课程设计说明书--压力表

精密机械设计基础课程设计共17页第1页《精密机械设计基础课程设计》设计说明书设计题目：设计人员：班级：指导教师：河北工业大学测控系2018-01-03精密机械设计基础课程设计共17页第2页目录1设计任务........................................................32方案论证........................................................42.2原理分析.....................................................42.3国内外典型仪表现状及发展趋势.................................63参数选择........................................................63.1弹簧管.......................................................63.2曲柄滑块机构.................................................73.3齿轮传动参数的选择...........................................73.4标尺指针参数选择............................................73.5游丝的选择..................................................74参数的计算......................................................74.1弹簧管有关参数的确定。......................................84.2曲柄滑块机构参数的确定......................................94.4游丝应力校核...............................................114.5游丝各系数最后确定.........................................134.6总体方案设计...............................................135标准化统计.....................................................146所绘制零件结构参数设计说明.....................................146.1按仪表特性的要求确定零件尺寸...............................146.2按标准化规范确定零件尺寸....................................146.3由材料规格确定..............................................156.4由空间结构确定..............................................156.5类比........................................................157工作总结.......................................................158公式来源.......................................................17参考资料.......................................................17精密机械设计基础课程设计共17页第3页1设计任务设计一用于测压力的弹簧管压力表，其要求如下：（1）测量范围：0～0.16MPa（2）外部尺寸：外径：150mm高度：50mm接头尺寸：M20×1.5（3）标尺特性：等分度：6.75°标度角：270°分度值：0.004MPa分度数：40（4）精度：1.5级（5）测量误差：δ=0.004MPa（20±5）℃精密机械设计基础课程设计共17页第4页2方案论证2.1结构概述弹簧管压力表是一种用来测量气体压力的仪表。压力表的组成：灵敏部分（弹簧管）传动放大部分（曲柄滑块、齿轮机构）示数部分（指针、刻度盘）辅助部分（支承、轴、游丝）2.1.1灵敏元件：将不便测量的物理量转换成易于直接比较的物理量，本设计将弹簧管作为灵敏元件，将不易于比较的压力转换为易于测量的位移．2.1.2传动放大机构：本设计由曲柄滑块机构和齿轮传动机构组成．目的在于传递或放大位移，改变位移性质和得到等分刻度，并且应具有一定的补偿特性，同时仪表有较好的线性特性．2.1.3示数装置：其作用是在接受传动放大机构的位移后，指示出待测量的数值．本设计采用指针指示标尺刻度．2.2原理分析作为灵敏元件的弹簧管可以把气体压力转变为管末端的位移，通过曲柄滑块机构将此位移转变为曲柄的转角，然后通过齿轮机构将曲柄转角放大，带动指针偏转，从而指示压力的大小。将转精密机械设计基础课程设计共17页第5页角放大便于测量，可以提高测量精度。压力表工作原理框图：弹簧管的压力－位移是线性关系，但弹簧管本身的工艺问题（如材料、加工等）会造成一些线性误差，弹簧管形状的不直、不均匀也会导致非线性误差。曲柄滑块机构可以补偿弹簧管的线性及非线性误差。