精密机械设计基础课程设计.doc

精密机械设计基础
课程设计说明书
设计题目:弹簧管压力表
设计人员:



目录
§⒈设计任务
§⒉方案论证


§⒊参数选择
§⒋参数计算
§⒌标准化统计
§⒍工作总结
§⒎附表:公式来源

§⒈设计任务
设计一个用于测量压力的弹簧管压力表,其技术要求如下:
测量范围 0~
外廓尺寸外径<150mm 高度<50mm
接口尺寸:M20´(普通螺纹、外径20、)
标尺特性
等分刻度: ()°
标度角: 270°
分度数: 50
分度值: ()
精度
测量误差小于1%
§⒉方案论证
§
弹簧管结构简图
O
灵敏部分-弹簧管
p
传动放大-齿轮传动
传动放大---曲柄滑块机构
压力表概述: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:
灵敏元件(弹簧管):将不便于直接测量的物理转化成易于直接比较的物理量。本设计将弹簧管作为灵敏元件,将不易比较的压力转化成易于测量的位移。
传动放大机构(曲柄滑块、齿轮机构):本设计由曲柄滑块机构和齿轮机构组成,其目的是为了传递或放大位移,改变位移性质和得到等分刻度,并且应具备一定的保补偿性,同时保持线性对应关系。
示数装置(指针、刻度盘):其作用是在接受传动放大机构的位移后,这指示出带测量的数值。本设计采用指针指示标尺刻度。
辅助装置:支承、轴、游丝
§
弹簧管在内压作用下,任意非圆截面的弹簧管的截面将力图变为圆形。若管子一端固定,在压力的作用下,自由端将产生位移,直至达到弹性平衡为止。压力表中,弹簧管作为灵敏元件,自由端与连杆相连,而连杆又与扇形齿轮后端的柄(曲柄)及弹簧管本身构成曲柄滑块机构,利用该机构可将自由端的直线位移转换为曲柄的角位移。齿轮机构又将位移放大,并由中心轴带动指针,在标尺上显示出准确示数,即指示出压力的大小。将转角放大便与测量,可提高测量精度。
j
s
p
a
弹簧管
齿轮传动
标尺示数
(线性转换)
(线性传动)
(线性刻度)
曲柄滑块机构
(近似线性传动)
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~,中间部分不均匀调整为非线性误差调整。
§⒊参数的选择

毛坯外径 F=10mm
毛坯中径 R=33mm
壁厚 h=
轴比a/b a/b=4
中心角 g´´=260°
F=10mm
h
h
2a
2b
g =245°
材料锡磷青铜Qsn4-
E=´105Mpa
泊松比 m=
g´´
R
F
弹簧管结构简图

加压后,弹簧管自由端位移s,带动曲柄转过角度ag-曲柄滑块机构
O’
s
p
B
j0
e
D
O
E
a
b
B
e
D
O
a
b
D’
B’
s
ag
a0
ak
相对杆长 l=4 初始位置角 ak=9°
相对偏轴量 e=1 终止位置角 a0 = -9°
转动范围角 ag =18°

模数 m=
传动比 i12=15
小齿轮齿数 Z1=19

分度尺寸 °
长标线长度 10mm
短标线长度 5mm
指针与短标线重合长度 2mm
指针末端宽度 2mm
指针形状楔杆形

外径: D1=25mm
内径: D2=5mm
圈数: n=10圈
宽厚比: u=6
安装角度 j jmin = p/2
摩擦系数 f =
当量摩擦系数 fv=
§⒋参数计算

⑴弹簧管外形参数的确定:
(单位:mm)
项目
公式依据
计算结果
c
p(j-h)= p c+2(4c-c)

短轴中径2b
2b=c

长轴中径2a
2a=4c

短轴2B
2B=2b+h

长轴2A
2A=2a+h

⑵弹簧管末端位移的确定:
(单位:mm)
项目
公式依据
计算结果
(g-g ') / g

径向位移Sr

切向位移St
1.