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1、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 1.1 课程设计的目的 3 1.2 设计任务及要求 31.2.1设计任务 31.2.2设计要求 52、正文 .5 2.1 设计方案 52.1.1弹簧管 52.1.2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测量环节的参数选择与计算 .6 2.2.1弹簧管 72.2.2弹簧管的强度校验 102.2.3齿轮传动机构 112.2.4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、2.9游丝的设计182.3仪表非线性设计误差计算193、结论224、参考文献235、附录232计算过程计算结果1.引言1.1课程设计的目的课程设计是仪表机构零件课程设计的最后一个教学环节，是综合应用所学知识来解决一个简单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；正确进行设计计算、绘图、编写设计说明书等等。（2） 通过课程设计，可以运用前面所学知识，如机械制图，力学基本课程所学内容，来解决仪器仪表中的设计问题。（3） 通过设计环节的实际训练，加深学生对给课程基础知识和基本理论的理解和掌握，培养学生综
3、合运用所学知识的能力，使之在理论分析、设计、计算、制图、运用标准和规范，查阅手册与资料等方面的能力得到初步训练，培养学生工程意识，促进学生养成严谨求实的科学态度。1.2设计任务及要求1.2.1.设计任务设计普通型弹簧压力表，其技术要求为：（1）测量范围 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所示计算过程计算结果 图 1.1 表壳外形尺寸接头位置为径向；表壳无边；表壳公称直径D=100mm；，S=， （4）标尺特性等分分度；标度角：；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
4、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计算过程计算结果由表2.1，由于我们设计的压力表量程上限为0.6Mpa，所以选择最小分度值为0.01.所以，所设计的压力表最小分度值为0.1MPa1.2.2.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设计方案根据设计任务要求，详细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弹簧管选择弹簧管型号，用型号给定的
5、参数和一定的代数关系计算弹簧管的中心角，中心曲率半径，剖面形状及长轴、短轴半径。并设计固定端及自由端的结构。2.12齿轮传动选择传动比，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计算曲柄长度、连杆长度、机构初始位置的调节范围等相关参数，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标尺指针计算标度角、分度角、分度尺寸、标线尺寸、；选定指针形状和剖面、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
6、数值的分析，全面了解仪表各零件的功用、结构及互相之间计算过程计算结果的连接方法。2.2测量环节的参数选择与计算原始设定参数：（表2.2）毛坯外径d壁厚h簧管内径截面短轴2B量程上限p15mm1.35mm64mm5.2mm0.6Mpa弹性模量E纯中心角自由端长f分度数N机构组数n113000 pa 10.1mm6027表2.2.原始设定参数基本尺寸表:通过计算得出以下相关设计参数（表2.3）长半轴a短半轴b壁厚h参数X系数10.13mm2.2mm0.5mm0.1679mm0.43系数纯中心角簧管中径R自由端长f自由端角。0.12225034.45mm5.2mm管端位Smax自由位移Smax连杆长
7、l曲柄长r偏距e2.676mm2.707mm25.0077mm7.5781mm15.9140mm压力角 传动角 。滑块夹角。连杆夹角初始角。 表2.2相关设计参数计算过程计算结果工作转角中心距 a。中心距离a。大轮齿数小轮齿数18.9mm0.0003mm23418（续表2.2）2.2.1弹簧管一端封闭的特种成型管，当管内和管外承受不同压力时，则在其弹性极限内产生变形。弹簧管是压力测量仪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的最大位移为弹簧自由端A的最大位
8、移为，由几何关系可得出它们之间的关系是： （2.1）计算过程计算结果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=64mm,断面短轴2B=4.9mm,量程上限p=0.6Mp,弹性模量E=112700pa;纯中心角250。，自泊松系数根据椭圆的性质， （2.2)外长轴半径 A=10.38254mm （2.3）簧管内长半轴 （2.4）簧管内短半轴 （2.5）弹簧中径 （2.6）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）直线AB与弹簧管中心线上点A处切线的位置（）可以得到 （2.7）a=10.13mmb
9、=2.2mmR=34.45mm计算过程计算结果由于 （2.8）弹簧管中心角相对变化量 （2.9）=0.01954 弹簧管中心角改变后，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分量Sr和切向分量St。根据几何关系可求得:Sr=/(1-cos)R St=/(-sin)R位移的方向与管端切线方向的夹角为=(St/Sr)=(-sin)/(1-cos)因此，自由端铰销中心A最大位移 （2.10）自由端B最大位移 =2.707mm（2.11）计算过程计算结果取u=0.3，则最大的当量应力： （2.16）规定安全系数S=则=149.27根据所计算出的=149.27，我们选定QSn6.56.1硬材料作为弹簧管的铸造材料，其材料比例极限为。2.2.3齿轮传动机构由于仪表公称直径（），测量范围（0.6Mpa），管段位移的参数限制，查得齿轮传动的速比在1214之间。选择速比计算出扇形齿轮工作转角; （2.17）式中，标度角， （2.18）选定小齿轮齿数，在一般情况下为避免跟切现象的发生，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。=69.43=149.27
