GIS数据库几何精度评价及验证方法初探

第9卷第2期 测　绘　工　程 V o l.9,N o.2 2000年6月 EN G I N EER I N G O F SU RV EY I N G AND M A PP I N G JUN.,2000

α

G IS数据库几何精度评价及验证方法初探

朱光良

(浙江教育学院)

摘　要　通过用误差传播理论及G IS数据库与遥感资料的叠合两种方法,对海宁市土地详查G IS 数据库进行几何精度分析,结果说明这两种方法是可行的。其中第二种方法会随着甚高分辨率遥感资料的普及而发挥越来越重要的作用。

关键词　G IS数据库;几何精度;遥感;TM图像

中国图书资料分类号　P208

A Prel i m i nary Study of the Geom etr ic Accuracy

Eva lua tion and Test M ethods for GIS Da taba se

Z hu Guang liang

(Zhejiang Educati on In stitu te,H angzhou,310012)

Abstract　B y u sing the erro r pop agati on theo ry and the overlaying of the G IS data on to the rem o te sen sing data,the au tho r i m p lem en ts the geom etric analysis concern ing the

G IS database of the land investigati on s in H ain ing C ity.R esu lts show ed that bo th

m ethods are feasib le.T he m o re the very h igh reso lu ti on r s data are popu lar,the m o re

i m po rtan t the latter m ethod is.

Key words　G IS database;Geom etric accu racy;R em o te sen sing;TM i m agery

G IS数据库的精度估价是一个十分重要,但却常被忽视的问题,特别在G IS技术应用迅速扩展,G IS项目四处上马的形势下,很多匆匆建设起来的G IS数据库,无论搁置未用还是被进一步应用,往往缺乏较认真的精度估价。应当看到,现今信息技术和网络通讯高度发达,G IS数据库的质量,现在比过去任何时候都重要,广泛共享的、高质量的G IS基础数据库,是信息时代的需要。未来的科技趋势,必定是众多共享信息的用户,从少数基础数据库概括、综合出各种比例尺的各类专题信息,包括专题地图和分析结果,以适应不同种类、不同层次的应用需求。

G IS数据库的几何精度评价,通常可采用理论分析的方法,即采用误差传播理论进行分析。用该方法进行几何精度评价必须获得G IS数据库各项基础数据的误差和建立G IS数据库各个步骤中产生的误差。另一种方法是用遥感图像与G IS数据库叠合并计算叠合的吻合度。这种方法随着G IS与遥感集成化程度和水平的提高,会越来越受到重视并得到发展。1992年,美国国会通过一项立法,放宽甚高分辨率卫星遥感技术对民用的限制。在这个立法下,鉴于对先进的全球空间信息产品需求增长的认识,若干商用图像卫星公司被组建起来。经过几年努力,若干米级分

α收稿日期　1999-09-26

辨率的卫星将陆续升空[1]。这些甚高分辨率卫星遥感资料对G IS 技术与遥感技术集成化程度的提高会起到积极的推进作用,并会在G IS 数据库几何精度评价问题上起非常有效的作用。1　研究资料概况

本文研究所使用的是海宁市1∶1万土地利用现状详查G IS 数据库。这个库经过96年详查变更,无论是当地地物实际变更,还是数据层中残留的漏误,都进行了相应的改正。可以说,库内明显的相对位置误差已基本消除。但是,它的绝对精度又如何呢?在未来必须结合甚高分辨率遥感分类数据的形势下,它能胜任作为基础库的角色吗?有关这些问题都有待于进一步研究。

遥感资料是陆地卫星5号的TM 影像,成像时间为1994年11月5日,影像约为三分之二景,包括海宁市及杭州湾周边地区。经对海宁市部分影像进行的初步研究,发现在海宁市的东部地区上空有零散的积状云,因此,本研究试验区确定为海宁市西部地区的一个乡或镇。

对与G IS 数据库相对应的遥感图像进行尽可能好的几何精校正,以便由精校正后的遥感图像与G IS 数据库相叠合来分析G IS 数据库的几何精度。几何精校正的成功与否决定于地面控制点(Ground Con tro l Po in t ,简称GCP )能否适量、合理地选取。因为城区有很多路网交叉点,而农村较少;特别在我国江南农区,较窄的小路偏多,TM 影像上可用以进行GCP 操作的道路交叉点不多。另一类可用作GCP 操作的,是水系交叉点,可惜海宁市水网虽多,但大都狭窄,在TM 影像上特征不明显。相比之下,在海宁市西部地区中,容易从影像中选取地面控制点的主要有长安镇、周王库存镇、钱塘江镇、许巷乡、沈士镇、许村镇及盐仓垦区等。其中,长安镇及其周边地区可以找到分布比较均匀的地面控制点,这是本研究确定长安镇作为研究工作试验区的一个主要原因。选择长安镇为试验区的另一个原因是:长安镇境内有两条相交叉的、近直线的人工河流,在TM 影像上非常清楚,这非常有利于借以观察和分析与G IS 矢量数据叠合的效果。2　用误差传播理论对G IS 数据库进行几何精度估价

2.1　制作1∶1万国际分幅土地利用现状彩描薄膜二底图

1)控制测量和电算加密

按国家测绘局《1∶5千、1∶1万比例尺地形图航空摄影测量内、外业规范》的要求,野外实测平面和高程控制点,据以电算加密纠正点。经检验,全部控制成果符合规范要求。

2)制作影像图

选取新摄的(1988年5月初航摄)1∶3.5万比例尺23×23平方厘米见方航片,利用上述纠正点,制作影像图,做到一张航片一幅图,避免航片拼接镶嵌过程中的误差。

3)外业调绘

按《浙江省土地利用现状调查技术规范》中有关条款执行,先调绘境界、权属界线,然后调绘地类图斑。调绘作业直接在影像图上进行,省去摹绘,也不会引发摹绘误差。

4)原图清绘

在影像图上用多色像片墨水直接清绘,质量符合要求。

5)彩描薄膜二底图

薄膜二底图上的所有解析点均由坐标仪展点定位,二底图成果符合国家测绘局《图件编绘技术规定》的质量要求。

?64? 测 绘 工 程 第9卷

2.2　建设1∶1万土地详查矢量数据库

1)图形数字化

图形数字化是对薄膜二底图在A 1幅面数字化仪上的数字化过程。数字化质量符合《海宁市土地资源信息系统技术设计书》的要求。

2)图形编辑

图形编辑包括几何编辑整理、建立图形拓扑关系、图形再编辑再整理等过程。

3)输入属性数据

属性数据包括图斑属性数据和各类界线属性数据。图斑属性包括图斑号和行政代码,各类界线属性全部在几何图形上输入。

4)图幅接边

图幅接边全部由计算机人机交互完成。

5)形成1∶1万土地利用现状矢量图形库

图幅接边后就得到全市域1∶1万土地利用现状矢量图形库,根据行政界线可提取各乡、镇、村1∶1万土地利用现状矢量图形库。

2.3　1∶1万土地详查矢量数据库点位精度估价

1)1∶1万土地利用现状彩描薄膜底图的点位精度分析。

《浙江省土地利用现状调查技术规范》规定,转绘点位容许标准差为:平原0.75毫米,丘陵1.00毫米。按误差传播定律,得点位标准差为:

平原 (7.52+52)1 2=9米

丘陵 (102+52)1 2=11.2米

海宁市土地利用详查以制作正射投影影像图取代转绘成图工艺,且作业人员技术熟练,其最终图件成果的精度显然高于上述规范规定,具体估算如下:

(1)影像图地物点位标准差(M y )

海宁市影像图符合航测规范规定,其地物点位标准差不大于地面5米。

(2)调绘点位标准差(M d )

调绘点位标准差主要是“跑线量”,经验表明M d 约为地面2米。

(3)清绘点位标准差(M q )

清绘人员技术熟练,M q 可取值1米

(4)彩描点位标准差(M c )

彩描人员技术熟练,M c 可取值1米。

根据误差传播定律,估得彩描薄膜二底图的点位标准差(M z )为:

(52+22+12+12)1 2=5.6米

2)图形数字化和编辑的标准差(M s )。

实践表明,在1∶1万土地利用现状图上数字化跟踪的点位误差,基本上服从正态分布(0,M p 2),其中,期望值为零,标准差M p 约为地面1米。图形编辑标准差为地面1米。按误差传播定律算得图形数字化和编辑的标准差M s 为地面1.4米。

由上面两步估算,可算得1∶1万土地详查矢量数据库点位标准差M b 为

(5.62+1.42)1 2=5.8米

?

