弹簧管压力表设计_精密仪器课程设计 .docx

精品名师归纳总结精密仪器设计与制造课程设计说明书设计题目： 弹簧管压力表设计班 级： 测控技术与仪器目录1、引言 . 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1课程设计的目的31.2设计任务及要求31.2.1 设计任务31.2.2 设计要求52、正文 .52.1 设计方案2.1.1 弹簧管 552.1.2 齿轮传动52.1.3 齿轮滑块机构52.1.4 游丝 52.1.5 标尺指针52.2 测量环节的参数挑选与运算.2.2.1 弹簧管 762.2.2 弹簧管的强度校验2.2.3 齿轮传动机构10112.2.4 曲柄滑块机构122.2.5 齿轮机构设计142.2.6 表盘的设计162.2.7 指针的设计162.2.8 轴承的设计172.2.9 游丝的设计182.3 外表非线性设计误差运算193、结论224、参考文献235、附录 23可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算过程运算结果1. 引言1.1 课程设计的目的课程设计是外表机构零件课程设计的最终一个教案环节，是综合应用所学学问来解决一个简洁工程问题的的实践性环节.通过本课程设计达到以下目的：（1） 训练机械设计的基本技能，包括正确使用有关国家标准及技术规范，设 计资料及设计手册。正确进行设计运算、绘图、编写设计说明书等等.（2） 通过课程设计，可以运用前面所学学问，如机械制图，力学基本课程所学内容，来解决仪器外表中的设计问题.（3） 通过设计环节的实际训练，加深同学对给课程基础学问和基本理论的懂得和把握，培育同学综合运用所学学问的才能，使之在理论分析、设计、运算、制图、运用标准和规范，查阅手册与资料等方面的才能得到初步训练，培育同学工程意识，促进同学养成严谨求实的科学态度.1.2 设计任务及要求可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.2.1. 设计任务设计一般型弹簧压力表，其技术要求为：（1） 测量范畴测量下限制为 0，测量上限制为： 6.单位为 MPa（2） 精度等级： 1.5 级（3） 外形尺寸外形尺寸如图 1.1 所示10kgf/ cm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算过程运算结果图 1.1 表壳外形尺寸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.28接头位置为径向。表壳无边。表壳公称直径D=100mm 。H60mm ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结B100mm ， aM 201.5 ， S=170，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（4） 标尺特性L200.52 ， h50.30 ， d160.30可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结等分分度。标度角：270 。表 2.1 测量上限值与最小分度值的关系测量上限值0.060.10.160.250.40.6最小分度值0.0010.0020.0050.0050.010.01测量上限值11.62.546最小分度值0.020.050.050.10.1运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由表 2.1，由于我们设计的压力表量程上限为0.6Mpa，所以挑选最小分度值为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.01.所以，所设计的压力表最小分度值为0.1MPa 1.2.2. 设计要求：（1） 设计装配图 1 张（ 3# 图纸）（2） 零件图 2 张（ 4#图纸）（3） 设计说明书 1 份2.正文2.1 设计方案10kgf/ cm2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据设计任务要求，具体分析弹簧管压力表的结构，主要零件的参数及加工方法， 技术指标，调研制造及使用中存在的主要问题，作为设计参考，具体设计步骤如 下：2.11 弹簧管挑选弹簧管型号，用型号给定的参数和肯定的代数关系运算弹簧管的中心角， 中心曲率半径，剖面外形及长轴、短轴半径.并设计固定端及自由端的结构.2.12 齿轮传动挑选传动比，设定中心距，选定模数、小齿轮齿数，大齿轮的扇形角，大小齿轮的分度圆直径，尺顶圆直径，齿根圆直径.2.13 齿轮滑块结构通过设计的弹簧管自由端的结构运算曲柄长度、连杆长度、机构初始位置的调 节范畴等相关参数，并比较曲柄长度与齿轮传动中中心距的误差是否符合要求.2.14 游丝确定游丝外径、内径、剖面厚度及宽度、圈数及内外端连接方法.2.15 标尺指针运算标度角、分度角、分度尺寸、标线尺寸、。选定指针外形和剖面、指针与标线的重合长度。设计指针与小齿轮轴的连接结构.通过上述数值的分析，全面明白外表各零件的功用、结构及相互之间运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的连接方法 .2.2 测量环节的参数挑选与运算原始设定参数：（表2.2）表 2.2.原始设定参数毛坯外径 d壁厚 h簧管内径Di截 面 短轴量程上限 p15mm1.35mm64mm2B5.2mm0.6Mpa弹性模量 E纯中心角自由端长f分度数 N机构组数 n113000 pa250 010.1mm6027基本尺寸表 :通过运算得出以下相关设计参数（表2.3） 表 2.2 相关设计参数长半轴 a短半轴 b壁厚 h参数 X系数 10.13mm2.2mm0.5mm0.1679mm0.43可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结系数 纯中心角簧管中径R自由端长f自由端角 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.122管端位Smax250°自由位移Smax34.45mm连杆长 l5.2mm曲柄长 r120偏距 e2.6762.70725.00777.578115.9140mmmmmmmmmm压力角传动角 .滑块夹角连杆夹角初始角.200077.84022.8421.07 0350可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算过程运算结果（续表 2.2）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工作转角中心距 a.中心距 离a.大轮齿数Z 2小轮齿数 Z1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结20 018.9mm0.0003mm23418可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.2.1 弹簧管一端封闭的特种成型管，当管内和管外承担不同压力时，就在其弹性极限内产生变形 .弹簧管是压力测量外表中的一种压力检出元件.它的自由端可移动，开口端固定.管中通入流体 ,在流体压力作用下，弹簧管发生变形 ,自由端产生线位移或角位移.图 2.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结如图 2.1 所示，设弹簧管的自由端铰销中心B 的最大位移为Smax可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结弹簧自由端 A 的最大位移为Smax ，由几何关系可得出它们之间的关系是：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SmaxSmax22sin1 cos2fsinfcos2（2.1）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结sin1 cosRR运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结设计所需的弹簧管截面为椭圆，查阅相关手册， 设定相关参数为：毛坯外径 d=15mm,壁厚 h=0.5mm, 簧管内径D i =64mm, 断面短轴2B=4.9mm, 量程上可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结限 p=0.6Mp, 弹性模量 E=112700pa。纯中心角250.