压力表结构课程设计说明书.doc

压压力力表表结结构构 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 学学 院院： 机电学院机电学院 专专 业：业： 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 日日 期：期： 2012-11-20 压压力力表表的的结结构构设设计计 摘摘 要要：首先通过对压力表的了解，明确此次课程设计的目的与设计 要求，分析压力表的工作原理，选取弹簧管作为压力敏感 元件，之后确立压力表的基本结构，合理地确定各具体的零 部件（传动放大部分、示数部分、辅助部分） 。结合资料 对各零件参数、材料进行设计与选取，并对其相关的设计进 行计算，最终得出一个比较完善的压力表 关关 键键 词词：压力表 结构设计 弹簧管 目目录录 第第一一章章、压压力力表表设设计计概概述述5 1.1 设设计计题题目目5 1.2 设设计计目目的的5 1.3 技技术术要要求求5 第第二二章章、压压力力表表介介绍绍6 2.1 压压力力表表概概述述6 2.1.1 压力表简介6 2.1.2 压力表的主要组成7 2.1.3 基本构造7 2.1.4 主要工作原理8 2.1.5 压力表工作原理框图9 第第三三章章、压压力力表表的的设设计计计计算算过过程程10 3.1 弹弹簧簧管管10 3.1.1 原理10 3.1.2 末端位移计算11 3.1.3 弹簧管参数选择与计算11 3 3. .2 2 曲曲柄柄滑滑块块机机构构13 3.2.1 曲柄最大转角ag工作转角14 3.2.2、的选择14 3.2.3 确定a0、ak(初始角、终止角 ) 14 3.2.4 计算曲柄长度a15 3 3. .3 3 齿齿轮轮传传动动机机构构15 3.3.1 初定齿轮中心距 a15 3.3.2 选定标准中心距 a16 3.3.3 计算齿轮参数16 3.3.4 修正连杆长度b16 3.3.5 扇形齿轮扇形角17 3.4 原原理理误误差差：17 3 3. .5 5 游游丝丝设设计计18 3.5.1mfz的计算19 3.5.2mmin的计算20 3.5.3 几何尺寸计算21 第第四四章章、课课程程设设计计总总结结23 附附：proe 生生成成效效果果图图 24 参参考考资资料料25 第第一一章章、压压力力表表设设计计概概述述 1.1 设设计计题题目目 压力表的结构设计 1.2 设设计计目目的的 1巩固、实践课堂讲过的知识 课程设计的任务：课程设计就是把学过的知识应用到机械仪表的设计中， 培养从整体上分析问题、解决问题的能力。并进一步加深对学过的知识的理 解、巩固。 2掌握正确的设计思想 通过课程设计掌握仪表的设计思路，机械产品设计。 一般其主要过程为：（接受）设计任务（拟定）设计方案设计计算 绘制装配图绘制零件图 设计过程中需注意以下内容： 1）满足使用要求（功能、可靠性及精 度要求） 2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观要求） 3熟悉有关规范、标准、手册 设计中涉及到的零件材料、结构等，需按照有关标准选择；零件的尺寸、 公差等应符合相关标准；制图要符合一定的规范。在课程设计过程中学习、 掌握查阅标准及使用手册的能力。 1.3 技技术术要要求求 1测量范围 00.16mpa 2外廓尺寸 外径150mm 高度55mm 接口 m201.5（普通螺纹、外径 20、螺距 1.5） 3标尺 等分刻度（满程 0.16mpa） 标度角 270 分度数 80（格） 4分度值（ 0.002mpa） 精度 1.5 级 第第二二章章、压压力力表表介介绍绍 2.1 压压力力表表概概述述 2.1.1 压压力力表表简简介介 压力表是 以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表。主 要用来测量无爆炸，不结晶，不凝固，对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气 体或蒸汽的压力 ，例如测量机器、设备或容器内的水、蒸汽、压缩空气及 其他中性液体或气体压力 。 弹簧管压力表又叫做波登管压力表，因为它的发明者是法国的天才机械 师 e.波登(eugene bourdon)。