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此点位标准差可作为海宁市1∶1万土地利用现状详查G IS 数据库的几何精度。3　TM 遥感数据几何精校正及精校正精度

3.1　几何精校正原理

遥感图像是卫星地面站已做过粗校正后的产品,即PS 类产品。为了适应我们研究工作的需要,该图像还需做几何精校正[4]。

几何精校正是通过图像上若干已知点,即地面控制点,构造一个图像坐标与地理坐标之间的关系式。假定图像坐标为X ,Y ,地理坐标U ,V ,则关系式可一般地表示为二元n 次多项式

U =a +bX +cY +dX

2+eX Y +f Y 2+…+pX i Y j +…+z Y n V =a ’+b ’X +c ’Y +d ’X 2+e ’X Y +f ’Y 2+…+p ’X i Y j +…+z ’Y

n 只要(n +1)(n +2) 2个GCP,就可以通过求解线性方程组来确定上述两式的系数a 、a ’、b 、b ’、

…、z 、z ’,若GCP 数量大于上述值,则可利用最小二乘法求得系数的最佳拟合解。为了提高几何精校正的精度,有几点需要注意。其一,分布于图像局部的地面控制点只能保证该局部,而非全局性的拟合。因此,地面控制点应尽可能均匀分布于整个图像。

其二,应尽可能提高地面控制点的选取质量。由于TM 数据的分辨率仅30米,地面较小的标志物在TM 图像上不明显。为此,TM 图像的地面控制点一般选在地面特征明显的线性要素的交点或折点,如道路的交叉点、河流的交叉点、地类边界线的折角处等。尽管如此,非常精确地确定这样的地面点在图像上的位置,是很不容易的,甚至是不可能的。况且,如前面提到的,农村地区TM 图像上地面标志物较少,GCP 的选取又比城区困难一些。因此,选取GCP 不仅需要分析判断以尽可能提高准确度,必要时还要通过拟合分析剔除质量差的地面控制点。

其三,GCP 的数量以多些为好。当GCP 数量刚好为(n +1)(n +2) 2时,虽然可以导致无偏差的拟合,但这种无偏差仅仅是在这些GCP 的范围内。增加GCP 数目,使GCP 实际分布于回归曲线的两侧,那么,GCP 对回归曲线的偏差可以作为几何精校正的一种度量。

增加GCP 数目与剔除低质量GCP 是一对矛盾。剔除肯定导致拟合度增加;但剔除太多,使

GCP 数目太接近(n +1)(n +2)

2,其结果也不能真实反映校正的偏差程度或精度。所以,应当协调这两方面至合适分寸。一般而言,这个分寸与具体应用所要求的精度有关。

此外,多项式的幂次数也有影响,一般而言,在保证精度要求的前提下,宜采用低次多项式。

3.2　试验区TM 图像的精校正:实践和方法

为了提高长安镇TM 图像精校正精度,采用了如下步骤(在ERDA S 软件[5]环境下进行):1)扩大GCP 选取范围以提高GCP 选取的数量和质量

我国江南农区TM 图像上明显标志点较少。长安镇部分含53000余个象元,真正可选的地面控制点仅4个。为此,本研究采取了一个措施,即扩展GCP 选取范围,在长安镇四周搜寻可能的高质量地面控制点,并最终在一个较大范围选取了14个较高质量的、较均匀地“包围”长安镇的地面控制点,以保证长安镇部分精校正的精度。

2)确定地面控制点的地理坐标

本研究所采用的地理坐标,是土地详查实践所采用的北京大地坐标系坐标。在1∶1万地形图上河渠相交的中点等GCP 可明确认定,可由该图内插求取这些点的坐标值。

3)读取地面控制点的图像坐标

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GCP 的图像坐标较难准确读取。由于TM 图像不够高的分辨率,海宁的河渠(一般皆不宽)和道路在放大的TM 图像上表现为锯齿状、有时呈跳跃变动的同色调象元串。在ERDA S 软件环境下,GCP 图像坐标可以精确到1 8个象元。换言之,研究者可在放大的屏幕上根据两条相交地物的象元串的大致走势,以0.125的精度估计相交中心点在哪个象元的哪一位置。

4)多项式拟合分析和剔除部分质量不高的GCP

对14个GCP 的图像坐标和高斯—克吕格坐标分别采用一次和二次多项进行拟合分析,结果表明:有5个GCP 对拟合曲线的偏差相对偏大,有意义的是,这些GCP 恰好都分别离另外的GCP 较近,换言之,剔除它们并不影响GCP 分布的范围和均匀性。进一步计算表明,剔除这5个GCP 确实导致拟合精度显著提高;采用二次多项式比一次多项式的拟合程度明显偏高,偏高程度因GCP 数目不同而异,在多数情况下,差异达一倍左右。

为此,本研究最后采用二次多项式对9个GCP 的两套坐标进行拟合。拟合方程为:

U =a +bX +cY +dX

2+eX Y +f Y 2V =a ’+b ’X +c ’Y +d ’X 2

+e ’X Y +f ’Y 23.3　几何精校正精度分析

一般采用GCP 的实际坐标与它在多项式拟合曲线上对应值之间的差距(以象元为单位)来估计校正精度。这个差距可采用均方差(RM S )

R =1n ∑n i =1(?X 2i +?Y 2i )

估计。这里n 为GCP 数目,?X i 和?Y i 分别为该差距为的X 分量和Y 分量。

本次精校正的均方差为R =0.22737,按长安镇TM 图像每个象元28.5米的平均尺度,此精度相当于R =6.5米。

最后,考虑到用以做精校正的高斯—克吕格坐标来自1∶1万地形图,而该图按国家规范,其点位差应为5米,按误差传播理论,则精校正图像的几何精度为8.2米。此精度与上节用误差传播理论分析得到的G IS 数据库几何精度相当,因此可以用精校正后的遥感图像与G IS 数据库相叠合来进一步分析、验证G IS 数据库的几何精度。

4　由精校正图像与G IS 矢量数据的叠合进行G IS 数据库几何精度分析与验证

海宁1∶1万土地详查数据库采用A RC I N FO 软件平台的矢量格式,TM 图像系ERDA S 软件环境下的栅格图象。由于这两个软件平台之间已有良好的连通性,所以TM 栅格图像与G IS 矢量图形的叠合,不存在技术困难。

叠合的结果呈现出非常好的吻合,主要的河渠、道路和其它明显地物,处处表现出相同的走势。尽管目视结果非常好,还应就叠合效果给出定量度量。然而,栅格图像上线状地物表现为锯齿状、有时呈跳跃变化的象元串,这给定量度量带来困难。

我们用“吻合度”来描述叠合的精度,吻合度基于其长度与整个图幅尺度相当的线状地物来度量。其具体的方法是,利用线性或非线性回归给出栅格图像线状地物不规则象元串的中心拟合线,利用这条线与矢量图形上线状地物中心线之间的偏离来度量叠合的吻合度。

在长安镇TM 图像内,有两条贯穿全图的、大角度相交的直线状的人工河渠,即左上塘河和右上塘河,这为吻合度的量度带来很大的方便。首先,水域象元在TM 图像上最易判读,在多波

?

