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1、精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 1 页 精密机械设计基础课程设计设计说明书设计题目：弹簧管压力表设计人员： 班级：测控 班指导教师： 河北工业大学测控系2007-9-20精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 2 页 目录1 设计任务32方案论证421 结构概述422 原理分析43参数选择631 弹簧管632 曲柄滑块机构733 齿轮传动734 标尺指针735 游丝74参数计算741 弹簧管有关参数的确定742 曲柄滑块有关参数的确定943 压力表原理误差分析1144 游丝应力校核1245 游丝各系数最后确定135标准化统计146工作总结157附表：公式来源16参考资料17精密
2、机械设计基础课程设计 共 17 页 第 3 页 1 设计任务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） 外部尺寸：外径： 150mm高度： 50mm接头尺寸： M201.5（3） 标尺特性：等分度： 3.375标度角： 270分度值： 0.002MPa分度数： 80（4） 精度： 1.5（5） 测量误差：精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 4 页 2 方案论证2.1 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
3、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2.2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，精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 5 页 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
4、压力的大小。将转角放大便于测量，可以提高测量精度。O灵敏部分- 弹簧管p传动放大-曲柄滑块机构传动放大-齿轮传动压力表工作原理框图：弹簧管 齿轮传动 标尺示数p s (线性转换) (线性传动) (线性刻度)曲柄滑块机构(近似线性传动)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。精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 6 页 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。3参数选择3.1弹簧管：毛坯外径： m15毛
5、坯中径： R0壁厚： h3.轴比： 4ba中心角： 20材料：锡青铜（QSn40.3）泊松比： 3.E=1.127105MPa如图所示： 15mmh h2a2b精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 7 页 3.2曲柄滑块机构：相对杆长： 相对轴偏量： 4 1转动范围角： 18p初始位置角： 终止位置角：99k3.3齿轮传动参数的选择：模数： 小齿轮齿数： 25.0m21z传动比： 1i3.4 标尺指针参数选择：分度尺寸： 短标线长度：375. m5长标线长度： 指针与短标线重合长度：m10 m2指针形状：楔杆形指针末端宽度：3.5 游丝的选择：外径： 内径：mD251 mD52圈数： 安
6、装角度：0n in宽度比： 摩擦系数：6 .0f当量摩擦系数： 314.0vf4参数的计算4.1 弹簧管有关参数的确定。精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 8 页 4.1.1弹簧管外型参数的确定：单位:（ ）m项目 公式依据 计算结果)42,(xabx)4(2)(xh05.短轴中径 b长轴中径 a2xa422.短轴 BhB350长轴 AA.4.1.2弹簧管末端位移的确定：项目 公式依据 计算结果 22211 abRhCbEp 2105.径向位移 rS cos1Sr m46.切向位移 t sinRt 837.2总位移 2trS m04.位移方向角 tracn 2.精密机械设计基础课程设计
7、 共 17 页 第 9 页 附：查表 437.01C12.0254.2 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： AaeDOERbPOaebsoEPDabeBokccOsstB滑道OSOBD精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 10 页 项目 公式依据 计算结果曲柄长度 a 222sinicoscosk k m65.9连杆初算值 b ab 2.38偏移距 e e m65.9连杆初始位置与滑块运动夹角 cosarinbek 17.05 905k 824.c 52cos abc m377 17ine 15.理论中心距 A72cos RA 78.42实际中心距 12imz m0
8、.9 AeRcosar9 76.4修正后 c 92c 953修正后 b 72cosab m21.扇形角 齿V个 齿 的 度 数齿 251pV 07精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 11 页 43 压力表原理误差分析 SSkn 2222 coscossii nnn aaan理想值 nS实际值 nS原理误差 绝对值 nS原理误差相对值 nnS72.6802.69030.230.86535541193.1.7.6.7168068004024.341.34.1.31592850.6720.60.60.37733414419 0精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 12 页 44 游丝应
9、力校核项目 公式依据 计算结果1P vgmmP指 针 游 丝帽轴1 N063.2 齿 轮 中 心 轴扇 形 齿 轮2 51zMfdffvz11 314.02.ffv m197.2zf 2zMfPfv2 N50.竖直放 zMf )9.0(121iffzzz m518.21zf2131dfPfz.021fdN50.2zMf 2132fMfz m5173.水平放 zf 211齿iffzzz N50.2zMf( 竖直， 水平) MaxzfzMf m513.min kfz1min1.052N5067.精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 13 页 maxMmininaxmiax4M43.071Nm
10、初定游丝长 L 21Dn初定游丝厚 h 4minELPa510.m14.0初定游丝宽 b hb8.最大应力 max 2maxax6MMPa9.1许用应力 b sb3549sPab83结论：因为 ，因此各参数选择计算合理maxb45 游丝各系数最后确定项目 公式依据 计算结果游丝长度 L min312MEbh m432游丝圈数 n 21DL10圈间距 a n m游丝个数 k ha3k个7精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 14 页 五标准化统计国标代号 零件名称 数量 材料GB65-02 螺钉 M2 3 H62GB65-02 螺钉 M3 5 H62GB948-02 螺钉 M5 5 HPb
11、59-1GB97-02 垫圈 2 4GB97-02 垫圈 3 1GB117-02 圆柱销 1 HPb59-1Y标准件总数：19 零件总数：42 标准化率：45.2%精密机械设计基础课程设计 共 17 页 第 15 页 六工作总结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，提高了自己的综合能力和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工作过程中，我受到了指导老师和同学们的大力支持和帮助，在此深表感谢精密机械设计基础课程设计 共 17 页
