游标卡尺的原理是什么?

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在机械制造与加工行业,游标卡尺的应用非常的广泛。可以用于工件的尺寸、内外径、深度、高度等测量,与其它类型的测量量具相比,不仅结构简单还具有测量范围宽等优点。

游标卡尺的工作原理,下图是游标卡尺的外形图。
从图中游标卡尺的外形图来看,其由


主尺和滑动游标量大部分构成。而主尺通常以毫米为单位,而游标有10、20、50等分格。因此,游标卡尺根据游标的分格不同,它的叫法有十分度、二十分度、五十分度等游标卡尺。
上图是十分度游标卡尺实物图,

它可以精确到0.1mm,尺身最小分度1mm,游标有十个小的等分度,总长是9mm且每一分度为0.9mm,比主尺最小分度相差0.1mm。当量爪并拢时尺身与游标零刻度对齐,那么它们第一条刻度线相差0.1mm,第二条刻度线相差0.2mm,以此类推,第十条刻度线相差相差1mm。也就是说,游标的第十条刻度线刚好与主尺的9mm刻度线对齐。假如量爪测量的工件为0.1mm,那么游标向右移动0.1mm,那么游标的第一条刻度线恰好与主尺的1mm刻度线对齐。

例如十分度游标卡尺的度数
根据图可知,该游标卡尺所测量的工件为100.20mm或10.02cm。读数先读主尺再读游标,两者之和为所测量工件的实际读数。由图可知,主尺读数是10cm或100mm,游标的读数为0.2mm,两者之和为100.2mm,即10.02cm。

游标卡尺使用注意事项

1、使用时用力要均匀不易过大,否则容易造成测量面不平行,从而导致测量结果存在偏差。

2、使用时要校对零位,由于游标的紧固螺钉容易变动,则引起零位变动。校对零位是测量工件之前需要进行的步骤。


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游标卡尺的构造如图:主要部分是主尺和游标尺。可用来测量物体的长度、内外径及深度。


其测量范围在十几厘米以内,是一种比较精密的测长度仪器,有精确度为0.1毫米、0.05毫米和0.02毫米三种,即10分度、20分度、50分度三种。

一般刻度尺的精确度是1毫米,毫米以下要靠估读,这就无法满足精密零件的工业生产或科研需要。


可能你会问,在尺子上将1毫米再细分成十等份,刻下更细的刻度不就可以读出毫米以下长度了?刻度是可以这样刻,但你想过没有,由于刻线与刻线之间间距太小太密,就会造成人眼无法看清物体对准的是哪根刻度线,用放大镜也看不清,误差太大,这种刻度尺无法满足对精密工件的检测。


为了能更准确地读出毫米以下的读数,设计者想出了游标卡尺,它是利用主尺和游标尺来共同完成测量和读数的,据说游标卡尺是由法国数学家约尼尔·比尔发明的。

下面以精确度为0.1毫米(即10分度)的游标卡尺为例来说明其工作原理:


如图,在主尺上按最小分度为1毫米进行刻度;取游标尺总长度为9亳米,平均分成10等分刻度,即9毫米长度上有10个等分刻度,因此,游标尺的每一分度和主尺的最小分度相差0.1毫米。当游标卡尺的左右两个测脚合在一起时,游标的零刻度线与主尺的零刻度线重合,游标的第十条刻度线也与主尺的9亳米的刻度线重合,除此之外,其余刻度线都不重合。

游标的第1条刻度线在主尺的1毫米度线的左边0.1毫米处,游标的第2条刻度线在主尺的2毫米刻度线左边0.2毫米处,依此类推,游标的第9条刻线线在主尺的9毫米刻度线左侧0.9毫米处,差距越来越大,这种方法叫做错位放大法。

如:在测脚间放上一张0.1毫米厚的纸片,游标尺就会向右移动0.1亳米,这时,游标尺的第1条刻度线与主尺的1毫米刻度线重合,其余刻度线都不重合。同样,若在两侧脚间放一张0.3毫米的纸片,游标尺的第3条刻度线将与主尺的的3毫米刻度线重合,其余刻度线都不重合,所以只要被测物体的厚度不超过1毫米,游标的第几条刻度线与主尺的某一条刻度线重合,就表示被测物体的厚度是零点几毫米。


若被测物体的长度大于1毫米,则整的毫米数由主尺读出,不足1亳米的数由游标上读出,最终被测物体的长度=主尺读数+游标尺读数

=主尺读数+游标上对齐的刻线数×精度

对于20分度和50分度的游标卡尺,使用原理和上面讲的完全相同。


最靠谱答案


答:游标卡尺是利用了微分的思想,把读数放大为容易识别的刻度对准,从而实现高精度的测量。


游标卡尺由于结构简单、操作方便、并拥有一定的测量精度,成为工业中重要的测量工具,在中学就要求我们能熟练掌握游标卡尺的使用,通常有十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺和五十分度游标卡尺,不同的使用方式可以测量长度、深度和内外径。