波登(1803-1884 年)的一生正处于 锅炉、蒸 汽机、铁路运输广为应用的欧洲工业革命时期，当时欧洲锅炉和蒸汽机正 在各个领域中推广应用，但是由于缺乏合适的压力测量仪表，常发生爆炸事 故。波登于 1851 年发明了无水银金属管式压力表，他是用一端固定的 “c”型金属管来感受压力的变化，因此波登管压力表的发明和问世，立即受 到了各行各业的热烈欢迎，许多工厂在获得许可后，立即开展了大规模的生 产。这对于促进当时的锅炉和蒸汽机的发展及应用具有很重要的作用。因此 波登管压力表是一个伟大的发明，我们应该记住波登在压力测量领域的杰出 贡献! 现在压力测量 技术也发生了很大的变化，尤其在电子技术、新工艺、新 材料的影响下，各种新的压力测量仪表层出不穷，但新一代的压力测量仪表 清一色的都需要供电。但是弹簧管压力表，凭借其简单可靠、价廉易用、线 性好、不用电等诸多优点， 150 多年来，一直没有动摇过它作为常规仪表 的地位。 压力表是常见的计量器具，广泛应用于各个领域，它能直观地显示出各 个工序环节的压力变化，洞察产品或介质流程中的条件形式，监视生产运行 过程中的安全动向，并通过自动连锁或传感装置，构筑了一道迅速可靠的安 全保障，为防范事故，保障人身和财产安全发挥了重要作用，被称作安全的 “眼睛”。 弹簧管压力表的主要组成部分为一弯成圆弧形的弹簧管，管的横切面为 椭圆形。作为测量元件的弹簧管一端固定起来，并通过接头与被测介质相连； 另一端封闭，为自由端。自由端借连杆与扇形齿轮相连，扇形齿轮又和机心 齿轮咬合组成传动放大装置。弹簧管压力表的延伸产品有弹簧管耐震压力表， 弹簧管膜盒压力表，弹簧管隔膜压力表，不锈钢弹簧管压力表，弹簧管电接 点压力表等。 弹簧弯管是由金属管 (无缝铜管或无缝钢管 )制成的。管子截面呈扁圆 形或椭圆形，它的一端固定在支撑座上，并与汽水介质相通；另一端是封闭 的自由端，与杠杆连接。杠杆的另一端连接扇形齿轮，扇形齿轮又与中心轴 上的小齿轮相啮合，压力表的指针固定在中心轴上。 当弹簧弯管受到介质压力的作用时，它的截面有变成圆形的趋势，迫使 弹簧弯管逐渐伸直，从而使弹簧弯管的自由端向上翘起。压力越高，自由端 向上翘起的幅度越大。这一动作经过杠杆、扇形齿轮、小齿轮的传动，使指 针偏转一个角度，在刻度盘上指示出压力高低。当被测介质压力降低时，弹 簧管要恢复原状，指针退回到相应刻度处。 2.1.2 压压力力表表的的主主要要组组成成 ： 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） 2.1.3 基基本本构构造造： 接头：用来与设备连接，常用螺纹有m14*1.5;m20*1.5;g1/4;g1/2.材 质有黄铜和不锈钢 . 衬圈：用于玻璃和表壳间的密封。 度盘：又叫表盘，刻度盘的指示范围一般为270 度。表盘的标度、标 度分划及最小分格值应符合jb/t5528 的规定。 指针：除标准指针外，指针也可选调零指针。 弹性元件（弹簧管、膜片、膜盒等）： 弹簧管（波登管）分为 c 型管、盘簧管、螺旋管等型式。一般采用冷 作硬化型材料坯管，在退火态具有很高的塑性，经压力加工冷作硬化及定性 处理后获得很高的弹性和强度。弹簧管在内腔压力作用下，利用其所具有的 弹性特性，可以方便地将压力转变为弹簧管自由端的弹性位移，经机芯齿轮 机构将位移转换成旋转运动，通过指针转动来显示压力。常用材料有锡磷青 铜和不锈钢。 膜片敏感元件是带有波浪的圆形金属片，膜片本身位于两个法兰之间， 或焊接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。膜片一侧受到被测介质的 压力后产生微小变形，经机芯齿轮机构将位移转换成旋转运动，通过指针转 动来显示压力。 膜盒敏感元件由两块焊在一起的呈圆形波浪截面的膜片组成。测量介质 的压力作用在膜盒腔内侧，由此所产生的变形经机芯齿轮机构将位移转换成 旋转运动，通过指针转动来显示压力。压力的大小由指针显示。 传动机构（机芯）：机芯的作用是将弹性元件产生的线性位移转为旋转 运动，并放大线性位移。 连杆：连接弹性元件和机芯，组成连杆机构。 表壳：常用表壳直径有（ mm）40 ,50,60,75，100,150,200,250；常 用材质有：碳钢，铝合金，不锈钢。 