精密零件设计课程设计说明书(正式)

燕山大学精密零件设计课程设计说明书题目：弹簧管压力表学院（系）：电气工程学院年级专业：13级自动化仪表学号：130103020062学生姓名：柴聪指导教师：潘登燕山大学课程设计说明书目录一、方案分析.............................................................................................................第1页1.1结构概述.............................................................................................................第1页1.2工作原理.............................................................................................................第1页二、弹簧管压力表设计............................................................................................第2页2.1弹簧管的选择.....................................................................................................第2页2.2弹簧管位移计算.................................................................................................第2页2.3曲柄滑块机构图谱设计.....................................................................................第3页2.3.1曲柄滑块机构设计的图谱法..........................................................................第3页2.3.2理想线性传动比..............................................................................................第4页2.3.3曲柄滑块机构初始位置选择..........................................................................第4页2.3.4平均传动比计算..............................................................................................第5页2.3.5曲柄滑块机构中各构件长度..........................................................................第5页2.3.6非线性度计算..................................................................................................第5页2.3.7非线性度计算软件及程序..............................................................................第6页2.3.8作图法确定曲柄滑块机构位置.....................................................................第10页2.4齿轮机构设计....................................................................................................第11页三、附件说明...........................................................................................................第11页3.1游丝（作用及选择注意事项）.......................................................................第11页3.2表盘（位置及刻度分布）...............................................................................第12页3.3限位销（作用及位置）...................................................................................第12页四、系统误差分析..................................................................................................第12页五、设计总结..........................................................................................................第13页六、参考文献..........................................................................................................第13页燕山大学课程设计说明书第1页一、方案分析1.1结构概述弹簧管压力表是一种用来测量气体压力的仪表。弹簧管式压力表其结构主要由弹簧管、传动机构、指示机构和表壳等四大部分组成,如图1.1所示。图1.1弹簧管结构图弹簧管结构图中标示如下：1—机座;2—弹簧管;3—指针;4—上夹板;5—连杆;6—表盘;7—接头;8—活节螺丝;9—扇形齿轮;10—中心齿轮;11—游丝;12—下夹板;13—支柱。弹簧管:管内压力变化使管子自由端产生位移,带动传动机构动作,管内压力与自由端位移成线性关系。传动机构(机芯):由扇形齿轮、中心齿轮、游丝等组成。主要作用是将弹簧管自由端微量位移进行放大,并把直线位移转变为指针的角位移。指示机构:由指针、刻度盘等,主要作用是将弹簧管的弹性变形量通过指针转动指示出来,从而在刻度盘上读取直接指示的压力值。表壳(机座):主要是固定和保护上述三部分的零件。1.2工作原理一根弯成圆弧形的空心金属管子，其截面做成扁圆或椭圆形，它的一端封闭(称自由端，即弹簧竹受压变形后的变形位移的输出端).另一端(称固定端，即被测压力P的输入端)焊接在固定支柱上.并与管接头相通。当被测压力的介质通过管接头进人弹簧管的内腔中，呈椭圆形的弹簧管截面在介质压力的作用下有变圆的趋势，弯成圆弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形、从而使弹簧管的自由端产生位移。此位移牵动拉杆带动扇形齿轮作逆时针偏转，指针通过同轴中心齿轮的带动作顺时针方向转动，从而在面板的刻度标尺上指示出被测压力的数值。指针旋转角的大小与弹簧管自由端的位移量成正比，也就是与所测介质压力的大小成正比。燕山大学课程设计说明书第2页被测压力被弹簧管自身的变形所产生的应力相平衡。游丝的作用是用来克服扇形齿轮和中心齿轮的传动间隙所引起的仪表变差。调核螺钉可以改变拉杆和扇形齿轮的连接位置，即可改变传动机构的传动比，以调整仪表的量程。压力表工作原理框图：图1.2压力表工作原理框图二、弹簧管压力表设计2.1弹簧管的选择弹簧管各参数如下：1、测量范围：P=0-2.5MPa2、线性刻度：α针=240度3、精度等级：2.5级4、表外形尺寸：100-150mm5、工作环境：无振动，C202.2弹簧管位移计算1、计算弹簧管的自由端位移弹簧管的自由端位移为：22'22)cos1()sin(Rtr（式2-1）薄壁弹簧管中心角的变化与作用压力之间的关系，可用下式表示：)1()(*1-224222122'abaRhcbhcREp（式2-2）其中，P=2.5MPa,=0.3,E=1.2*100000MPa,由查表可得，外径d=15mm,h=1.1mm,2b=5.8mm,则b=2.9mm,R=50+b=52.9mm,根据燕山大学课程设计说明书第3页424bbda（式2-3）把各值带入(式2-3)可得a=10.12566把各值带入(式2-2)可得0158.0-'(式2-4）把式（2-4）带入式（2-1）得弹簧管的自由端位移为798.42、位移的方向与管端切线方向的夹角为)cos1sincot(cotarcarcrt（式2-5）代入计算得74.10272452.5cotarc（式2-6）2.3曲柄滑块机构图谱设计2.3.1曲柄滑块机构设计的图谱法图谱法是介于作图法和解析法之间的一种工程设计法，常用来设计仪器仪表中的曲柄滑块机构。曲柄滑块机构的相对传动比为220)(cossin)(coscos1i（式2-7）在这个表达式中，如果和的值确定，则可绘出一条)(fi函数曲线。若分别取一系列的和，则可得到一组曲柄滑块机构的相对传动比曲线图谱。在本设计中，我选用=1,=2、3、4、5；=2，=3、4、5，七条曲线图谱。如图2.1和2.2所示。燕山大学课程设计说明书第4页图2.1=1时的相对传动比曲线图谱图2.2=2时的相对传动比曲线图谱2.3.2理想线性传动比根据已知的ppS和，可求出机构的理论传动比：180*PpSi(式2-8）经计算得i=0.072752.3.3曲柄滑块机构初始位置选择我选择=1时，=2、3、5，的三条图谱。对于这三条图谱来说，初始位置都为1745.010H(式2-9）终止位置为1745.010F(式2-10）燕山大学课程设计说明书第5页20HFP(式2-11）2.3.4平均传动比计算在曲柄滑块机构的相对传动比曲线图谱中，选择极值附近的值，从图谱中选择最大值为Hi,最小值为oi，相对平均传动比为2oHaciii(式2-12）对于=1，=2的曲线图谱Hi=1.0168，1oi，可得，aci1.0084。对于=1，=3的曲线图谱Hi=1.0163，1oi，可得，aci1.00815.对于=1，=5的曲线图谱Hi=1.0160，1oi，可得，aci1.008.2.3.5曲柄滑块机构中各构件长度在曲柄滑块机构中，曲柄长度为a,iiaac(式2-13）根据选定的和，可求b和d的值，ab，ad(式2-14）对于=1，=2的曲线图谱，a=13.86116838,b=27.72233677,d=13.86116838.对于=1，=3的曲线图谱,a=13.85773196,b=41.57319588,d=13.85773196.对于=1，=5的曲线图谱,a=13.8556701,b=69.27835052,d=13.8556701.2.3.6非线性度计算非线性度是指理想值与实际值的偏移程度，由非线性度的定义可知：%100*21psss(式2-15）燕山大学课程设计说明书第6页其中，实际位移为：22001cos1