，自泊松系数0.3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据椭圆的性质，22 A2B3.14162 Bh3.1416dh（ 2.2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结外长轴半径A=10.38254mm（2.3）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结簧管内长半轴 a簧管内短半轴 bA h / 2B h / 210.382.450.5 / 20.5 / 210.13mm2.2mm（ 2.4）（ 2.5）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结弹簧中径RDi / 2B2.4564 / 234.45mm（ 2.6）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结我们组选定的参数为：f 弹簧管自由端 A 距铰销中心 B 之间的距离（ f=5.2mm ）0a=10.13mm b=2.2mmR=34.45mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 直线 AB 与弹簧管中心线上点A 处切线位置置（12 ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可以得到连杆夹角1cosfcos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结'tg 11tg 1sinfcos 250 0RR 5.2sin4.363334.45cos120（ 2.7）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.363321.070sin 25005.24.363334.45sin120'21.070可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于 XRH / a 234.450.5 / 10.13 20.1679（ 2.8）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结弹簧管中心角相对变化量22222P1R1b 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EbhaX（ 2.9）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结10.3234.4522.220.43可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.61127002.20.5110.1320.1220.16792可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=0.01954弹簧管中心角转变后，其自由端相应的产生位移S.位移的方向与过弹簧管自由端 所作切线成一角度，因而可以把位移分解为法向重量Sr 和切向重量 St.依据几何关系可求得 :Smax2.676mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Sr= / -cos1 RSt=-sin / R 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结位移的方向与管端切线方向的夹角为=tg 1St/Sr= tg 1 -sin /-c1os S'2.707mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结max因此，自由端铰销中心A 最大位移可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Smax2Rsin21cos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.014234.454.3633sin 250 0 21cos 250 0 2（ 2.10）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.676m m自由端 B 最大位移可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结'S maxSmaxsin2fsinR2sin1cosf21cos2cosR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=2.707mm（ 2.11）运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结取 u=0.3，就最大的当量应力d ：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结d0.6R 2Pa 2134.452210.132.66b 22.66a 2X 22.2 2129.130.575（2.16）d =69.43可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.12269.430.1679 2p =149.27可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p规定安全系数 S=d就p =149.272.15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据所运算出的p =149.27 ，我们选定 QSn6.56.1 硬材料作为弹簧管的铸造可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结材料，其材料比例极限为p686 .i g13可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.2.3 齿轮传动机构由于外表公称直径（100 ），测量范畴（ 0.6Mpa ），管段位移的参数限制， 查得齿轮传动的速比在1214 之间 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结挑选速比 i g13200可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算出扇形齿轮工作转角awi ga w 。（ 2.17）wZ118可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中， 标度角，2702700可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结awi g1320.7690（ 2.18）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结选定小齿轮齿数，在一般情形下为防止跟切现象的发生，我们一般选用齿轮齿数大于 17 的齿轮，这里我们所选用的小齿轮的齿数为18.运算过程运算结果运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Z 2依据 i g得：Z1Z 2234可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Z 2i g Z11318234（ 2.19）a0120.6798mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据所设计的压力表表身的尺寸来进一步设计直齿圆柱齿轮与扇行齿轮的中m=0.15a=18.9mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结心距，初步设定其中心距2a0a01 为 20.6798mm220.6798可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结就 mZ1Z 2182340.16（ 2.20）350可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在标准中选取齿轮模数m=0.152可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结12精算中心距 a= 1 m ZZ210.15 18223418.9mm（ 2.21）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结扇形齿轮的扇形角2 按下式确定：2700可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2ig1320.7690（ 2.22）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以取扇形角350可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结22.2.4 曲柄滑块机构由于弹簧管具有线性特点，如要使齿轮传动放大机构具有恒定的速比，只有当曲柄滑块机构的速比也是固定的，才能得到匀称分度标尺.