表壳体上一般要有溢流孔，弹性元件万一爆裂的时候，内部压力将通过 溢流孔向外界释放，同时溢流孔的朝向要对着无人的方向，以防伤人。 2.1.4 主主要要工工作作原原理理 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。将转角放大便于测量，可以提高测量 精度。 2.1.5 压压力力表表工工作作原原理理框框图图 ： 弹簧管齿轮传动标尺示数 ps (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。 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。 灵敏部分-弹簧管 传动放大-齿轮传动 传动放大- 曲柄滑块 机构 第第三三章章、压压力力表表的的设设计计计计算算过过程程 3.1 弹弹簧簧管管 3.1.1 原原理理：弹簧管在内压力的作用下，任意非圆截面的弹簧管的截面将力 图变为圆形。 从管子中截取中心角为 d 的一小段。 通入压力 p 后，管截面力图变圆，中性层 xx 以外各层被拉伸（如 efef），以 内各层被压缩（如 kiki）。材料产生 弹性恢复力矩，力图恢复各层原来长度， 从而迫使截面产生旋转角 d，使管子中心 角减小，曲率半径增大。若管子一端固定， 自由端便产生位移，直至弹性平衡为止。 在生产压力表的过程中，对弹簧管的要求也非常严格，必须应具有足够 的管端位移量，管端力和较小的内应力。具体来说，对于低压弹性管，要求 其较高的灵敏度（较大的位移量）和较大的管端力（能够带动机芯及指针的 运动）；对于中高压弹簧管则要求较小的内应力，以确保弹簧管在使用中的 稳定性和安全性。一般情况下对弹簧管的材料要求有以下几点：（1）具 有良好的塑性，便于加工成形；（ 2）较高的弹性极限，强度极限和疲劳极 限，以保证仪表正常工作；（ 3）良好的焊接性能，便于钎焊和熔焊； （4）机械性能稳定，弹性模量的温度系数小；（5）较好的耐腐蚀性能。 制作弹簧管常用的材料有黄铜（ h62），锡磷青铜（ qsn4-0.3），铍青 铜（qbe2）和不锈钢（ 1gr18niqi,sus316,sus316l）等，这几种材料各有各 自的性能和用途，分别是：黄铜的主要性能是具有一般的机械性能和耐腐蚀 性，塑性和焊接性能好，但弹性后效和滞后较大，它的用途用于制造测量非 腐蚀介质而精度不高的弹簧管；锡磷青铜主要性能是强度，弹性及腐蚀性能 高于黄铜，而且弹性后效和滞后小于黄铜，它的用途是一般压力表弹簧管用 的最广泛的材料；铍青铜主要性能是具有很高的机械性能，工艺性和耐腐蚀 o o x x e f k i e f k i d d -d d 性强，弹性后效和滞后很小，弹性模量和温度影响也很小它的用途多用于制 造精密压力表用弹簧管；不锈钢主要性能具有优良的机械性能和耐腐蚀性， 能承受较高的压力，且工艺性能好，它的用途多用于制造防腐压力表的弹簧 管。 3.1.2 末末端端位位移移计计算算 1）弹簧管中心角变化与作用压力之间的关系 和 弹簧管变形前、后的中心角 r弹簧管中性层初始曲率半径 h管壁厚度 a 和 b横截面中性层长轴半径和短轴半径 e 和 材料的弹性模量和泊松比 c1 和 c2与 a/b 有关的系数，查表取之 2）位移切向分量 st 3）位移径向（法向）分量 sr 4）自由端位移 s 5）位移与切向分量夹角 3.1.3 弹弹簧簧管管参参数数选选择择与与计计算算 按照现有的弹簧产品规格，选定尺寸 r0 0 o r t sr p s st s 连杆方向 r0 0 o r t sr p s st s 连杆方向 r 222 1 2 22 2 4 1 1 r cb p ear h bh c a (sin ) t sr (1 cos ) r sr 22 22 (sin )(1 cos ) tr sss r tan r t s arc s 参数如下的弹簧管： 毛坯外径 15mm 中 径 r50mm 壁 厚 h0.3mm 中 心 角 265（参考） 材 料 锡磷青铜 qsn4-0.3 e1.127105mpa 0.3 1）安全系数 n pj：比例极限压力 pg：工作压力（应小于 pj） 2）弹簧管截面与轴比 a/b 已知毛坯： 15mm，h0.3mm 由由 2 2（- -h h）= =2 2b b+ +2 2( (2 2a a- -2 2b b) ) 计计算算 扁圆形弹簧管，a a= =1 10 0. .1 10 04 4m mm m，b b= =2 2. .5 52 26 6m mm m a/b，灵敏度 ，但 pj ， 选用a a/ /b b4 4 圆形毛坯压扁后 中性层尺寸不变； 3）中心角 设 则 有 s 通常取 200270。