从0～0.16Mpa调整满足满刻度精度为线性误差调整，中间部分不均匀调整为非线性误差调整。弹簧管齿轮传动标尺示数ps(线性转换)(线性传动)(线性刻度)曲柄滑块机构(近似线性传动)O灵敏部分-弹簧管p传动放大-曲柄滑块机构传动放大-齿轮传动精密机械设计基础课程设计共17页第6页2.3国内外典型仪表现状及发展趋势我国仪器仪表产业正在迎来高速发展的黄金时期。尽管总体规模不大,但由于对经济增长特殊的拉动作用和倍增效应,发展仪器仪表早已被置于重要地位;而其广阔的市场前景,正吸引越来越多的资本涌入。仪器仪表行业属技术密集型产业,知识产权的重要性不言而喻。长久以来,我国仪器仪表在中高端的创新能力一直差强人意,常常受制于国外专利。在中国市场必然更深更广地向国际开放的情况下,有关“自主知识产权”的呼声日益高涨。3参数选择3.1弹簧管：毛坯外径：mm15毛坯中径：mmR50壁厚：mmh3.0轴比：4ba中心角：γ”=270°材料：锡青铜（QSn4－0.3）泊松比：3.0E=1.127×105MPa如图所示：精密机械设计基础课程设计共17页第7页3.2曲柄滑块机构：相对杆长：4相对轴偏量：1转动范围角：18p初始位置角：9终止位置角：9k3.3齿轮传动参数的选择：模数：m=0.3小齿轮齿数：1920传动比：1521i3.4标尺指针参数选择：分度尺寸：。75.6短标线长度：5mm长标线长度：10mm指针与短标线重合长度：mm2指针形状：楔杆形指针末端宽度：mm23.5游丝的选择：外径：mmD18.51内径：mmD52圈数：10n安装角度：2min宽度比：6摩擦系数：2.0f当量摩擦系数：314.0vf4参数的计算＝15mmhh2a2b精密机械设计基础课程设计共17页第8页4.1弹簧管有关参数的确定。4.1.1弹簧管外型参数的确定：单位:（mm）项目公式依据计算结果)42,2(xaxbx)4(2)(xxxh5.000短轴中径b2xb25.000长轴中径a2xa4220.000短轴B2hbB225.300长轴A2haA2220.3004.1.2弹簧管末端位移的确定：项目公式依据计算结果'⑴2222212211'abaRhCbhCREp0.012径向位移rS⑵cos1'SRr0.805切向位移tS⑶sin'RSt3.182总位移Ｓ⑷22trSSS3.282位移方向角⑸trSSarctan14.197°附：查表437.01C121.02Cγ=250°精密机械设计基础课程设计共17页第9页4.2曲柄滑块机构参数的确定其结构简图如右图所示中心距计算图：A'AaeDOERb'PO'aOebsoEPDaD'beB'Bokcc’O’sstB滑道OSOBD精密机械设计基础课程设计共17页第10页项目公式依据计算结果曲柄长度a2222sinsincoscoskksa10.486mm连杆初算值'bab'41.944mm偏移距eae10.486mm连杆初始位置与滑块运动夹角''cosarcsin'beak176.0'5'905k81.176º'c522cos'2''abbac41.645mm71790sin'ec61.219°理论中心距'A722cos'2''RccRA41.2143mm实际中心距A⑹12212imzA48.000mm9AeRcosarccos951.881°修正后c922cos2ARRAc42.92mm修正后b722cos2accab43.266mm扇形角齿V个齿的度数＝齿2251pV27.5º∠BOD∠BOD=k+arccos（e/c）84.859°4.3压力表原理误差分析SSknn⑺2222coscossinsin'nnnaaaS精密机械设计基础课程设计共17页第11页n理想值nS实际值'nS原理误差绝对值'nnSS原理误差相对值nnnSSS'72.91682.91820.00140.04852.55222.55410.00190.07532.18762.18880.00120.05511.82331.82300.00030.01711.45841.45700.00140.09631.09381.09120.00260.35750.72920.72610.00310.42576463.00.36220.00240.658900004.4游丝应力校核项目公式依据计算结果1PvgmmmmmP指针　游丝帽轴1N063.02P齿轮中心轴扇形齿轮mmP2N050.0竖直放1zMfdPfMfvz1121314.0fvNm51097.12zMf212zMfdPfv2Nm51057.1精密机械设计基础课程设计共17页第12页zMf)9.0(1121iMfMfMfzzzNm51008.2水平放1zMf222132311131ddddfPMfz2.01.121fddNm51018.22zMf222132312231ddddfPMfzNm51073.1zMf21212111齿iMfMfMfzzzNm51030.2zMfMax(zMf竖直，zMf水平)Nm51030.2minM⑻kkMfMz1min1.05.2kNm51067.7maxMminminmaxminmax4MMM43.0710Nm初定游丝长L⑼221DDnLmm311.018初定游丝厚h⑽4minmin12ELMhMPaE5101.1mm14.0初定游丝宽b⑾hbmm84.0最大应力max⑿2maxmax6bhMMPa9.111许用应力bsbb3549sMPabMPa183精密机械设计基础课程设计共17页第13页结论：因为max