游标卡尺的设计非常巧妙,我们就以最简单的十分度游标卡尺,来学习游标卡尺的测量原理,下面为五十分度游标卡尺的实物图:

游标卡尺在结构上可分为主尺和游标尺,主尺上拥有正常的刻度,单位刻度为1mm;而在游标尺上,刻度有所不同,单位刻度的实际长度为0.9mm,比主尺上的单位刻度少了0.1mm;当游标尺上的零刻度线与主尺上某个刻度X重合时,游标尺的10刻度将和主尺上的"X+9"重合。

测量原理:游标卡尺上的第一条刻度比主尺少了0.1mm,第二条累计少了0.2mm,第三条累计少了0.3mm,……,第十条累计少了1mm,当游标尺上的零刻度线在主尺上没有刻度重合时,就需要在游标尺上读出误差值Δx,也就是说整个游标尺与主尺前一个刻度相差Δx,这个误差值正好能补偿掉游标尺与主尺之间的误差,由于十分度游标尺精度设计就是0.1mm,所以我们一定能在游标尺上找到一个和主尺刻度重合的读数,这个读数就可以给出Δx的值。


我们也可以理解为,游标尺把主尺上的每个1mm,放大为9mm的长度,从而方便我们对读数的识别,二十分度游标卡尺和五十分度游标卡尺的原理也是一样的;由于游标尺上的读数本身就是误差值,所以十分度游标卡尺的测量精度就是0.1mm。

卡尺的发明非常早,早在汉朝王莽时期,就有了青铜卡尺,但是青铜卡尺没有游标,只能借助刻度线靠目测估出读数,和现代游标卡尺相差甚远;而游标的概念,最早是1631年法国工程师Pierre Vernier发明的,并用于测量角度,比如用在象限仪上,后来应用在长度测量中,就有了游标卡尺。


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游标卡尺是利用主尺上的刻线间距(简称线距)和游标尺上的线距之差来读出小数部分。其原理是法国人P.韦尼埃于1631年提出的。

我们举个例子:主尺上线距为1毫米,游标尺上线距为0.9毫米,刻度有10格,假如主尺显示是10毫米,游标尺0位置与10毫米刚好对应,那么读数就是10.0毫米。假如游标尺是1与主尺11毫米对应,那么读数就是10.1毫米,因为游标尺比主尺一个刻度少0.1毫米,所以只要是那一个游标尺上的刻度对应主尺上的刻度,那么游标尺与主尺就相差多少个0.1毫米,如图是游标尺上4刻度对应主尺刻度,所以读数是4.4毫米。同样的,若它们的线距的差值为0.05毫米或0.02毫米对应(游标尺上分别有20格或50格),则其最小读数值分别为0.05毫米或0.02毫米。

当然,在这里我们要提一个人物——王莽。

图为王莽时期出图的一把游标卡尺,比法国人早用了1600年,这也是王莽是个穿越者的证据之一。


有初有终


原理上讲,利用了人工定义的两个尺度误差,将读数转化放大为两个刻度对准的简单比较。

有点类似数论的同余问题。

简单的说,面对100和99的差异,又同时差分成100份的情况下,因为两数互质,所以在前进上部一小格的过程中,从0到100会精准且平均在刻度上对准一次,所以就可以读取出来了数据了


用户9360348467184


简单说一句,就是利用了他固定的排列,将一毫米的距离分出来十份,将分出来的位置固定上,再将这个固定的距离在滑道上滑动在于主尺对齐就能算出来一毫米之间的距离


彦旭自媒


间距1mm的和0.9mm的比对。


在矛与盾之间徘徊


你管它原理干什么!

只要能看懂就行,游标卡尺只能精确到0.1微米左右,有经验的还能在精确一点,

以前老师傅们都不用卡尺,他们用卡钳,

用卡钳他们能做到零碰零,这都是经验,新手不行!

最难测量的是超过三百毫米的千分尺,原理都差不多,就因为外园太大不好找高点,

超过四百毫米的千分尺更难测,每次还得对刻度,必须要小心仔细,只有尺准,工件才能合格,

干机加工这个行业是非常不容易的!


猛禽950


游标卡尺原理:从游尺0刻度开始任意第n 个刻度必对应主尺的n个刻度,度数=n*(主尺单位刻度-游尺刻度),n 的最优取值就是游尺刻度线和主尺刻度线重合的值


虎步行风


尺上的最小分度是1mm,游标上有10个等分度,总长为主尺上的9mm,则游标上每一个分度为0.9mm,主尺上一个刻度与游标上的一个刻度相差0.1mm。


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