建议：（结构中心角） =265 插入接口 1015 自由端压扁 46 则实际参加变形的中心角： = -10-5=250 4）弹簧管中径 r50mm 15mm h h 2a 2b 22 (sin )(1 cos ) sr 5）材料 锡磷青铜 qsn4-0.3 弹性模量 e1.127105mpa 泊松比 0.3 选选用用 = =2 25 50 0 得得到到 = =5 5. .4 47 7 把把 p p= =0 0. .1 16 6m mp pa a, ,e e= =1 1. .1 12 27 7 1 10 05 5m mp pa a, , = =0 0. .3 3, ,r r= =5 50 0m mm m，a a= =1 10 0. .1 10 04 4m mm m，b b= =2 2. .5 52 26 6m mm m, ,h h= =0 0. .3 3m mm m, ,及及 由由 a a/ /b b= =4 4，查查表表得得到到的的 c c1 1= =0 0. .4 43 37 7，c c2 2= =0 0. .1 12 21 1 代代入入下下式式： 得得到到 - - / / = =0 0. .0 01 12 22 2 则则 s s= =r r( ( - - ) ) / / = =5 50 0* *5 5. .4 47 7* *0 0. .0 01 12 22 2m mm m= =3 3. .3 33 36 6m mm m 3 3. .2 2 曲曲柄柄滑滑块块机机构构 曲柄滑块机构是一种常用的机械结构，它将曲柄的转动转化为滑块在直 线上的往复运动。 加压后，弹簧管自由端位移s，带动曲柄转过角度 g曲柄滑块机构 o d b s e a b + 0 0 y x b g d y x y x y x y x y x o d b s e a b 0 0 b g d y x 222 1 222 2 4 1 1 r cb p ear h bh c a o s p b 0 e d o e a b b e d o a b d b s g 0 k 3.2.1 曲曲柄柄最最大大转转角角 g工工作作转转角角 弹簧管末端 指针：两级传动 一级曲柄滑块机构、二级齿轮传动 i 总=i 齿i 曲=270 / g g /s 推荐：* i 齿=13.5, g =20 * i 齿=15, g =18（选此组数据，便于齿轮齿数的取整） 3.2.2 、 的的选选择择 曲柄滑块机构的传动比 i=/s=f(a,b,e, ) 为简化计算，常引入无量纲系数： * 滑块相对位移 * 连杆相对长度 * 相对偏距 * 相对传动比 =0.81.4、=25 推荐 =1、=4 3.2.3 确确定定 0、 k(初初始始角角、终终止止角角 ) k -0= g 在 ia- 曲线上找出极点对应的极 角 e， 0、 k 以 e 对称分布。 i 变化小，工作过程非线性度减小。 0 e g/2 k e g/2 对于 =1、=4 的曲线有 e=0 e ia =1 4 o 0 k g 1 0 - g/2 k g/2 选选用用 g g= =1 18 8 ，则则 0 0 - - g g/ /2 2= =- -9 9 ， k k g g/ /2 2= =9 9 3.2.4 计计算算曲曲柄柄长长度度 a 最大位移 smax ，上式中 k 把把 = = k k 代代入入得得， = =0 0. .3 31 13 3 则则 a a= =s s/ /= =1 10 0. .6 65 58 8m mm m 3.2.5 计计算算连连杆杆长长度度 b 和和偏偏距距 e 连杆长 b=a 偏距 e=a 取取 = =1 1， = =4 4 b b= =4 4a a= =4 42 2. .6 63 32 2m mm m, , e e= =a a= =1 10 0. .6 65 58 8m mm m 连杆 b 初始位置与弹簧管末端位移s 夹角 bsin =e-acosk 求求得得 = =0 0. .1 17 76 6 3 3. .3 3 齿齿轮轮传传动动机机构构 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的 机械传动。 