精密机械设计基础课程设计.doc

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1、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：班级：学号：指导老师：目录§⒈设计任务§⒉方案论证2．1结构分析2．2弹簧管工作原理§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：1.测量范围0～0.25Mpa2.外廓尺寸外径<150mm高度<50mm接口尺寸：M20´1.5（普通螺纹、外径20、螺距1.5）3.标尺特性等分刻度：（满程0.25Mpa）5.4°标度角：270°分度数：50分度值：（0.005Mpa）4.精度1.

2、5级5.测量误差小于1%§⒉方案论证§2．1结构分析弹簧管结构简图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

3、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§2．2弹簧管工作原理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

4、放大便与测量，可提高测量精度。jspa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0～0.25Mpa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。§⒊参数的选择1．主要参数选择与计算毛坯外径F＝10mm毛坯中径R＝33mm壁厚h＝0.3mm轴比a/ba/b＝4

5、中心角g´´＝260°F=10mmhh2a2bg＝245°材料锡磷青铜Qsn4-0.3E＝1.127´105Mpa泊松比m＝0.3g´´RF弹簧管结构简图2．曲柄滑块机构加压后，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’spBj0eDOEabBeDOabD’B’saga0ak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°3．齿轮转动参数模数m=0.2传动比i12=15小齿轮齿数Z1=194．标尺指针的参数选择分度尺寸5.4°长标线长度10mm短标线长度5mm指

6、针与短标线重合长度2mm指针末端宽度2mm指针形状楔杆形5．游丝参数的选择外径：D1=25mm内径：D2=5mm圈数：n=10圈宽厚比：u=6安装角度jjmin=p／2摩擦系数f=0.2当量摩擦系数fv=0.314§⒋参数计算1．弹簧管有关参数的确定⑴弹簧管外形参数的确定：（单位：mm）项目公式依据计算结果cp(j－h)=pc＋2(4c－c)3.3335短轴中径2b2b=c3.3335长轴中径2a2a=4c13.3340短轴2B2B=2b＋h3.6335长轴2A2A=2a＋h13.6340⑵弹簧管末端位移的确定：（单位：m

7、m）项目公式依据计算结果(g-g')/g0.01056径向位移Sr0.4956切向位移St1.8055总位移S1.8723位移方向角j15.3502°附：查表C1＝0.437C2＝0.121g＝245°2．曲柄滑块机构的参数确定在弹簧管压力表中，利用曲柄滑块机构，把滑块的位移S转化为曲柄滑块的角度位移j。项目公式依据计算结果曲柄长度5.9842连杆初算值23.9367偏轴距5.9842连杆初始位置与滑块运动方向夹角=arcsin[(e-acosαk)/b’]0.176481.176423.766160.0661理论中心距2

8、9.5146实际中心距30.447.1436修正后25.4653修正后25.6884扇形角28°（单位：mm）1.压力表原理误差分析压力表弹簧管末端位移与指针转角应为线性关系。由于在测量环节中采用了曲柄滑块机构，使转角与位移存在非线性误差，即为原理误差，应加以控制。（单位：mm）an理想值sn实际值sn