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段上皆表现为最深的色调,即使不经分类处理也易辨别。其次,直线型河渠可采用线性回归,处理更方便。吻合度度量的具体处理步骤如下(以左上塘河为例):

首先,利用矢量图形验证河渠的直线性,若为直线,则用一次方程表示之。在左上塘河矢量图形中心线上大体等间隔地采集16个点的坐标,对这16个点的坐标进行直线回归,相关系数达0.99985,说明该河可作直线处理,其直线方程为

U =0.843638362V +2912888.16

其次,求取栅格图像上左上塘河的象元串的中心拟合直线。由于象元串呈踞齿状、有时还有跳变,为了求得最佳拟合,选取水域象元呈深色调的TM 5、TM 4、TM 3合成图像。沿该河象元串,以大体同样的间隔取样:若取样处仅一个深色调水域象元,则以该象元中心坐标为采样点;若取样处有二个或以上邻接的深色调象元,则取色调最深的一个的中心坐标作为样本。如此选出了16个样点,对这16个样点作直线回归,得回归方程

U =0.839483226V +2915140.58

由回归方程可解得,图域内(539808

注意到左、右上塘河是大角度交叉的,这就避免了某一方面的偏差被掩盖未能测出的可能。由此可以得出结论,精校正后的TM 图像与G IS 矢量数据库相叠合的吻合度为4～5米(按平均值),或6～7米(按最大值)。

叠合的吻合度与用误差传播理论分析得到的G IS 数据库几何精度及TM 图像精校正精度估计值相当,这个结果表明,上述两方面的精度分析是可信的。

5　结论

本研究通过两种方法对海宁市1∶1万土地利用现状详查G IS 数据库几何精度的分析,得到数值相近的几何精度值,这说明用这两种方法估计G IS 数据库几何精度是可行的。特别是,在难以获得G IS 数据库各项基础数据的误差和建立G IS 数据库过程中产生的误差的情况下,用遥感资料与G IS 数据库的叠合分析,可以有效地获得G IS 数据库的几何精度。这种方法还会因米级分辨率卫星遥感资料的商品化而发挥其更大的优势。

参考文献

1　W .Stoney .A N ew Space R ace Is O n .G IS WORLD 1998,11(3):44-46

2　海宁市土地管理局编.海宁市土地利用现状调查.(内部资料)

3　ESR I .I N C .PC A RC I N FO STA R T ER K IT PC A RC I N FO DA TA CONV ER S I ON .V ersi on 3.4D P lus ,1992

4　彭望碌编著.遥感数据的计算机处理与地理信息系统.北京:北京师范大学出版社,1991,42—615　ERDA S ,Inc .ERDA S F ield Guild .V ersi on 7.5,July 1991

作者简介:　朱光良　硕士,浙江教育学院副教授。发表“江南地区TM 图像土地利用分类精度的诊断研究”等论文多篇。

地址:　杭州市文三路140号;邮编:310012?05? 测 绘 工 程 第9卷

《机械几何精度设计》习题参考答案

《机械几何精度设计》习题参考答案 绪言 0-1题：写出R10中从250?3150的优先数。 解：公比q io = 10 10，由R10逐个取数，优先数系如下： 250 , 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 0-2题：写出R10/3中从0.012?100的优先数系的派生数系。 ___ 3 解：公比 qe /3= 由R10中的每逢3个取一个数，优先数系如下： 0.012, 0.025 , 0.050 , 0.100 , 0.200 , 0.400 , 0.800 , 1.600, 3.150 , 6.300 , 12.50 , 25.00 , 50.00 , 100.00 0-3题：写出R10/5中从0.08?25的优先数系的派生数系。 ___ 5 解：公比5。/5= 1 010 ；由R10中的每逢5个取一个数，优先数系如下： 0.080 , 0.25 , 0.80 , 2.50 , 8.00 , 25.0 第一章圆柱公差与配合 1- 1题 填在教材上 1- 2题 (1)为间隙配合，孔与轴配合的公差带代号为： ? 20兰 d8 最小过盈：Ymin=-0.011 m 配合公差为：T f =0.049 m ? 55 (3) ? 20 H8 WT7 +0.033 d8 -0.065 -0.098 最大间隙： Xmax=+0.131mm 最小间隙：Xmi n=+0.065 m 配合公差为：T f =0.066 m 为过盈配合, 孔与轴配合的公差带代号为: H 7 ? 55— — r 6 r 6 +0.060 +0.041 最大过盈：Ymax=-0.060 m H7 +0.030

普通车床几何精度检测

普通车床几何精度检验实验 一、实验目的 1、了解本实验中所检验的车床精度有关项目的内容及其和加工精度的关系。 2、了解车床精度的检验方法及有关仪器的使用。 3、掌握所测得的实验数据处理方法和检验结果的曲线绘制及分析。 二、主要仪器设备 1、实验机床：CA6140普通车床 2、测量仪器：合象水平仪、千分表、钢尺、磁力表座、圆柱长检验棒。 三、实验基本原理 根据普通车床精度检验标准，本实验进行其中的五项。 第一、二、三项是检验溜板移动时的轨迹，由于床身导轨的制造误差或因长期使用后的磨损及变形，使得溜板移动轨迹不是一条直线，而是一条空间曲线，这一条空间曲线可以用这三项精度来表示： 第一项：溜板移动在垂直平面内的不直度，检验方法，在溜板上靠近床身前导轨处放一个和床身导轨平行的水平仪，移动溜板，每隔200mm记录一次水平仪读数，在溜板上的全行程检验，见图一。 图一第一项精度检验示意图 根据所测得的各段水平仪读数，绘制溜板移动的运动曲线，以运动曲线二端

点的联线作为基准线，由曲线上各点作基准线的平行线，其中相距最近的二根平 行线之间的纵座标距离即为其不直度误差。 溜板移动的运动曲线作法如下： 以溜板行程为1500mm，溜板长度为500mm的车床为例，水平仪纵向安放在溜板平面上，当溜板处于近主轴端的极限位置时，记录一个水平仪读数，如+a （格）（“+”代表水平仪气泡移动方向与溜板移动方向相同，如相反，则为“－”）移动溜板，每隔500mm就记录一次读数，到移动行程为1500mm时得出三个读数，如为+b、-c、-d。以导轨长度（即溜板各段行程所在的导轨位置）为横座标，水平仪读数为纵座标，根据水平仪读数依次画出各折线段，并使每一折线段的起点与前一折线段的终点相重合，即得出运动曲线。（见图二）联接曲线二端点OD， 作为基准线，量出曲线上的B点到OD线的纵座标距离δ 全 为最远，即为溜板在全行程内的不直度误差，如果要求1000mm行程内的不直度误差，则把每个行程为1000mm之间的二端点相连，作为该1000mm行程中的基准线，找出这1000mm行程中的不直度误差，然后取各个1000mm行程的不直度误差中的最大值，即为 1000mm行程内的不直度误差，如图二中的δ m1>δ m2 ，则δ m1 即为1000mm行程内的 不直度误差。 δ δ δ 图二溜板移动的运动曲线

轴几何精度设计机械制造基础大作业

轴几何精度设计机械制造基础大作业 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

北京交通大学 《机械制造技术基础》 研究性教学训练载体1-1 班级： 姓名： 学号： 研究性训练载体1-1：车床传动轴的几何精度设计 1.问题提出 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床传动轴进行几何精度设计。 2.专题研究的目的 （1）理解零件几何精度对其使用性能的影响； （2）根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求； （3）掌握正确的零件公差标注方法；

（4）掌握零件的几何精度设计方法； 3.研究内容 完成图1所示传动轴零件的几何精度设计。 （1）对轴上各部分的作用进行分析研究； （2）对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究； （3）根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值； 包括传动轴的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。 （4）把公差正确的标注在零件图上。 图1 传动轴 4.设计过程 轴上各部分的作用分析及主要技术要求分析与设计 (1)车床传动轴连接于电机与主轴箱车轮间，用于传动。因此，作为传递力矩的关键零件，为保证力矩传送的平稳性，要求传动轴整体有较高的同轴度。 (2)两端的圆柱面与轴承内圈配合，表面要求较高。要求其与配合件之间配合性质稳定、可靠，故表面粗糙度的数值应取较小值，同时该数值还应和尺寸公差相协调，采取Ra值不大于。 (3)轴肩的位置是为了便于轴与轴上零件的装配，是止推面，起定位作用。轴肩表面既不是配合面，与相连的零件也没有相对运动，从加工经济性角度出发，选取Ra值不大于。

