机械设备安装工艺2.doc

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1、课程名称机械设备安装工艺教学主题设备安装工程测量授课班级13级机电（3班、4班）授课时间一周时间授课地点12#（304、303）教学目标：认识安装工程中需要用到的测量工具，并会熟练使用。教学设计：讲解示范图解提问讲评小结评讲作业教学手段：讲授法、提问法、举例法等教 学 过 程教 学 内 容 与 板 书备 注课前复习：1. 机械设备安装工程的内容有哪些？新课引入，简单叙述。工程测量仪器是工程建设的规划设计、施工及经营管理阶段进行测量工作所需用的各种定向、测距、测角、测高、测图以及摄影测量等方面的仪器。下面的这几节课中，我们就来学习一下这些测量仪器。5教 学 内 容 与 板 书备 注一、 水平仪1

2、. 用途和分类水平仪用来检测平面对水平或垂直位置的偏差。由于测量精度高，所以广泛应用于平面度、直线度、和铅垂度的检查测量工作中。设备安装常用的水平仪有条形水平仪、框式水平仪和合象水平仪。如下图所示：分别为框式水平仪、条形水平仪和合象水平仪。2. 构造框式水平仪主要由框架和弧形玻璃管主水准器、调整水准组成。利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。框架的测量面有平面和V形槽，V形槽便于在圆柱面上测量。弧形玻璃管的表面上有刻线，内装乙醚(或酒精)，并留有一个水准泡，水准泡总是停留在玻璃管内的最高处。若水平仪倾斜一个角度，气泡就向左或向右移动，根据移动的距离(格数) ，直接或通过计算即可知道

3、被测工件的直线度，平面度或垂直度误差。 3. 测量原理框式水平仪的主要零件由作测量基准用的金属体，读数用的主水准器和定位用的水准器等组成。其框架为铸造结构,并且经过精加工处理，在框架上镶有读数水准器和定位水准器。在读数水准器上刻有红线小格，其间距约为2mm。当被测量面不平时，气泡就向高的方向移动，视气泡移动格数多少，就计算出被测表面水平偏差的大小。4. 使用方法（1）框式水平仪的两个V形测量面是测量精度的基准，在测量中不能与工作的粗糙面接触或摩擦。安放时必须小心轻放，避免因测量面划伤而损坏水平仪和造成不应有的测量误差。10 重点10 重点教 学 内 容 与 板 书备 注（2） 用框式水平仪测量

4、工件的垂直面时，不能握住与副侧面相对的部位，而用力向工件垂直平面推压，这样会因水平仪的受力变形，影响测量的准确性。正确的测量方法是手握持副测面内侧，使水平仪平稳、垂直地（调整气泡位于中间位置）贴在工件的垂直平面上，然后从纵向水准读出气泡移动的格数。（3） 使用水平仪时，要保证水平仪工作面和工件表面的清洁，以防止脏物影响测量的准确性。测量水平面时，在同一个测量位置上，应将水平仪调过相反的方向再进行测量。当移动水平仪时，不允许水平仪工作面与工件表面发生摩擦，应该提起来放置。测量时使水平仪工作面紧贴被测表面，待气泡静止后主可读数。水平仪的分度值是主水准泡的气泡移动一个刻度所产生的倾斜比，以一米为基准

5、长的倾斜高与底边的比表示，如需测量长度为L的实际倾斜值则可通过下式进行计算：实际倾斜值=标称分度值L偏差格数例如：标称分度值为0.02mm/m,L=200mm，偏差格数为2格则：实际倾斜值0.02/10002002=0.008mm为避免由于水平仪零位不准而引起的测量误差，因此在使用前必须对水平仪的零位进行检查或调整。5. 读数方法（1）直接读数法：以气泡两端的长刻线作为零线，气泡相对零线移动格数作为读数，这种读数方法最为常用。（2）平均读数法：由于环境温度变化较大，使气泡变长或缩短，引起读数误差而影响测量的正确性，可采用平均读数法，以消除读数误差。平均读数法读数是分别从两条长刻线起，向气泡移动