具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点 。 齿轮传动是指用主、从动 轮轮齿 直接、传递运动和动力的装置。 在所有的机械传动中，齿轮传动应 用最广，可用来传递相对位置不远的 两轴之间的运动和动力。 3.3.1 初初定定齿齿轮轮中中心心距距 a(根据曲柄 滑块机构参数计算 ) 1）求 c（过渡量）： obd 中 2222 (sinsin)(cos)(cos) oo s a 22 2coscababodb b o s e d a e a b k st a o 滑 道 r c c c c= =4 42 2. .2 26 63 3m mm m 2）求 a：obo 中 22 2cosarcrco bo 由由 得得 = =a ar rc ct ta an n( (1 1- -c co os s ) )/ /( ( - -s si in n )=1 14 4. .2 2 a ar rc cs si in n( (e e/ /c c) )= =1 14 4. .6 6 a a= =4 47 7. .4 43 35 5m mm m 3.3.2 选选定定标标准准中中心心距距 a 选择适当 z1、m，使 a 尽可能靠近初定 a ，使 z2=z1*i12=整数（否则 z2 无法加工） m 选用标准值 0.2 0.25 0.3 0.4 对每一个 m 值适当选择 12 个 z1，使 a 接近 a，且 z1 不小于 17、z2 不能太大。 综综合合以以上上分分析析 选选取取 m m= =0 0. .3 3, ,z z= =2 20 0 3.3.3 算算齿齿轮轮参参数数 da、d、df d1=6mm，da1=6.6mm, df1=5.19mm d2=90mm,da2=90.6mm,df2=89.19mm 3.3.4 修修正正连连杆杆长长度度 b 当用中心距 a 代替初定值 a后，曲柄回转中心 o 位置将略有改变， 此时可重新计算连杆长度 b，使 o 点与齿轮传动计算得的 o 点重合。而 a、e、 0、k、=b/a 均不需改变。 1）求 c（改变 c）： obo中） 90arcsin/ o boe c 180(90) 90 k k odb 1122112 (1)/2amzizz i 22 2coscrarabo o tan r t s arc s c c= =4 43 3. .1 16 66 6m mm m 2）求 b： obd 中 b b= =4 43 3. .4 49 96 6m mm m 3.3.5 扇扇形形齿齿轮轮扇扇形形角角 扇形齿轮回转中心即是曲柄的回转中心， 故扇形齿轮的工作转角即为曲柄的工作 转角 g ，可适当增大。 扇=g(1+25%)+22 齿对应中心角 扇扇= =1 18 8 * *1 1. .2 25 5+ +4 4* *3 36 60 0/ /3 30 00 0= =2 27 7. .3 3 3.4 原原理理误误差差： 压力表弹簧管末端位移与指针转角应为线性关系。由于在测量环节中采 用了曲柄滑块机构，使转角与位移存在非线性误差，即为原理误差，应加以 控制。 对应曲柄转角的理想位移 对应曲柄转角的实际位移 原理误差 1为合格 非线性度校验： 曲柄每转过 2进行一次误差计算。 序计算点理想值实际值绝对值相对值 1- -9 9 0 00 00 00 0 工作初始及满程结束时， 两边各多出2齿防脱角。 过载量，指针实际可转 角比工作转角大一些。 