几何精度规范学作业5答案

第一章几何精度设计概论 1－1 判断题 1．任何机械零件都存在几何误差。（√）2．只要零件不经挑选或修配，便能装配到机器上，则该零件具有互换性。（×）3．为使零件具有互换性，必须把加工误差控制在给定的范围内。（√）4．按照国家标准化管理委员会的规定，强制性国家标准的代号是GB/Q，推荐性国家标准的代号是GB/T（×） 1－2 选择填空 1．最常用的几何精度设计方法是（计算法，类比法，试验法）。 2．对于成批大量生产且精度要求极高的零件，宜采用（完全互换，分组互换，不需要互换）的生产形式。 3．产品标准属于（基础标准，技术标准，管理标准）。 4．拟合轮廓要素是由（理想轮廓，实际轮廓，测得轮廓）形成的具有（理想形状，实际形状，测得形状）的要素。 第二章尺寸精度 2－1 判断题 1．公差可以认为是允许零件尺寸的最大偏差。（×） 2．只要两零件的公差值相同，就可以认为它们的精度要求相同。（×）3．基本偏差用来决定公差带的位置。（√）4．孔的基本偏差为下偏差，轴的基本偏差为上偏差。（×）5．30f7与30F8的基本偏差大小相等，符号相反。（√）6．30t7与30T7的基本偏差大小相等，符号相反。（×） 7．孔、轴公差带的相对位置反映配合精度的高低。（×）8．孔的实际尺寸大于轴的实际尺寸，装配时具有间隙，就属于间隙配合。（×）9．配合公差的数值愈小，则相互配合的孔、轴的公差等级愈高。（√）10．配合公差越大，配合就越松。（×） 11．轴孔配合最大间隙为13微米，孔公差为28微米，则属于过渡配合。(√）12．基本偏差a～h与基准孔构成间隙配合，其中a配合最松。（√）13．基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。（×）14．有相对运动的配合选用间隙配合，无相对运动的均选用过盈配合。（×）15．不合格的轴孔装配后，形成的实际间隙（或过盈）必然不合格。（×）16．优先采用基孔制是因为孔比轴难以加工。（×）

齿轮及轴的几何精度设计

齿轮及轴的几何精度设计 学生作品 所属学院： 专业：机械工程及自动化 小组成员： 组长： 授课教师： 提交时间：

传动轴设计准备工作——明确问题的提出及研究目的1．问题提出： 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床传动轴进行几何精度设计。 2．专题研究的目的： （1）理解零件几何精度对其使用性能的影响； （2）根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求；（3）掌握正确的零件公差标注方法； （4）掌握零件的几何精度设计方法。 车床传动轴的几何设计要求——研究内容 1.完成图1所示传动轴零件的几何精度设计。 （1）对轴上各部分的作用进行分析研究； （2）对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究； （3）根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值；包括传动轴的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。 2.把公差正确的标注在零件图上。

图1 传动轴 工作安排 1.查阅资料了解传动轴各部位的作用； 2.根据相关资料及所学知识设计相应的尺寸及公差要求； 3.绘制传动轴零件图； 4.在零件图上准确地标出相应的尺寸及公差要求； 5.总结上述过程，完成研究报告。 组员分工 1.查阅资料—— 2.设计尺寸及公差要求—— 3.绘制零件图—— 4.制作报告—— 技术要求 一、传动轴的作用： 车床传动轴多用于传动，两端圆柱面与轴承配合。轴肩的位置是 ② ① ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦

为了便于轴与轴上零件的装配，键槽通过与键配合实现扭矩的传递。 由给定传动轴的零件图可知，各阶梯轴的基本尺寸均已给出，但在设计时，我们要根据轴所受的转矩来初步估算，然后再按轴上零件的配合方案和定位要求，从而逐一确定各段直径。在此过程中，我们需注意以下几点：（1）轴上装配标准件的轴段（如图1中①、③、⑤、⑦），其直径必须符合标准件的标准直径系列值。（2）与一般零件（如齿轮、带轮等）相配合的轴段（该轴中无此段），其直径应与相配合的零件毅孔直径相一致，井采用标准尺寸（GB2822－－81）。而不与零件相配合的轴段（如图1中②、④、⑥），其直径可不取标准尺寸。3）起定位作用的轴肩称力定位轴肩（如图1中①与②、③与④之间的轴肩），其高度按相关的原则确定。为便于轴上零件安装而设置的非定位轴肩，其高度一般取1~~3mm。 二、基准的选择及加工工艺： 1、定位基准的选择①粗基准的选择：轴类零件粗基准一般选择外圆表面。这样，一方面可方便装夹，同时也容易获得较大的支撑刚度。 ②精基准的选择：轴类零件的精基准在可能的情况下一般都选择轴两端面中心孔。这是因为轴类零件的各主要表面的设计基准都是轴线，选择中心孔作精基准，既可满足基准重合的要求，又可满足基准统一的要求。当不能选中心孔作为精基准时，可采用轴的外表面或轴的外表面加一中心孔作为精基准。对精度要求不高的轴，为了减少加工工序，增加支撑刚度，一般选择轴的外圆作精基准。 2、工艺路线：轴类零件主要表面加工的工艺路线如下：下料（圆

轴几何精度设计-机械制造基础4个大作业

北京交通大学 《机械制造技术基础》研究性教学训练载体1-1 班级： 姓名： 学号：

研究性训练载体1-1：车床传动轴的几何精度设计 1.问题提出 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床传动轴进行几何精度设计。 2.专题研究的目的 （1）理解零件几何精度对其使用性能的影响； （2）根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求； （3）掌握正确的零件公差标注方法； （4）掌握零件的几何精度设计方法； 3.研究内容 完成图1所示传动轴零件的几何精度设计。 （1）对轴上各部分的作用进行分析研究； （2）对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究； （3）根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值； 包括传动轴的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。（4）把公差正确的标注在零件图上。 图1 传动轴

4.设计过程 4.1轴上各部分的作用分析及主要技术要求分析与设计 (1)车床传动轴连接于电机与主轴箱车轮间，用于传动。因此，作为传递力矩的关键零件，为保证力矩传送的平稳性，要求传动轴整体有较高的同轴度。 (2)两端的圆柱面与轴承内圈配合，表面要求较高。要求其与配合件之间配合性质稳定、可靠，故表面粗糙度的数值应取较小值，同时该数值还应和尺寸公差相协调，采取Ra值不大于1.6um。 (3)轴肩的位置是为了便于轴与轴上零件的装配，是止推面，起定位作用。轴肩表面既不是配合面，与相连的零件也没有相对运动，从加工经济性角度出发，选取Ra值不大于3.2um。 (4)键槽通过与键配合实现扭矩的传递，保证连接可靠。键槽侧面是键的配合表面，底面为非配合表面。根据普通平键国家标准，对侧面选取Ra值不大于3.2um，底面选取Ra值不大于6.3um。 (5)砂轮越程槽与退刀槽为工艺设计。其表面为非工作表面，从经济性和外表美观出发，选取Ra值不大于12.5um，并以“其余”要求标注在图样中。 4.2轴基本尺寸设计 (1)φ17的圆柱面与轴承过渡配合，采用基孔制，上偏差取+0.012下偏差取+0.001。 (2)键槽所在φ24的圆柱面为过渡配合，上偏差取+0.015下偏差取+0.002。 (3)两端φ17圆柱面有倒角C1，键槽上偏差0，下偏差-0.036。 4.3表面粗糙度设计 (1)φ17的轴表面因为要与轴承配合，所以表面粗糙度要求为1.6。 (2)中间的φ24圆柱面，圆柱面承受载荷较大且属于摩擦面，表面粗糙度要求3.2 (3)键槽所在侧面为工作面，所以表面粗糙度要求为3.2。 (4)φ32的轴端面因为在与其他零件配合时，可能有相互转动，设计粗糙度