6、方向读至气泡端点止，然后取这两个读数的平均值作为这次测量的读数值。若将水平仪安置在1米长的平尺表面上，在右端垫0.02毫米的高度，平尺倾斜的角度为4秒，此时气泡的运动距离正好为一个刻度。如图：1计算如下：水平仪连同平尺的倾斜角的大小可以从下式中求出：由tg= 0.00002 则=4秒 10 重点教 学 内 容 与 板 书备 注水平仪的移动方向与气泡的运动方向相反，呈凸，用符号“+”表示。水平仪的移动方向与气泡的运动方向相同，呈凹，用符号“-”表示。如果导轨是凸的情况下，水平仪（垫铁）从任意一个方向进行移动，水平仪的气泡向相反方向运动，如图2（1）所示。如果导轨是凹的情况下，水平仪（垫铁）从任意

7、一个方向进行移动，水平仪的气泡向相同方向运动，如图2（2）所示。二、 水准仪1.定义以及构造高程测量是三大基本测量工作之一，高程测量的方法有很多，如GPS高程测量、水准测量和三角高程测量等等，而常用的是水准测量，它的主要原理是利用水准仪的水平视线测量两点之间的高差，进而推算未知点高程的一种方法。我简单谈谈水准仪的构造及其使用方法。其主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）和基座，当然还有必备的配套工具，即水准尺和尺垫。如下图： 10515教 学 内 容 与 板 书备 注 2. 水准仪的测量原理利用水准仪提供一条水平视线，水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两

8、点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。如图所示，在地面点A、B两点竖立水准尺，利用水准仪提供的水平视线，截取尺上的读书a,b，则A、B两点间的高差为：。高差等于后视读数减去前视读数。那么B点的高程为：3. 水准仪的操作方法水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。（1）安置 安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。 首先打开三脚架并使高 度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水 准仪器连接在三脚架上。 10515重点教 学 内 容 与 板 书备 注（2）粗平 粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚

9、螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。（3）瞄准 瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。 首先是把望远镜对向远处明亮的背景， 转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。（4）精平 精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合水准观察窗内，若气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，说明视线

10、不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量基本原理的要求。（5）读数 用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应由上而下进 行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。 注意，水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒，特别是读数前的符合水泡调整，一定要在读数前进行。三、 经纬仪经纬仪是用来测量水平或竖直角度的仪器，根据角度测量原理制成，是一种重要的大地测量仪器。1.经纬仪构造经纬仪结构机器部件一、经纬仪的结构（主要常用部件）： 1望远镜制动螺旋 2 望远镜 3 望远镜微动螺旋 4 水平制动 5 水平微动螺旋 6 脚螺旋

11、 9光学瞄准器10物镜调焦 11目镜调焦 12度盘读数显微镜调焦 13 竖盘指标管水准器微动螺旋 14 光学对中器 15 基座圆水准器 16 仪器基座 17 竖直度盘 18 垂直度盘照明镜 19 照准部管水准器20水平度盘位置变换手轮2.角度测量原理 角度测量包括水平角测量和竖直角测量。 （1）水平角测量原理：10 重点10 重点教 学 内 容 与 板 书备 注 水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角，角值为0360。空间两直线BA和BC相交于点B，将点A,B,C沿铅垂方向投影到水平面上，得相应的投影点A，B，C，水平线BA和BC的夹角就是过两方向线所作的铅垂面间的夹角，即水

12、平角。(2) 竖直角测量原理在某个竖直平面内，视线和水平线的夹角称为竖直角。其范围在090之间，当视线在水平线之上，竖直角为正，称为仰角；反之当视线位于水平线之下，竖直角为负，称为俯角。3.使用方法 （1）三脚架调成等长并适合操作者身高，将仪器固定在三脚架上，使仪器基座面与三脚架上顶面平行。 （2）将仪器舞摆放在测站上，目估大致对中后，踩稳一条架脚，调好光学对中器目镜（看清十字丝）与物镜（看清测站点），用双手各提一条架脚前后、左右摆动，眼观对中器使十字丝交点与测站点重合，放稳并踩实架脚。 （3）伸缩三脚架腿长整平圆水准器 （4）将水准管平行两定平螺旋，整平水准管。 （5）平转照准部90度，用第