o g 初 始 满 程 2齿 2齿 0n n g ss 2222 00 (sinsin)(cos)(cos) nnn saaa max 100% nn ss s coscos()rabo oe 22 2cosbacacbod arcs/ k bodcoe c 2- -7 7 0 0. .3 37 71 10 0. .3 36 68 80 0. .0 00 03 30 0. .1 1% % 3- -5 5 0 0. .7 74 42 20 0. .7 73 38 80 0. .0 00 04 40 0. .1 12 2% % 4- -3 3 1 1. .1 11 12 21 1. .1 10 09 90 0. .0 00 03 30 0. .1 1% % 5- -1 1 1 1. .4 48 83 31 1. .4 48 81 10 0. .0 00 02 20 0. .0 06 6% % 61 1 1 1. .8 85 53 31 1. .8 85 53 30 00 0 73 3 2 2. .2 22 24 42 2. .2 22 24 40 00 0 85 5 2 2. .5 59 95 52 2. .5 59 96 60 0. .0 00 01 10 0. .0 03 3% % 97 7 2 2. .9 96 65 52 2. .9 96 66 60 0. .0 00 01 10 0. .0 03 3% % 109 9 3 3. .3 33 36 63 3. .3 33 36 60 00 0 由由表表知知 m ma ax x= =0 0. .1 12 2% % 1 1% % ， 设设计计合合格格 3 3. .5 5 游游丝丝设设计计 游丝是一种很细的弹簧。通常以钢作为材质，盘绕在摆轮周围。游丝有 效长度的变化决定了摆轮的惯性力矩与振幅周期。 用金属细丝经冷轧、绕丝、定形而成的阿基米德螺旋状盘簧，是一种能 产生反作用力矩的弹性元件（见平面蜗卷弹簧）。游丝按用途可分为测量游 丝和接触游丝，测量游丝有的用于各种测量仪表，借以产生弹性反作用力矩 来平衡电磁力矩，达到测量电参数的目的；有的用于钟表 ,与摆轮组成振动 系统，获得一定的振动周期 ,以达到精确计时的目的。接触游丝则常用于百分 表和千分表等仪表机构，其作用是使齿轮在传动时始终保持单向啮合，消除 齿轮侧隙可能产生的传动空程。 游丝的技术要求为： 具有给定的弹性特性； 较少的弹性迟滞现象； 较小的温度系数（热弹性系数）；良好的防磁性能和抗蚀性能； 螺距 相等；游丝的重心应尽量与几何中心一致（对钟表游丝尤为重要） ；作 导电元件时游丝材料要有较小的电阻系数。 游丝最常用的材料有锡青铜 (如 qsn4-3)和特殊合金如镍基合金 ni42crti。锡青铜具有良好的加工性、较好的导电性、材料成本低，常用于 电工及机械仪表中。 压力表中的游丝为接触游丝，其作用是消除空回，使齿轮始终保持单面 接触。 由于齿轮轴存在摩擦力矩，所以在游丝安装时应给予一定的预紧力矩， 使指针在零位时，在该最小安装力矩下，也能驱动传动链使齿轮保持单面接 触，即使小齿轮跟随扇形齿轮（无论正转、反转）消除空回误差。 3 min min 12 ebh l m min 4 min 12lm h e 计算最小力矩 mmin min min 0.1 fy mm 安全系数，k=23零件偏重力矩 游丝压力产生的摩擦力矩 零件自重产生的摩擦力矩 经过精心设计，某些零件的偏重力矩mp将有 助于完成机构的力封闭，故可将mp省略。 min 10.1 fz km m k 3.5.1mfz 的的计计算算 mfz 为中心小齿轮及扇形齿轮的综合影响 ： mfz 的计算（续）说明 估算重量 ; 小齿轮：齿轮轴、指针 (al)、指针帽 (cu) 扇形齿轮：齿轮轴、扇形齿轮（估算） 连杆重量忽略； 分析压力表水平放置、垂直放置两种情况，取其大者； 近似计算， =0.9。 比重：cu 8.59g/cm3 al 2.49g/cm3 通通过过结结构构体体积积估估算算出出 小小齿齿轮轮质质量量约约为为 3 3. .3 32 2g g min min fzfyp mkmmm 12 21 11 fzfzfz mmm i 中心小齿轮支承 上的摩擦力矩 将扇形齿轮的影响诱导 至中心轴 mfz2扇形齿轮支承上的摩擦力矩； i21齿轮传动的传动系数； 齿轮传动效率 扇扇形形齿齿轮轮质质量量约约为为 7 7. .4 46 6g g 1） 中心小齿轮 mfz1 的计算取两者中大者参与后序计算 * 压力表立放，轴水平 * 压力表平放，轴立 查查手手册册取取 f f= =0 0. .1 16 6 结结构构设设计计取取 d d= =2 2m mm m , ,d d1 1= =2 2m mm m , ,d d2 2= =4 4m mm m 利利用用以以上上公公式式代代入入数数据据得得 轴轴水水平平 