数控车床几何精度检测

数控车床几何精度检测 １．床身导轨的直线度和平行度 ☆纵向导轨调平后，床身导轨在垂直平面内的直线度 检验工具：精密水平仪 检验方法：如0001 所示，水平仪沿Z 轴向放在溜板上，沿导轨全长等距离地在各位置上检验，记录水平仪的读数，并记入“报告要求”中的表 1 中，并用作图法计算出床身导轨在垂直平面内的直线度误差。 ☆横向导轨调平后，床身导轨的平行度 检验工具：精密水平仪 检验方法：如0002 所示，水平仪沿X 轴向放在溜板上，在导轨上移动溜板，记录水平仪读数，其读数最大值即为床身导轨的平行度误差。

２．溜板在水平面内移动的直线度 检验工具：指示器和检验棒，百分表和平尺 检验方法：如0003 所示，将直验棒顶在主轴和尾座顶尖上；再将百分表固定在溜板上，百分表水平触及验棒母线；全程移动溜板，调整尾座，使百分表在行程两端读数相等，检测溜板移动在水平面内的直线度误差。 ３．尾座移动对溜板移动的平行度 ☆垂直平面内尾座移动对溜板移动的平行度 ☆水平面内尾座移动对溜板移动的平行度 检验工具：百分表 检验方法：如0004 所示，将尾座套筒伸出后，按正常工作状态锁紧，同时使尾座尽可能的靠近溜板，把安装在溜板上的第二个百分表相对于尾座套筒的端面调整为零；溜板移动时也要手动移动尾座直至第二个百分表的读数为零，使尾座与溜板相对距离保持不变。按此法使溜板和尾座全行程移动，只要第二个百分表的读数始终为零，则第一个百分表相应指示出平行度误差。或沿行程在每隔300mm 处记录第一个百分表读数，百分表读数的最大差值即为平行度误差。第一个指示器分别在图中ab 位置测量，误差单独计算。

４．主轴跳动 ☆主轴的轴向窜动 ☆主轴的轴肩支承面的跳动 检验工具：百分表和专用装置 检验方法：如0005 所示，用专用装置在主轴线上加力 F （ F 的值为消除轴向间隙的最小值），把百分表安装在机床固定部件上，然后使百分表测头沿主轴轴线分别触及专用装置的钢球和主轴轴肩支承面；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴的轴向窜动误差和主轴轴肩支承面的跳动误差 ５．主轴定心轴颈的径向跳动 检验工具：百分表 检验方法：如0006 所示，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直于主轴定心轴颈并触及主轴定心轴颈；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动误差

《几何精度》第一章答案

1-1 零件的实际尺寸越接近其公称尺寸，是否就表示它们的精度就越高？为什么？ 解：否。零件的精度高低取决于公差值的大小（公差等级的高低）。 1-2 一批零件的尺寸公差为0.025 mm，完工后经检测发现，这批零件的实际尺寸最大与最小之差为0.020 mm。能否说明这批零件的尺寸都合格？为什么？ 解：否。若零件的下极限偏差为零，上极限偏差为0.025，而零件的实际上极限偏差为零，实际下极限偏差为-0.020，则这批零件中合格件很少。即零件合格与否不但与零件的公差大小有关，而且与其公差带位置也有关。 1-3 按φ50H7加工一批零件，完工后经检测知道，最大的实际尺寸为50.03 mm，最小的实际尺寸为50.01 mm。问这批零件的尺寸是否都合格？为什么？ 解：φ50H7的最大极限尺寸为50.025 mm，最小极限尺寸为50 mm，则这批零件中实际尺寸大于50.025的都不合格。 1-4 什么是一般公差？在图样中如何标注？ 解：一般公差是指在车间普通工艺条件下，机床设备可保证的尺寸公差。在正常维护和操作情况下，它代表车间正常的加工精度。采用GB/T 1804－2007规定的一般公差，应在图样标题栏附近或技术要求、技术文件（如企业标准）中注出本标准号及公差等级代号。 1-5 查表计算下列配合的极限间隙或极限过盈，并画出孔、轴公差带图，说明各属于哪种配合。 (1)φ20H8/f7 解：EI=0，ES=33，es=-20，ei=-41，X max=74，X min=20，间隙配合，图略。 (2)φ18H7/r6 解：EI=0，ES=18，es=34，ei=23，Y max=-34，Y min=-5，过盈配合，图略。 (3)φ50K7/h6 解：EI=-18，ES=7，es=0，ei=-16，X max=23，Y max=-18，过渡配合，图略。 (4)φ40H7/js6 解：EI=0，ES=25，es=8，ei=-8，X max=33，Y max=-8，过渡配合，图略。 (5)φ30T7/h6 解：EI=-54，ES=-33，es=0，ei=-13，Y max=-54，Y min=-20，过盈配合，图略。 (6)φ25H7/p6 解：EI=0，ES=21，es=35，ei=22，Y max=-35，Y min=-1，过盈配合，图略。 1-6 按下列条件确定公差配合，并写出配合代号。 (1)D(d)=φ30 mm，X min=107 ，T f =44 。 解：φ30H7/c7或φ30C7/h7 (2)D(d)=φ50 mm，T f =44 ，ei= +9 。 解：φ50H7/m6 (3)D(d)=φ20 mm，Y max= -48 ，ei= +35 ，ES= +21 。 解：φ20H7/s6 (4) D(d)=φ45 mm，es=0，T D=25 ，Y max= -50 ，Y min= -9 。

轴几何精度设计机械制造基础个大作业

轴几何精度设计机械制造基础个大作业 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

北京交通大学《机械制造技术基础》研究性教学训练载体1-1 班级： 姓名： 学号： 研究性训练载体1-1：车床传动轴的几何精度设计 1.问题提出 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床传动轴进行几何精度设计。 2.专题研究的目的 （1）理解零件几何精度对其使用性能的影响； （2）根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求； （3）掌握正确的零件公差标注方法； （4）掌握零件的几何精度设计方法； 3.研究内容

完成图1所示传动轴零件的几何精度设计。 （1）对轴上各部分的作用进行分析研究； （2）对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究； （3）根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值； 包括传动轴的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。 （4）把公差正确的标注在零件图上。 图1 传动轴 4.设计过程 轴上各部分的作用分析及主要技术要求分析与设计 (1)车床传动轴连接于电机与主轴箱车轮间，用于传动。因此，作为传递力矩的关键零件，为保证力矩传送的平稳性，要求传动轴整体有较高的同轴度。 (2)两端的圆柱面与轴承内圈配合，表面要求较高。要求其与配合件之间配合性质稳定、可靠，故表面粗糙度的数值应取较小值，同时该数值还应和尺寸公差相协调，采取Ra值不大于。 (3)轴肩的位置是为了便于轴与轴上零件的装配，是止推面，起定位作用。轴肩表面既不是配合面，与相连的零件也没有相对运动，从加工经济性角度出发，选取Ra值不大于。

轴的几何精度设计

车床传动轴的几何精度设计 机械与电子控制工程学院 小组成员： 授课教师： 2013年11月

1.问题提出 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床传动轴进行几何精度设计。 2.专题研究的目的 (1)理解零件几何精度对其使用性能的影响； (2)根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求； (3)掌握正确的零件公差标注方法； (4)掌握零件的几何精度设计方法； 3.研究内容 完成图1所示传动轴零件的几何精度设计： (1)对轴上各部分的作用进行分析研究； (2)对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究； (3)根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值；包括传动轴的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。 (4)把公差正确的标注在零件图上。

4．设计过程： 1）车床传动轴的主要作用及结构设计 轴的结构影响因素主要有：轴在机器中安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量、以及轴连接的方式；荷载的性质、大小、方向、及分布情况；轴的加工工艺等。车床传动轴只承受扭矩，因此所受周向作用力较大。轴端部和轴承过盈配合，端部表面要求精度较高。轴肩用于轴向定位，与轴上零件配合。其他周向定位采用键连接的方式，以满足传递扭矩的要求。 2）轴上各部分的作用 键槽 轴颈轴肩轴头轴环轴头轴肩轴颈倒角 （轴整体图）

