课程设计说明书压力表.pdf
. .精密机械设计基础课程设计精密机械设计基础课程设计v.设计说明书设计说明书设计题目：设计题目：设计人员：设计人员：班班级：级：指导教师：指导教师：河北工业大学测控系河北工业大学测控系2018-01-032018-01-03. . .目录1 1 设计任务设计任务 .3 32 2 方案论证方案论证 .4 42.2 原理分析.42.3 国内外典型仪表现状及发展趋势.63 3 参数选择参数选择 .6 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 4 参数的计算参数的计算 .7 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 5 标准化统计标准化统计 .14146 6 所绘制零件结构参数设计说明所绘制零件结构参数设计说明 . 14146.1 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 7 工作总结工作总结 .15158 8 公式来源公式来源 .1717参考资料 .17v. . .1 1 设计任务设计任务设计一用于测压力的弹簧管压力表，其要求如下：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：00.16MPa（2）（3）（4）（5）v.外部尺寸：外径：高度：接头尺寸：标尺特性：等分度：标度角：分度值：分度数：精度：测量误差：.150mm50mmM201.56.752700.004MPa401.5 级 =0.004MPa5）. .20 （. .2 2 方案论证方案论证2.12.1 结构概述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2.22.2 原理分析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v. . .角放大便于测量，可以提高测量精度。灵敏部分灵敏部分- -弹簧管弹簧管传动放大传动放大- -齿轮传动齿轮传动传动放传动放大大- -曲柄曲柄O O滑块机滑块机p压力表工作原理框图：ps弹簧管弹簧管(线性转换)曲曲 柄柄 滑滑 块块 机机(近似线性传动)齿轮传动齿轮传动(线性传动)标尺示数标尺示数(线性刻度)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 00.16Mpa 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。v. . .2.32.3 国内外典型仪表现状及发展趋势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 3 参数选择参数选择3.13.1 弹簧管：毛坯外径：15mm毛坯中径：R 50mm壁厚：h 0.3mm轴比：a 4b中心角：”=270材料：锡青铜（QSn40.3）泊松比： 0.3E=1.12710 MPa如图所示：v. .5. .h3.23.2 曲柄滑块机构： 15mm15mm相对杆长： 4转动范围角：p18初始位置角： 93.33.3 齿轮传动参数的选择：模数：m=0.3传动比：i21153.4 标尺指针参数选择：分度尺寸：6.75。长标线长度：10mm指针形状：楔杆形3.53.5 游丝的选择：外径：D118.5mm圈数：n 10宽度比： 6当量摩擦系数：fv 0.3144 4 参数的计算参数的计算v.h2b2b2a2a相对轴偏量：1终止位置角：k 9小齿轮齿数：1920短标线长度：5mm指针与短标线重合长度：2mm指针末端宽度：2mm内径：D2 5mm安装角度：min2摩擦系数：f 0.2. . .4.14.1 弹簧管有关参数的确定。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x(2b x,2a 4x)公式依据( h) x 2(4x x)2b x2a 4x计算结果5.0005.00020.0005.30020.300短轴中径2b长轴中径2a短轴2B长轴2A2B 2b h2A 2a h4.1.2 弹簧管末端位移的确定：项目公式依据12 pEb2122 RhabhC22 aR2C1计算结果0.012径向位移SrSrR1cosRsin0.805切向位移StSt3.182总位移S Sr2 St2SrSt3.282位移方向角 arctan14.197附：查表C1 0.437C2 0.121=250v. . .4.24.2 曲柄滑块机构参数的确定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：v. .eBSsBbOObeaBEDoDoPOakDP滑s st ts s道B BROOAAccc cO Oaeb EOD. .项目曲柄长度a连杆初算值b偏移距e连杆初始位置与滑块运动夹角 5ca 公式依据s计算结果222sinksin2coscosk10.486mm41.944mm10.486mmb ae a arcsinacoskeb 0.1765 90kca2b 2abcos5281.17641.645mm61.21941.2143mm48.000mm51.88142.92mm43.266mm27.584.85977 90 sin1ec理论中心距AAR2c 2Rccos72实际中心距A mz2i1212ARcose99 arccosA修正后c修正后b扇形角V齿BODc A2 R22ARcos9b a2c22accos7V齿p1 25 2个齿的度数BOD=k+arccos（e/c）nSk a2cosn24.34.3 压力表原理误差分析压力表原理误差分析SnSn asinnsin a2cos2v. . .