13、三个螺旋整平水准管。 （6）检查光学对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中。4.读数方法（1） 分微尺测微器的读数方法： 水平度盘和竖直度盘的格值都是1，而分微尺的整个测程正好与度盘分划的一个格值相等，又分为60小格，每小格1，估读至0.1 ，注意估读数据一般6的倍数。读数时，首先，读取分微尺所夹的度盘分划线的度数，再依该度盘分划线在分微尺上所指的小1的分数，二者相加，即得到完整的读数。 如图所示。注意：水平角的大小与地面点的高程无关。10 重点10 重点注意：估读数据一般6的倍数、教 学 内 容 与 板 书备 注（2） 平行玻璃板测微器度盘

14、最小分划值30，分微尺总长为30，分成30个大格，每大格1，再分成三小格，每小格为20，可估读到5。读数窗显示：上面读指标线是单线；中间读竖盘指标线是双线；下面读水平度盘指标线是双线，读数方法如上图。5. 水平角测量（1） 选择两个目标作为水平角测量观测点，并选其中一个距离适中且成像清晰的目标点A作为起始方向（零方向）（2） 盘左瞄准A点，并配置度盘，使其稍大于0；读取A点盘左度数。（3） 以顺时针方向照准B点目标并读数，最后再照准A点读出度盘读数。（4） 倒转望远镜改为盘右，以逆时针方向依次照准A、B点目标，每次均精确照准并读数，该过程称为下半个测回，上下两个半测回构成一个测回。6. 竖直角

15、测量 确认某台仪器求竖直角的公式步骤如下： 将望远镜慢慢抬高，这时观察竖盘读数，如果读数比起始读数增加了，则公式应为： =读数-起始读数 如果读数比起始读数小，则公式应为： =起始读数-读数这样就能保证竖直角的符号正确。求出来的正值即为仰角值，求出来的负值即为俯角值。 四、 钢卷尺钢卷尺钢卷尺可分为，自卷式卷尺，制动式卷尺，摇卷式卷尺。用来测量较长工件的尺寸或距离。钢尺是最常用的丈量工具。钢尺的优点：钢尺抗拉强度高，不易拉伸，所以量距精度较高，在工程测量中常用钢尺量距。钢尺的缺点：钢尺性脆，易折断，易生锈，使用时要避免扭折、防止受潮。10 重点10 重点教 学 内 容 与 板 书备 注钢尺是钢

16、制的带尺。钢尺的基本分划为厘米，在每米及每分米处都有数字注记，适用于一般的距离测量。有的钢尺在起点处至第一个10cm间，甚至整个尺长内都刻有毫米分划，这种钢尺适用于精密距离测量。（1）在平坦地面上丈量水平距离 目的：丈量AB直线两点的水平距离。 方法：目估定向，进行整尺段丈量，然后量最后的零尺段。为了提高精度一般需要往返测量。 计算：尺子长度为1，量了n个整尺段，零尺段长为q，则全长L： Ln1q（2）在倾斜地面丈量水平距离 1）平量法 2）斜量法五、 罗盘仪1. 罗盘仪的原理利用磁针确定方位的仪器。用以测定地面上直线的磁方位角或磁象限角。磁方位角是从地面上某点的磁子午线北端起顺时针量至目标方