轴颈：与轴承配合。 轴头：与传动件相配合。 轴环（轴肩）：可用于轴向力较大的场合的定位。 倒角：提高安全性，便于安装。 键槽：实现周向定位，传递扭矩。 3）轴上主要部分的技术要求 一、轴颈：轴颈是轴的装配基准，且与轴承过盈配合，它们的精度和表面质量一般要求较高。 （1）尺寸精度：主轴两段Φ17的圆柱面与轴承过盈配合，采用基轴制。起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）我们选用IT6.本来是应该下偏差为0，但为保证过盈，上偏差取+0.012下偏差取+0.001。（2）几何形状精度：即圆度、圆柱度等，将其公差限制在尺寸公差范围内。（3）相互位置精度：保证轴颈与轴承的同轴度要求，径向跳动为0.03~0.05mm。（4）表面粗糙度：与轴承相配合的支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。 二、轴肩（轴环）：轴肩与轴承端面相接触，因此轴肩端面质量要求较高。（1）尺寸精度：轴肩尺寸为Φ24，因为轴肩尺寸受轴承内圈端面的高度的严格控制，必须低于轴承断面的高度，我们选IT1的公差等级，公差数为1.5，上偏差为0，下偏差为-2。 （2）几何形状与位置精度：轴肩和安装轴承端面进行配合，需要控制轴肩的端面圆跳动。 （3）表面粗糙度：轴肩为了便于轴与轴上零件的装卸，表面粗糙度要求Ra1.6。

数控机床精度检验

数控机床精度检测 数控机床的高精度最终是要靠机床本身的精度来保证，数控机床精度包括几何精度和切削精度。另一方面，数控机床各项性能的好坏及数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使用。因此，数控机床精度检验对初始使用的数控机床及维修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。 1、检验所用的工具 、水平仪 水平：1000mm 扭曲：0.02mm/1000mm 水平仪的使用和读数 水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的直线度、平面度和设备安装的水平性、垂直性。 使用方法： 测量时使水平仪工作面紧贴在被测表面，待气泡完全静止后方可读数。水平仪的分度值是以一米为基长的倾斜值，如需测量长度为L的实际倾斜值可以通过下式进行计算： 实际倾斜值=分度值×L×偏差格数 水平仪的读数：水平仪读数的符号，习惯上规定：气泡移动方向和水平移动方向相同时读数为正值，相反时为负值。 、千分表 、莫氏检验棒 2、检验内容

、相关标准（例） 加工中心检验条件第2部分：立式加工中心几何精度检验 JB/ 加工中心检验条件第7部分：精加工试件精度检验 JB/ 加工中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验JB/机床检验通则第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定JB/ 加工中心技术条件 JB/T8801-1998 、检验内容 精度检验内容主要包括的几何精度、定位精度和切削精度。 2.2.1、数控机床几何精度的检测 机床的几何精度是指机床某些基础零件本身的几何形状精度、相互位置的几何精度及其相对运动的几何精度。机床的几何精度是综合反映该设备的关键机械零部件和组装后几何形状误差。数控机床的基本性能检验与普通机床的检验方法差不多，使用的检测工具和方法也相似，每一项要独立检验，但要求更高。所使用的检测工具精度必须比所检测的精度高一级。其检测项目主要有： 直线度 一条线在一个平面或空间内的直线度，如数控卧式车床床身导轨的直线度。 部件的直线度，如数控升降台铣床工作台纵向基准T形槽的直线度。 运动的直线度，如立式加工中心X轴轴线运动的直线度。 平面度（如立式加工中心工作台面的平面度）

哈工大试题库及答案5---几何精度测量习题

第五章精度检测基本概念 内容概要：主要论述几何量精度检测的基本理论，包括测量的基本概念、计量单位、测量器具、测量方法、测量误差和测量数据处理等。 教学要求：在掌握机械精度设计的基础上，对其检测技术方面的基础知识有一个最基本的了解，并能运用误差理论方面的知识对测量数据进行处理后，正确地表达测量结果。 学习重点：测量误差和测量数据的处理。 学习难点：测量误差的分析。 习题 一、判断题（正确的打√，错误的打×） 1、直接测量必为绝对测量。( ) 2、为减少测量误差，一般不采用间接测量。( ) 3、为提高测量的准确性，应尽量选用高等级量块作为基准进行测量。( ) 4、使用的量块数越多，组合出的尺寸越准确。( ) 5、0~25mm千分尺的示值范围和测量范围是一样的。( ) 6、用多次测量的算术平均值表示测量结果，可以减少示值误差数值。( ) 7、某仪器单项测量的标准偏差为σ=，若以9次重复测量的平均值作为测量结果，其测量误差不应超过。( ) 8、测量过程中产生随机误差的原因可以一一找出，而系统误差是测量过程中所不能避免的。( ) 9、选择较大的测量力，有利于提高测量的精确度和灵敏度。( ) 10、对一被测值进行大量重复测量时其产生的随机误差完全服从正态分布规律。( ) 二、选择题（将下面题目中所有正确的论述选择出来） 1、下列测量中属于间接测量的有_____________ A、用千分尺测外径。 B、用光学比较仪测外径。 C、用内径百分表测内径。 D、用游标卡尺测量两孔中心距。 E、用高度尺及内径百分表测量孔的中心高度。 2、下列测量中属于相对测量的有__________ A、用千分尺测外径。 B、用光学比较仪测外径。 C、用内径百分表测内径。 D、用内径千分尺测量内径。

机床几何精度检查方法

在机床完成空运行及相关功能检测后，数控机床的安装调试过程就进入了精度检验环节，这个环节也是用户和设备提供方最关心和最重要的环节，也是设备检测验收中最常见的环节。数控机床全部检测验收是一项复杂的工作，对检测手段及技术要求也很高。它需要使用各种高精度的仪器，对机床的机、电、液、气等各部分性能及整机综合性能进行检测，最后才能对该机床得出综合结论。这项工作目前在国内只有国家权威部门（如国家机床质量监督检验中心）才能进行。对一般的数控机床用户、购买一台价格昂贵的数控机床后，千万不要吝啬几千元的验收费用，至少应对数控机床的几何精度、位置精度、工作精度及功能等重要指标进行验收，确保达到合同所约定的验收标准的要求，并将这些数据保存好，以作为日后机床维修调整时的依据。同时要对采购合同中约定的重要条款进行详细的检验验收 （一）、直线度 1、一条线在一个平面或空间内的直线度，如数控卧式车床床身导轨的直线度； 2、部件的直线度，如数控升降台铣床工作台纵向基准T形槽的直线度； 3、运动的直线度，如立式加工中心X轴轴线运动的直线度。 长度测量方法有：平尺和指示器法，钢丝和显微镜法，准直望远镜法和激光干涉仪法。角度测量方法有：精密水平仪法，自准直仪法和激光干涉仪法。（二）、平面度（如立式加工中心工作台面的平面度） 测量方法有：平板法、平板和指示器法、平尺法、精密水平仪法和光学法。（三）、平行度、等距度、重合度 线和面的平行度，如数控卧式车床顶尖轴线对主刀架溜板移动的平行度；运动的平行度，如立式加工中心工作台面和X轴轴线间的平行度；等距度，如立式加工中心定位孔与工作台回转轴线的等距度；同轴度或重合度，如数控卧式车床工具孔轴线与主轴轴线的重合度。测量方法有：平尺和指示器法，精密水平仪法，指示器和检验棒法。（四）、垂直度 直线和平面的垂直度，如立式加工中心主轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度；运动的垂直度，如立式加工中心Z轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度。 测量方法有：平尺和指示器法，角尺和指示器法，光学法（如自准直仪、光学角尺、放射器） 五）、旋转

几何精度设计与测试网考试题(终审稿)

几何精度设计与测试网 考试题 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

[题型]单选题 [章节] [类别]练习 [题干]如下图所示标注，其中被测要素是： [选项] A.上表面 B.中心面 C.下表面 D.轴 [答案]B [解析] [难度]易 [分数]3 [子题] [子题型] [题干] [选项] [答案] [解析] [分数] [题型]单选题 [章节] [类别]练习 [题干]如下图所示标注，其中基准要素是：

[选项] A.圆柱面 B.平面 C.轴的轴线 D.孔的轴线 [答案]C [解析] [难度]易 [分数]3 [子题] [子题型] [题干] [选项] [答案] [解析] [分数] [题型]单选题 [章节] [类别]练习 [题干]如图所示标注的基准约束的自由度有几个：

