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1、合肥工业大学博士学位论文传动部分〔如图5-17b)包括曲柄连杆机构与齿轮副两个环节。其中曲柄连杆机构的作用是将弹簧管的管端位移转化成角位移，并带动与它相连的扇形齿轮转动。齿轮副则主要起放大作用，即将曲柄连杆机构提供的角位移放大，并带动与小齿轮同轴的指针一起转动，以显示被测压力值。在压力传感系统中，以上海仪川仪表厂生产的普通工业压力表为研究对象。其量程为0-0.6Mpa.精度等级为1.5。首先建立此压力表的传递链函数及误差“准白化”模型，然后进行其测量误差的溯源。5.2.2系统及其误差的“准白化”建模按照本文3.2节所描述的全系统动态测量精度理论
2、的“白化”建模方法，首先建立本压力传感器系统的传递链函数，再建立其总误差的“准白化”模型，为其输出总误差的分解与溯源提供依据。5.2.2.1测f系统的“白化”盆摸图5一I8弹簧管压力表传动关系图如上所述，研究弹簧管压力表的工作原理，从压力输入到指针显示测得值，主要经过三级传动:首先是波登管作为感受部分，在输入压力作用下变形，在自由端产生位移:其次曲柄连杆机构作为第二级传动，将波登管管端位移转化为曲柄的角位移:最后第三级传动是由扇形齿轮和小齿轮组成的齿轮副，它将前一级传动的角位移放大，以便显示。整个系统对压力的传递关系框图见图5-18。下面分别分
3、析各级传动关系，并建立这个系统的“准白化”模型一一传递链函数。I)弹簧管部分特性弹簧管压力表中的弹性敏感元件一一波登图5一19压力弹簧管位移图管遵循虎克定律，即其应力和应变成比例关系:v=Es，也就是说，波登管的弹性变形及其相关运动与其所测压力成比例，并且，当变形在一定的小范围内时，变形与压力可视为成正比关系。对于波登管管端位移w与压力P之间的关系(见图5-19)，许多学者进行了研究，其中，前苏联学者B"N费奥多谢夫提供了较为正确的关系式〔115][143)，在工程技术上被广泛应用第五章实际动态测试系统的误差溯源1一}2附=尸1.C,(y一si
4、ny)2+(1一cosy)2(5-40)E)C2+X式中:p一弹簧管材料的泊松系数;E一弹簧管材料的弹性模量;P-弹簧管的曲率半径;a一弹簧管截面的长半轴;b一弹簧管截面的短半轴:h一弹簧管的壁厚;C,,C2一与轴比alb有关的系数，其关系曲线(68]见图5-20;‘一弹，管的基本参”，厂二Pah2y一弹簧管变形前的初始中心角。砂扭时旧口巨口口口口口口口柑门}!口口口口「口口1︺好口口日口口口口口口口心脚妞门夕!i门门口口口口口彭妙日厂「困日口口口口口橄门门门门口口口口口口尸‘叫[l「一1钱沙峨扮口日口口口口曰L]己当卜竺当秘日日门门门]口口口
5、口甜口口口口口口口口口口日目目门口]口口口口盯口曰]口口口口口口口柑肖日门门]口口口口口口口口口口口口口口口口川日门门口]口口口口轴比alb轴比a/b图5-20扁平椭圆截面弹簧管的系数C,和C2与轴比alb的关系设弹簧管部分传动比为i,，因为弹簧管变形与压力表成正比关系则在其各结构参数已知的情况下，可将此传动比看作为定值.即有1一},2C,，几二寸(y一sin7),+('一cosy),(5-41)EC2+x2则式(5-40)可表示为w=;.尸(5-42)弹簧管材料为锡磷青铜QSn4-0.3,其截面为扁椭圆形截面测得各参数为:u=0.3，E=1.
6、1x105P=38.8mm}a=7.4mm,b=2.1mm,h=0.4mmMpa.7.4动的38.8x0.4贝。得弹簧管的轴比为孚=3.52，基本参数x二0.354。b2.1axz=一~7.4,=根据计算所得轴比，查表5-1和图5-20可得:砚=0.46，q二0.121合肥工业大学博士学位论文表5-1扁平椭圆截面弹簧管的系数C1和C2a/b11.52345678910C,0.6370.5940.5480.4800.4370.4080.3880.3720.3600.3500.3430.267Q0.0960.1100.1150.1210.1210.
7、1210.1210.1210.1190.1190.1180.114将各参数值代入式(5-41)计算得i,=5.729则可得此压力表弹簧管管端位移与其所受压力的关系式为尸=5.729尸(5-43)2)曲柄连杆机构弹簧管压力表一般采用异轴式曲柄连杆机构，如图5-21所示。图中，m为曲柄的长度，n为连杆的长度，d为异轴量，S为滑块位移，在此即为管端位移w，即S=W,p为曲柄的角位移，w。为其初始角位移。此异轴式曲柄连杆机构的角位移V与管端线位移图5-21曲柄连杆机构原理图之间的关系式为[109][119]w=m(sin，一sinVo)一。凡11一(m
8、cosq)-d1Z一、11一(、)’{(5-44)Lv/yj]对式(5-44)两边同时求导，得其瞬时传动比为1(5-45)二「。。5(P-si
