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1、燕山大学精密零件设计课程设计说明书 题目： 弹簧管压力表 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 13级自动化仪表 学 号： 130103020062 学生姓名： 指导教师： 燕山大学课程设计说明书目 录一、方案分析.第1页1.1 结构概述.第1页1.2 工作原理.第1页二、弹簧管压力表设计.第2页2.1 弹簧管的选择.第2页2.2 弹簧管位移计算.第2页2.3 曲柄滑块机构图谱设计.第3页2.3.1 曲柄滑块机构设计的图谱法.第3页2.3.2 理想线性传动比.第4页2.3.3 曲柄滑块机构初始位置选择.第4页2.3.4 平均传动比计算.第5页2.3.5 曲柄滑块机构中各构件长度.第5页2.3
2、.6 非线性度计算.第5页2.3.7 非线性度计算软件及程序.第6页2.3.8 作图法确定曲柄滑块机构位置.第10页2.4 齿轮机构设计.第11页三、附件说明.第11页3.1 游丝（作用及选择注意事项）.第11页3.2 表盘（位置及刻度分布）.第12页3.3 限位销（作用及位置）.第12页四、系统误差分析.第12页五、设计总结.第13页六、参考文献.第13页 一、方案分析1.1 结构概述弹簧管压力表是一种用来测量气体压力的仪表。弹簧管式压力表其结构主要由弹簧管、传动机构、 指示机构和表壳等四大部分组成,如图1.1所示。 图1.1 弹簧管结构图弹簧管结构图中标示如下：1机座; 2弹簧管; 3指针
3、; 4上夹板; 5连杆; 6表盘;7接头; 8活节螺丝; 9扇形齿轮; 10中心齿轮; 11游丝;12下夹板; 13支柱。弹簧管:管内压力变化使管子自由端产生位移,带动传动机构动作,管内压力与自由端位移成线性关系。传动机构(机芯) : 由扇形齿轮、 中心齿轮、 游丝等组成。主要作用是将弹簧管自由端微量位移进行放大, 并把直线位移转变为指针的角位移。指示机构: 由指针、 刻度盘等, 主要作用是将弹簧管的弹性变形量通过指针转动指示出来, 从而在刻度盘上读取直接指示的压力值。表壳(机座) : 主要是固定和保护上述三部分的零件。1.2 工作原理 一根弯成圆弧形的空心金属管子，其截面做成扁圆或椭圆形，它
4、的一端封闭(称自由端，即弹簧竹受压变形后的变形位移的输出端).另一端(称固定端，即被测压力P的输入端)焊接在固定支柱上.并与管接头相通。当被测压力的介质通过管接头进人弹簧管的内腔中，呈椭圆形的弹簧管截面在介质压力的作用下有变圆的趋势，弯成圆弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形、从而使弹簧管的自由端产生位移。此位移牵动拉杆带动扇形齿轮作逆时针偏转，指针通过同轴中心齿轮的带动作顺时针方向转动，从而在面板的刻度标尺上指示出被测压力的数值。指针旋转角的大小与弹簧管自由端的位移量成正比，也就是与所测介质压力的大小成正比。 被测压力被弹簧管自身的变形所产生的应力相平衡。游丝的作用是用来克服扇形齿轮和中心
5、齿轮的传动间隙所引起的仪表变差。调核螺钉可以改变拉杆和扇形齿轮的连接位置，即可改变传动机构的传动比，以调整仪表的量程。压力表工作原理框图： 图1.2 压力表工作原理框图 二、弹簧管压力表设计2.1 弹簧管的选择弹簧管各参数如下：1、 测量范围：P=0-2.5MPa2、 线性刻度：针=240度3、 精度等级：2.5级4、 表外形尺寸：100-150mm5、 工作环境：无振动，2.2 弹簧管位移计算1、计算弹簧管的自由端位移弹簧管的自由端位移为： （式2-1）薄壁弹簧管中心角的变化与作用压力之间的关系，可用下式表示： （式2-2）其中，P=2.5MPa, =0.3, E=1.2*100000MPa
6、,由查表可得，外径d=15mm, h=1.1mm, 2b=5.8mm,则b=2.9mm, R=50+b=52.9mm,根据 （式2-3）把各值带入(式2-3)可得 a=10.12566把各值带入(式2-2)可得 (式2-4）把式（2-4）带入式（2-1）得 弹簧管的自由端位移为 2、 位移的方向与管端切线方向的夹角为 （式2-5）代入计算得 （式2-6）2.3 曲柄滑块机构图谱设计 2.3.1 曲柄滑块机构设计的图谱法 图谱法是介于作图法和解析法之间的一种工程设计法，常用来设计仪器仪表中的曲柄滑块机构。 曲柄滑块机构的相对传动比为 （式2-7）在这个表达式中，如果和的值确定，则可绘出一条函数曲线。若分别取一系列的和，则可得到一组曲柄滑块机构的相对传动比曲线图谱。在本设计中，我选用=1,=2、3、4、5；=2，=3、4、5，七条曲线图谱。如图2.1和2.2所示。 图2.1 =1时的相对传动比曲线图谱 图2.2 =2时的相对传动比曲线图谱 2.3.2 理想线性传动比 根据已知的，可求出机构的理论传动比： (式2-8） 经计算得 i=0.072752.3.3 曲柄滑块机构初始位置选择我选