[选项] A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个 [答案]C [解析] [难度]难 [分数]3 [子题] [子题型] [题干] [选项] [答案] [解析] [分数] [题型]单选题 [章节] [类别]练习 [题干]如图所示零件标注的直线度综合公差带是：[选项] A. 两平行直线之间的区域 B. 两平行平面之间的区域 C. 圆柱面内的区域 D. 四棱柱内的区域 [答案]D [解析] [难度]中 [分数]3 [子题]

[答案] [解析] [分数] [题型]单选题 [章节] [类别]练习 [题干] 当孔的轴线与基准轴线之间的平行度公差为时，其轴线间的尺寸公差为： [选项] A. B. C. D.不确定 [答案]D [解析] [难度]中 [分数]3 [子题] [子题型] [题干] [选项] [答案] [解析] [分数] [题型]单选题 [章节] [类别]练习 [题干] 若某零件的同轴度要求如图所示，当测得中心线与基准轴线的最大距离 x 为+，最小距离 y 为时，该零件的同轴度误差为 [选项] A. B. C. D. [答案]B [解析]

北理工《几何精度设计与测试》课程学习资料(五)54

北理工《几何精度设计与测试》FAQ（五） 第五章公差原则 1、作用尺寸的定义及分类？ 孔、轴要素的作用尺寸可以分为体外作用尺寸和体内作用尺寸。 作用尺寸是在实际被测要素上定义的尺寸。在一般情况下，不同实际要素的作用尺寸是不同的，但任一实际要素的作用尺寸则是惟一确定的。 1) 体外作用尺寸 在给定长度上，与实际被测要素内表面(孔)体外相接的最大理想面、或与实际外表面(轴)体外相接的最小理想面的直径或宽度，称为体外作用尺寸。 对于单一要素，作用尺寸称为单一体外作用尺寸。对于给出定向公差或定位公差要求的关联要素，确定其体外作用尺寸的理想面的中心要素，必须与基准保持图样给定的方向或位置关系。 2）体内作用尺寸 在给定长度上,与实际被测要素内表面(孔)体内相接的最小理想面、或与实际外表面 (轴)体内相接的最大理想面的直径或宽度，称为体内作用尺寸。对于给出定向公差或定位公差的关联要素，确定其体内作用尺寸的理想面的中心要素必须与基准保持图样给定的方向或位置关系。 2、实效状态的定义及分类？ 实效状态是设计规定的孔、轴的综合极限状态。 实效状态分为最大实体实效状态和最小实体实效状态。 1) 最大实体实效状态和最大实体实效尺寸 在给定长度上，实际被测要素（孔、轴）处于最大实体状态（MMC），且其中心要素的形位误差等于给出的形位公差值时的综合极限状态，称为最大实体实效状态(MMVC)。 最大实体实效状态下的体外作用尺寸称为最大实体实效尺寸。 2) 最小实体实效状态和最小实体实效尺寸 在给定长度上，实际被测要素（孔、轴）处于最小实体状态（LMC），且其中心要素的形位误差等于给出的形位公差值时的综合极限状态，称为最小实体实效状态(LMVC)。 最小实体实效状态下的体内作用尺寸称为最小实体实效尺寸。

1数控机床精度分析

1数控机床精度分析。 根据GB/T16462-2007《数控车床和车削中心检验条件》，卧式数控车床精度检验主要有3大项：几何精度检验（GB/T16462.1-2007）；线性轴定位精度和重复定位精度检验（GB/T16462.4-2007）即位置精度检验；精加工试件精度检验（GB/T16462.6-2007）即工作精度检验。 数控车床几何精度主要包括主轴回转运动精度，线性轴直线运动精度。 主轴回转时，其回转轴线的空间位置应该固定不变，但实际上由于主轴部件中轴承，轴颈，轴承座孔等的制造误差和配合质量，润滑条件的影响，主轴实际回转轴线对其理想回转轴线呈现周期性飘移，即为主轴回转误差，表现为径向圆跳动和轴向窜动。主轴轴承精度等级，主轴支承轴颈的圆度误差，主轴前后支承的同轴度误差，主轴箱体与主轴轴承系统的刚性，主轴及随其回转的零件的不平衡，主轴箱装配质量及主轴回转过程中热变形等因素影响了主轴的几何精度。 机床床身底座刚性和动态特性-负荷切削下机床抗变形能力，导轨布置形式，导轨自身的几何精度，导轨润滑条件等因素影响了线性轴直线运动精度。GB/T16462.4-2007之线性轴定位精度是指在该轴行程内任意1个点定位时的误差范围，它综合反映了机床存在的几何误差，运动误差，热变形误差等，它与机床的几何精度共同对机床切削精度产生重要的影响，是数控车床最关键的技术指标。线性轴重复定位精度，反映了该轴在行程内任意定位点的定位稳定性，这是衡量该轴能否稳定可靠工作的基本指标。 影响数控车床位置精度主要有丝杠的导程误差，传动链的反向间隙误差，导轨的摩擦阻尼，滚珠丝杠轴系的装配精度，伺服电机的惯量匹配等因素。 数控车床的电机，液压泵，卡盘油缸等连续运转的部件在运动过程中摩擦产生的热量会引起机床结构件的温度产生波动。一方面，这些结构件会因温度变化产生线性尺寸的膨胀或收缩；另一方面，由于零件结构的不对称性，在内部热应力的作用下，必然出现结构的扭曲变形。结构件热变形也是影响数控车床位置精度的一个重要因素。 只有提高数控车床的几何精度和位置精度，其工作精度才有可能得到保证。数控车床工作精度不仅与机床自身静态精度有关，还与伺服系统跟踪误差，位置检测误差，刀具系统的位置误差，工件装夹误差有关。另外，加工工艺的合理性，操作者的编程水平也影响到零件加工的稳定性。因此，数控车床工作精度是一个综合影响的结果。 2提高数控车床精度保持性的技术措施。 数控车床已有数十年的发展历史，已积累形成了一系列成熟的先进技术。生产1台性能稳定良好的机床，不是在于对每个零件提出很高要求，也不是在于选择使用高精度的配套件，而应在数控车床精度分析的基础上，掌握规律，从设计，制造开始就要进行全过程控制。 2.1做好数控车床的总体设计。 当前多数机床制造企业采取主机结构自行设计，功能部件外购的策略。机床

机床几何精度检测方法

几何精度检测方法 一百分表、千分表及杠杆千分表的特点及适用范围 百分表的分度值为0.01mm，其读数清晰，表针跳动较小，常用的一般分为0～5、0～10mm两种量程，测量时测杆的压缩量一般为0.15～0.2mm（如图1），适用于较低精度要求的测量。百分表经过震动后测杆可以很容易的回到原始位置，在震动的情况下检测不易磨损，损坏率低。 千分表（指常用的指针式或压杆式千分表）的分度值为0.001mm，因其比百分表的放大比更大，分度值更小，测量的精确度更高，适用于较高精度要求的测量。千分表受到震动后测量杆不容易恢复到原始位置，可能会影响到检测数据的真实性，因此在震动较小的情况下使用较好（如图2）。 杠杆千分表体积小巧，测杆可以按需转动，并能以正反两个方向测量工件，因此常用于间隙较小的槽、孔、浮动件（如测量丝杠远端跳动）等千分表难以测量的情况，其测杆压缩量一般为0.03～0.06mm（如图3），灵敏度高。同样杠杆千分表适合在震动小的情况下使用。另外杠杆千分表不适合长期在压缩量较大的情况下工作，因为压缩量过大会造成测量数据失真，误差变大，而且会加快杠杆千分表各部件的磨损，使其老化，失去作用，因此在测量空间允许的情况下，一般优先选用千分表或百分表。 图1 百分表 图2 千分表 图3 杠杆千分表

