间的距离，此距离就是被测表面的直线度误差值。
四、数据处理
1. 最小包容区域法
参看图6，根据给定平面内直线度公差带的形状，由两条平行直线包容被测实际直线S时，成“高—低—高”或“低—高—低”三级点相间接触，则这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域(简称最小区域)。这称为给定平面内直线度误差最小区域判别准则。它们之间的宽度fMZ即为符合定义的误差值。
图6 最小包容区域
2. 最小二乘中线法/最小条件原则法
参看图7，最小二乘中线lLS是一条穿过实际被测直线S的理想直线，它所处的位置使实际被测直线上各点至它的距离的平方和为最小。以该理想直线作为评定基准，取测得各点相对于它的偏离值中最大的偏离值hmax与最小偏离值hmin之差fLS作为直线度误差。在它上面的测点偏离值取正值；在它下面的测点的偏离值取负值，即fLS=hmax-hmin。
图7 最小二乘中线
3. 两端连线法
参看图8，以实际被测直线S的首、末两点B和E的连线lBE作为评定标准，取测得各点相对于它的偏离值中的最大偏离值hmax与最小偏离值hmin之差fBE作为直线度误差在它上面的测点偏离值取正值；在它下面的测点的偏离值取负值，即fBE=hmax-hmin。
图8 两端点连线
五、 实验内容
用合像水平仪测量直线度误差。 六、实验数据记录和处理 6.1数据记录
6.2图解及分析
最小条件原则法
直线图误差＝
端点连接法
直线图误差＝