17、向的水平角。角值0360。根据测站上两直线的磁方位角，可以推算出两直线所夹的水平角。磁象限角是从磁子午线的北端或南端起量至目标方向的锐角，角值自090，某直线的磁象限角须注明北东、北西、南东或南西，以表示该直线的方位。罗盘仪由罗盘盒、照准装置、磁针组成，构造简单，使用方便，但精度较低。常用于测定独立测区的近似起始方向，以及路线勘测、地质普查、森林普查中的测量工作。在使用前需作磁偏角的校正，因为地磁的南、北两极与地理的南、北两极位置不完全相符，即磁子午线与地理子午线不重合，两者间夹角称磁偏角。地球上各点的磁偏角均定期计算，并公布以备查用。当地球上某点磁北方向偏于正北方向的东边时，称东偏（记为+）

18、；偏于西边时，称西偏（记为）。如果某点磁偏角（）为已知，则一测线的磁方位角（A磁）和正北方位角（A）的关系为A=A磁。如图A表示东偏30，且测线所测的角亦为NE30时，则A=30+30=NE60；图B表示西偏20，测线所测角为SE110，则A=110-20=90。为工作上方便，可以根据上述原理进行磁偏角校正，磁偏角偏东时，转动罗盘外壁的刻度螺丝，使水平刻度盘顺时针方向转动一磁偏角值则可（若西偏时则逆时针方向转动）。经校正后的罗盘，所测读数即为正确的方位角。10 重点10 重点教 学 内 容 与 板 书备 注 A B刻度盘：分内（下）和外（上）两圈，内圈为垂直刻度盘，专作测量倾角和坡度角之用，以

19、中心位置为0，分别向两侧每隔10一记，直至90。外圈为水平刻度盘，其刻度方式有两种，即方位角和象限角，随不同罗盘而异，方位角刻度盘是从0开始，逆时针方向每隔10一记，直至360。在0和180处分别标注N和S（表示北和南）；90和270处分别标注E和W（表示东和西）如图所示。象限角刻度盘与它不同之处是S、N两端均记作0，E和W处均记作90，即刻度盘上分成090的四个象限。2. 罗盘仪的使用方法 应用罗盘仪测定直线的磁方位角时，先将罗盘仪安置在直线的起点，使罗盘仪水平后，放下磁针，瞄准直线的另一端点，待磁针静止后，即可在度盘上读数，所得读数为该直线的磁方位角。使用罗盘时。由于两点之间的方位是相互的

20、，所以使用罗盘仪时要机动灵活。如：A点在B点的NE30方向，那么B点则位于A点的NW210方向。如果站在A上，要知道A点位于B点的什么方位，那么直接读罗盘仪指南针即可。3. 注意事项 使用罗盘仪进行测量时，附近不能有任何铁器，并要避免高压线，否则磁针会发生偏转，影响测量结果。必须等待磁针静止才能读数，读数完毕应将磁针固定以免磁针的顶针被磨损。若磁针摆动相当长时间还不能静止，这表明仪器使用太久，磁针的磁性不足，应进行充磁。方位角刻度盘为逆时针方向标注。两种刻度盘所标注的东、西方向与实地相反，其目的是为了测量时能直接读出磁方位角和磁象限角，因测量时磁针相对不动，移动的却是罗盘底盘。当底盘向东移，相

21、当于磁针向西偏，故刻度盘逆时针方向标记（东西方向与实地相反）所测得读数即所求。在具体工作中，为区别所读数值是方位角或象限角，可按下述方法区分：如图A与B的测线位置相同，在方位角刻度盘上读作285、记作NW285或记作285，在象限角刻度盘上读作北偏西75，记作N75W。如果两者均在第一象限内，例如50，而后者记作N50E以示区别。方位角与象限角之间的换算关系10 重点10 重点教 学 内 容 与 板 书备 注如下表。表1象限角与方位角之间关系换算表象限方位角度数象限角（）与方位角（A）之关系象限名称090=ANE象限90180=180ASE象限180270=A180SW象限270360=360ANW象限课 后 小 结1、 对于五种测量仪器的测量原理和使用方法都需要熟练掌握2、 能在现实生活中应用作业布置作业： 练习题 5复习