二测量前提说明 1. 本说明所有图示均以Carver600G为例； 2. 在检测前应保证测量所用仪器可以正常使用； 3. 在检测前应保证测量所用工具以及被测部分的清洁； 4. 在测量过程中移动各轴时，进给速度不能过大，一般为1.8m/min左右； 5. 本说明所指方向（即前、后、左、右）均为人站立在机床正面，面对机床时（如图4）。 图4 三、各精度指标的检测方法 1.检测、调整床身水平度 1.1 所需工具 水平仪（刻度值为0.02mm）、活动扳手 1.2准备工作 1）检查水平仪精度是否符合标准 将水平仪水平放置，读出气泡位置，然后将水平仪原地旋转180°，比较旋转前后水平仪气泡位置。如果旋转水平仪之后，气泡的偏移方向不同，或者偏移方向相同但是气泡偏移的位置之差超过0.5格，则说明水平仪精度不符合要求（前提是检验水平仪的基准面是水平的）。 2）检查放置机床的地面是否符合要求 由于机床的四个地脚处的减震垫铁的调节范围为12mm，所以放置机床的地面高度差不能超过10mm。

几何精度设计与检测模拟试卷

几何精度设计与检测模拟试卷 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 学院班级姓名学号 一、判断题（每小题1分，共10分） 1.为减少测量误差，一般不采用间接测量。( ) 2.使用的量块数越多，组合出的尺寸越准确。( ) 3.某一零件的实际尺寸正好等于其基本尺寸，则这尺寸必适合格。（） 4.某平面对基准平面的平行度误差为0．05mm，那么这平面的平面度误差一定不大于 0．05mm。（） 5.对同一要素既有位置公差要求，又有形状公差要求时，形状公差值应大于位置公差值。 （） 6.端面圆跳动公差和端面对轴线垂直度公差两者控制的效果完全相同。（） 7.当包容要求用于单一要素时，被测要素必须遵守最大实体实效边界。（） 8.零件的尺寸精度越高，通常表面粗糙度参数值相应取得越小。（） 9.受交变载荷的零件，其表面粗糙度值应小。（） 10.螺纹中径是影响螺纹互换性的主要参数。（） 二、选择题（每小题 1 分，共 15 分）在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内。 1．零件的截面轮廓形状波距小于1mm的属于（）。 A．形状误差 B. 位置误差 C. 粗糙度 D. 波纹度 2. Φ40f6、Φ40f 7和Φ40f 8的相同偏差是（）。 A．下偏差B. 上偏差C. 实际偏差D. 公差

3．Φ55G8/h8与Φ55G9/h9两种配合的（）相同。 A.最小间隙 B. 最大间隙 C.平均间隙 D. 间隙变动范围 4. 下列配合中，最松的配合为（）。 A.H7/h6 B. JS7/h6 C. H7/f6 D. U7/h6 5．向心轴承的公差等级从高到低分为（）。 A. 2、3、4、5、6五级 B. 2、4、5、6、0五级 C. 1、2、3、4、5五级 D. 2、3、4、5、0 五级 6．基本偏差代号为a~h的轴与基本偏差代号为H的孔的配合属于（）。 A. 基孔制过盈配合 B. 基孔制过渡配合 C. 基孔制间隙配合 D. 基轴制间隙配合 7．齿轮的齿距偏差主要影响齿轮传动的（）。 A．齿侧间隙B. 传递运动的准确性 C. 传动的平稳性 D. 载荷分布均匀性 8．在一定的测量条件下，对同一被测几何量进行连续多次测量时，其误差的大小、方向均保持不变的测量误差为（）。 A. 定值系统误差 B. 粗大误差 C. 随机误差 D. 变值系统误差 9．与Φ40H8/g7基准制不同、配合性质相同的配合是（）。 A．Φ40H8/g8 B.Φ40G7/h7 C. Φ40H7/g7 D.Φ40G8/h7 10．孔的最大实体尺寸就是其（）。 A. 最大极限尺寸 B. 最小极限尺寸 C. 体外作用尺寸 D. 体内作用尺寸 11．在下列四组基本尺寸皆为100mm的孔或轴的两个公差带代号中，基本偏差数值不同的那一组是（）。 A. r7 与r8 B. c8与c9 C. R7与R8 D. C8和C9 12．为同时控制普通螺纹的中径尺寸偏差、螺距偏差和牙侧角偏差三者的综合结果的影响，国家标准规定了（）。

轴类零件精度设计

《机械精度设计与检测》综合训练 训练项目：（二）轴类零件几何精度、 表面精度设计 学生姓名：苏建浩 班级：汽车13-2班 学号： 1307130214 任课教师：冷岳峰 完成时间： 2015.11.23 辽宁工程技术大学机械工程学院 二零一五年九月

一、设计题目及要求 1.机床主轴 C616车床主轴，见图1.1，φ70mm轴颈安装4级精度NN3014双列圆柱滚子轴承，φ50mm轴颈安装4级精度两列6210向心球轴承，φ60mm轴颈安装传动齿轮，前端φ75mm外锥面安装卡盘，内锥面安装顶尖。 确定此零件的几何精度和表面精度要求，并进行正确标注（标注形式采用公差代号和数值形式）。 图1.1 C616车床主轴 2.柴油机曲轴 某三拐曲轴，尺寸精度见图1.2，试确定此零件的几何精度及表面精度要求，并进行正确的标注（标注形式采用公差代号和数值形式）。 图1.2 三拐曲轴

二、评分标准及成绩 任课教师： 时间：

车床主轴几何精度和表面精度设计说明书 一、机床主轴功能作用： C616车床主轴是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴，轴承和传动件等组成主轴部件，主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。衡量主轴部件性能的主要指标是旋转精度,刚度和速度适应性。 二.几何精度设计 1.轴类几何公差项目的选择： 从结构特征上分析，该轴存在有圆度，圆柱度，圆跳动，同轴度，对称度，直线度，垂直度几个公差项目。从使用要求分析，φ70mm和φ50mm处分别与滚动轴承相配合，φ60mm轴颈安装传动齿轮，即与齿轮相配合，前端φ75mm外锥面安装卡盘，内锥面安装顶尖，即为斜向圆跳动公差。 从检测的可能性，对于轴类零件，用圆度公差代替圆柱度公差，径向圆跳动公差代替同轴度。所以最后确定的几何公差项目为圆柱度公差，端面和径向圆跳动公差。 2、基准的选择：应以该轴安装时两φ282mm轴颈的公共轴线作为设计基准 3、公差原则选用：根据各原则的应用场合可以确定：轴上所有几何公差项目均采用独立原则；考虑报道φ235mm，φ282mm，φ329mm各轴颈的尺寸公差与几何公差的关系，均采用包容要求，在尺寸公差后标注。 4、几何精度的等级确定 圆柱度公差根据应用实例选择公差等级6，圆跳动的公差等级选择公差等级5（查询教材124-125页）。圆跳动的未标注公差等级为H。 5、几何公差值的确定。 圆柱度公差的轴颈φ70mm安装4级精度NN3014双列圆柱滚子轴承，主参数为70*47*0.1=329mm，当公差等级为6时，查询表4-10，取公差值为0.013mm； 圆柱度公差的轴颈φ50mm安装4级精度两列6210向心球轴承，主参数为50*47*0.1=235mm，当公差等级为6时，查询表4-10，取公差值为0.010mm； 内锥面与外锥面的圆跳动值为0.100mm； 圆跳动公差的轴颈φ70mm安装4级精度NN3014双列圆柱滚子轴承，主参数为70*47*0.1=329mm，当公差等级为5时，查询表4-12，取公差值为0.015mm； 圆柱度公差的轴颈φ50mm安装4级精度两列6210向心球轴承，主参数为50*47*0.1=235mm，当公差等级为5时，查询表4-12，取公差值为0.012mm； 圆柱度公差的轴颈φ60mm安装传动齿轮，主参数为60*47*0.1=282mm，当公差等级为6时，查询表4-10，取公差值为0.012mm； 圆跳动公差的轴颈φ60mm安装传动齿轮，主参数为60*47*0.1=282mm，当公差等级为5时，查询表4-12，取公差值为0.015mm； 机床主轴的其他要素的几何精度按未标注几何公差处理。并把以上几何精度设