m mf fz z1 1= =0 0. .0 00 07 75 53 36 6 n nm mm m 轴轴立立 m mf fz z1 1= =0 0. .0 00 08 82 2 n nm mm m 取取大大者者则则 m mf fz z1 1= =0 0. .0 00 08 8n nm mm m 2）扇形齿轮 mfz2 的计算 取取 f f= =0 0. .1 16 6 d d= =2 2m mm m , ,d d1 1= =2 2m mm m , ,d d2 2= =4 4m mm m 轴轴水水平平 m mf fz z2 2= =0 0. .0 01 18 87 73 39 9n nm mm m 轴轴立立 m mf fz z2 2= =0 0. .0 01 18 85 56 67 7 n nm mm m 取取大大者者则则 m mf fz z2 2= =0 0. .0 01 19 9n nm mm m 3.5.2mmin 的的计计算算 2 3k min 1 0.1 fz km m k 12 (,) fzfzfz mmm 注意：因为计算中需要知道零件的重量，故游丝设计必须在结构设计之后进 行。 1.选定参数 1）工作角度 最小工作转角 1=/2m1=mmin 最大工作转角 2=2 2）工作圈数 2 n=1014; 2 n=510 建议 n=810 3）宽厚比 u=b/h 接触游丝 u=48，建议 u=6 4）外径 d1 由空间结构定； 1 1 2 fzvr mffd 当量摩擦系数，按未经研配计算 将轴及轴上零件总重都 集中在一端轴颈上计算 即可即可 1.57 v ff 33 12 122 12 1 3 fza dd mff dd d1 d2 内径 d2 由轴定。 5）材 料 锡青铜 qsn4-3 e=1.2105mpa 强度极限 b=600mpa 安全系数 s=2 b=b/s=300mpa 把把 m mf fz z1 1， m mf fz z2 2 代代入入式式 中中 其其中中 i i2 21 1= =1 1/ /1 15 5 = = 0 0. .9 9 得得 m mf fz z= =0 0. .2 26 65 5 n nm mm m 取取安安全全系系数数 k k= =2 2 代代入入上上式式 求求得得 m mm mi in n= =0 0. .6 66 62 25 5 n nm mm m 3.5.3 几几何何尺尺寸寸计计算算 1）初定长度 2）厚度 圆整到 0.01 3）宽度 由圆整后的 h 计算 4）校核应力 一般情况下能满足要求，否则可改变宽厚比u。 5）最后确定 l、n、a(圈间距)-圆整后的 b、h k-同时盘绕游丝个数取整 由由结结构构空空间间和和轴轴选选取取 d d1 1= =2 20 0m mm m，d d2 2= =4 4. .5 5m mm m , ,取取 n n= =9 9 ，u u= =6 6 ，m mi in n= =/ /2 2， e e= =1 1. .2 2 1 10 05 5m mp pa a 代代入入以以上上各各式式 经经计计算算 初初定定长长度度 l l= =3 34 46 6. .3 36 6m mm m 12 2 dd ln min 4 min 12lm h e bu h 2 max2minmin 1 4mmmm 3 min min 12 ebh l m 12 2 dd a n /ka h 12 21 11 fzfzfz mmm i max max 2 6 b m b h 12 2 () l n dd 厚厚度度 h h 取取整整到到 0 0. .0 01 1 计计算算得得 h h= =0 0. .2 22 2m mm m 宽宽度度 b b= =u uh h= =6 6* *0 0. .2 24 4m mm m= =1 1. .3 32 2m mm m 校校核核应应力力 m mm ma ax x= =4 4m mm mi in n= =2 2. .6 65 5 n nm mm m m ma ax x= =6 6m mm ma ax x/ /( (b bh hh h) )= =2 24 48 8. .9 9m mp pa a b b = =3 30 00 0m mp pa a 校校核核满满足足要要求求 确确定定 l l= =3 33 33 3. .2