弹簧管压力管的度数才有肯定的精确意义.曲柄滑块机构的速比不仅受机构尺寸影响，仍与机构处于何处即与机构位置移有关，所以它的速比是机构尺寸和位移的函数，是典型的非线性传动机构，但是只要合理挑选各杆长度和机构所在位置及工作范畴，可得到近似于常数的速比，从而得到满意设计要求的常数传速比 .对于在肯定角度范畴内转动的曲柄机构在 A 、B 位置上， 依据速比公式：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结iVAVBcos1cos2e sincos 2（ 2.23）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结l给予相对连杆长re及相对偏距r以及相应的数值可得到曲柄滑块机构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在肯定角度范畴内可以实现线性传动的要求.由于我们组是 13 组，给定的相关参数为：00 曲柄初始位置角，即对应于测量下限曲柄位置角，350可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结max 曲柄最大位置角，即对应于测量上限的曲柄位置角，015max可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 相对连杆长（ 相对偏距（ 可以运算出：曲柄长3.3 ）2.1 ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结rSmax' /sin0sinmax2cos22cos2max可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.8227 /sin 3503.32sin150 cos1503.3222.1cos350022.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7.5781mm连杆长（ 2.24）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结lr3.37.578125.0077 mmer2.17.578115.9140mm（2.25）连杆与滑块导路的初始夹角可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结e0arcsinrcos0larcsin15.91407.578125.0077cos35022.8402.26 ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结连杆与曲柄的初始夹角可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0090090035022.84077.840（ 2.27）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0O点横坐标可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结X Rfsinl sin0''r sin00可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结34.455.2sin 12025.0077sin22.84020.730（ 2.28）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7.5781sin 77.84 022.84020.730可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结11.8654m m00O点纵坐标可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Y f cosl cos0'r cos'可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5.2cos12025.0077cos 22.84020 .750（ 2.29）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7.5781cos 77.84 022.84 020.730可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结16.9368m m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结齿轮中心距 OO可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结a 02X 2Y 220.6795 mm（ 2.30）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结aa01a0220.679820.67950.0003mm（ 2.31）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在曲柄滑块中所设计的a 与齿轮机构所设计的a 大致相符误差为0.001%符合要求 .设计的机构图如图2.2 所示图 2.2 机构图运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结r7.5781mml25 .0077 m me15 .9140 m m022.840077.840X11.8654运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.2.5 齿轮机构的设计Y16.9368可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结选定模数 m=0.15 ，压力角20齿数 Z118 ， Z2234a02a20.6795mm0.0003mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算过程运算结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结d1分度圆直径：ad2mZ1 mZ20.150.15182342.7mm 35.1mm（ 2.32）d12.7mmd235.1mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结齿顶高： hah* m10.150.15mm2.33ha0.15mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结齿根高 hf*0.350.150.2025mm2.34h f0.2025mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结hcm1a1齿全高： hhah f0.150.20250.3525mm（ 2.35）h0.3525mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结齿顶圆直径da1Z 2h* m18210.153mm（3.36）ada 13mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ha 2Z2中心距2h* m243210.1535.4mm2.37da 235.4mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结12a1 dd 21 2.7235.118.9 mm（ 2.38）a18 .9mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结齿根圆直径：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结d f 1Z2 h*a1*2c* m*182120.350.152.295mmd f 1d f 22.295mm34.725mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结d f 2Z 22ha2cm2432120.350.1534.725mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（2.39）基圆直径db1da1cos3cos2002.8191mm2.40db1db 22.8191mm33.2651mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结db2da1cos35.4cos20033.2651mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结尺间宽 s