原理误差n原理误差相对值SnSn Sn0.048理想值Sn实际值Sn绝对值Sn Sn72.91682.55222.18762.91822.55412.18880.00140.00190.0012530.0750.05511351.82331.45841.82301.45700.00030.00140.0170.0960.3570.4251.09380.72920.36461.09120.72610.36220.00260.00310.0024790.65800004.44.4 游丝应力校核游丝应力校核项目P1公式依据计算结果0.063NP1 m轴 m帽 m游丝 m指针m vgP2 m扇形齿轮 m齿轮中心轴Mfz1P20.050N1.97105Nm竖直放Mfz11f 0.314fvP1dv21fvP2d2Mfz2Mfz21.57105Nmv. . .MfzMfz Mfz1 Mfz21 1( 0.9)i2.08105Nm2.18105NmMfz1Mfz1d d1P1f3d d31213222d11.1d2f 0.21.73105Nm水平放MfzMfz Mfz1 Mfz211i齿2121Mfz2Mfz23d13d21P2f223d1d22.30105Nm2.30105NmMfzMax (Mfz竖直，Mfz水平)7.67105NmMminMminkMfz1 kk 2.5 0.13.07104NmMmaxMmax Mminmax 4Mminmin初定游丝长L初定游丝厚h初定游丝宽b最大应力max许用应力bL nD1 D22311.018mmh 412LMminEminE 1.1105MPa0.14mmb h6Mmaxbh20.84mmmax111.9MPabbb 549MPass 3183MPav. . .结论：因为maxb，因此各参数选择计算合理4 45 5 游丝各系数最后确定游丝各系数最后确定项目游丝长度L公式依据Ebh3minL 12Mminn 计算结果432mm游丝圈数n圈间距a游丝个数k2LD1 D210a D1 D22n1.5mm10个k ak 3h4 46 6总体方案设计总体方案设计压力表是工业常用的测量气体压力的仪器， 在工业生产中具有举足重轻的作用在实际生产中对压力表的要求非常严格，要求有足够的精度，灵敏度，并要求安全可靠同时根据不同的工作任务和条件，对压力表提出特殊要求，如耐高温，抗震，防潮，防尘等本设计要求为普通工业气体压力表， 我们的设计方案为弹簧管压力表，它具有灵敏度高，造价低廉，结构简单，传动平稳，易于加工和制造及适应性强等特点，经过以上设计和计算表明，该方案基本达到了设计要求，完成了规定的设计任务同时，本设计也存在一些不足，对工作环境及测量气体均无具体要求，没有考虑它们对压力表的影响另外，环境的温度，湿度及气体对压力表的腐蚀都可能降低其精密度v. . .5 5 标准化统计标准化统计国标代号GB/T67-2000GB/T67-2000GB/T68-2000GB/T68-2000GB/T6170-2000GB/T6170-2000GB/T971-2000GB/T971-2000GB46GB46GB/T119.1-2000GB/T119.1-2000标准件总数：零件总数：标准化率：6 6 所绘制零件结构参数设计说明所绘制零件结构参数设计说明6.1 按仪表特性的要求确定零件尺寸如弹簧管 2a、2b、h、R曲柄滑块机构 a、b、e、kk、零件名称开槽盘头螺钉 M3开槽沉头螺钉 M3台螺母 M5平垫圈 M3封铅圆柱销 M3数量521511材料H62H62HPb59-1H62Pb-635齿轮 i、z1、z2、m6.2 按标准化规范确定零件尺寸（1）标准尺寸（有关标准、规范）如螺纹、锥度、倒角、直径、m（2）标准件（标准件越多，设计越好）销钉、螺钉、螺母、垫圈、轴承；游丝也有标准但本设计里标准游丝不合适，需自行设计非标准游丝。v. . .6.3 由材料规格确定如弹簧管的毛坯外圆（圆管材），即查材料规格； （卡玻璃的）钢丝直径、 外壳铁板厚度、夹板厚度， 均需查手册， 或参考样表。6.4 由空间结构确定（1）安排尺寸（轴向）如中心轮安装指针的轴的长度，需按轴向安排尺寸确定，玻璃、上夹板、下夹板、壳（2）零件结构尺寸计算的是特性尺寸，具体零件结构尺寸自行设计。（3）足够的运动空间（平面）如表盘螺钉不得妨碍指针运动； 夹板柱不得妨碍扇形齿轮运动；曲柄滑块不得碰壳；机芯应能入壳等。6.5 类比指针长度、刻度板刻线长度、扇形轮形状等；拆表时应多测量样表的尺寸为设计提供参考；参考教材中有关示数装置的内容。7 7 工作总结工作总结在近三周的课程设计中， 我将机械零件与制图等课程有机结合起来， 设计了一款弹簧管压力表， 完成了草图一张， 装配图一张，零件图两张，CAD 装配图一张，手写说明书一份，电子版说明书一份。从无到有，一丝一母都是独立查表，设计来完成，亲自感受着一个产品的设计过程。通过课程设计，提高了自己的综合能力和v. . .独立完成工作的能力， 并初步掌握了机械仪表的设计方法和初步树立正确的设计思想。 学会了在困难面前努力坚持下去， 用耐心，用坚持，用对这门课、这件事的热爱去战胜困难，千方百计的构想出解决问题的办法。虽然已经付出了很多努力，但是我知道由于我的设计经验不足，以及缺乏实际生产经验，所以我的设计可能还会有很多有待改进的地方，在今后的学习中我会注意弥补知识的空缺，对自己的设计进行不断修正， 也衷心希望老师和同学们对本设计的不足之处进行批评指正。三周的课程设计，不短也不长，和老师同学们朝夕相处的每一天中相互学习， 讨论设计方案， 也是本次课程设计中很大的收获。在此向为我提供帮助的老师和同学致谢！学习仍在路上，课设教会我们的远不止课设本身，学以致用，于是我们可以更好地前行。v. . .附表：8 8 公式来源公式来源公式代号天津大学庞振基傅雄刚主编精密机械设计参考资料参考资料1 庞振基,黄其圣主编.精密机械设计基础M.出版地： ，出版年:页码范围.庞振基黄其圣主编P P34734713-2213-22P P34834813-2713-27P P34834813-2813-28P P34634613-2113-21P P34734713-2613-26精密机械设计庞振基黄其圣主编仪表零件及机构P P46462-552-55P P2222228-948-94P P90905-125-12P P1771777-447-44P P34734713-2213-22P P34734713-2413-24P P34734713-2513-25P P46462-542-54P P46462-532-53精密机械零件P P46462-522-52参考书名称页数P P4545 2-51 2-51v. .
