精密机械设计基础课程设计.doc

精密机械设计基础课程设计说明书设计题目：弹簧管压力表设计人员：班 级：学 号： 指导老师：目 录 设计任务 方案论证 21结构分析 22弹簧管工作原理 参数选择 参数计算 标准化统计 工作总结附表：公式来源 设计任务设计一个用于测量压力的弹簧管压力表，其技术要求如下：1. 测量范围 00.25Mpa2. 外廓尺寸 外径150mm 高度50mm 接口尺寸：M201.5（普通螺纹、外径20、螺距1.5）3. 标尺特性 等分刻度： （满程0.25Mpa）5.4 标度角： 270 分度数： 50 分度值： （0.005Mpa）4. 精 度 1.5级5. 测量误差 小于1%方案论证21结构分析弹簧管结构简图O灵敏部分-弹簧管p传动放大-齿轮传动传动放大-曲柄滑块机构压力表概述：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：灵敏元件（弹簧管）：将不便于直接测量的物理转化成易于直接比较的物理量。本设计将弹簧管作为灵敏元件，将不易比较的压力转化成易于测量的位移。传动放大机构（曲柄滑块、齿轮机构）：本设计由曲柄滑块机构和齿轮机构组成，其目的是为了传递或放大位移，改变位移性质和得到等分刻度，并且应具备一定的保补偿性，同时保持线性对应关系。示数装置（指针、刻度盘）：其作用是在接受传动放大机构的位移后，这指示出带测量的数值。本设计采用指针指示标尺刻度。辅助装置：支承、轴、游丝22弹簧管工作原理 弹簧管在内压作用下，任意非圆截面的弹簧管的截面将力图变为圆形。若管子一端固定，在压力的作用下，自由端将产生位移，直至达到弹性平衡为止。压力表中，弹簧管作为灵敏元件，自由端与连杆相连，而连杆又与扇形齿轮后端的柄（曲柄）及弹簧管本身构成曲柄滑块机构，利用该机构可将自由端的直线位移转换为曲柄的角位移。齿轮机构又将位移放大，并由中心轴带动指针，在标尺上显示出准确示数，即指示出压力的大小。将转角放大便与测量，可提高测量精度。jspa 弹簧管齿轮传动标尺示数(线性转换)(线性传动)(线性刻度)曲柄滑块机构(近似线性传动)压力表工作原理框图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00.25Mpa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。参数的选择1主要参数选择与计算毛坯外径 F10mm毛坯中径 R33mm 壁 厚 h0.3mm轴比a/b a/b4中 心 角 g260F=10mmhh2a2b g 245材 料 锡磷青铜Qsn4-0.3 E1.127105Mpa泊 松 比 m0.3gRF弹簧管结构简图2曲柄滑块机构加压后，弹簧管自由端位移s，带动曲柄转过角度ag曲柄滑块机构OspBj0eDOEabBeDOabDBsaga0ak相对杆长 l=4 初始位置角 ak9相对偏轴量 e=1 终止位置角 a0 = -9转动范围角 ag =183齿轮转动参数模数 m=0.2传动比 i12=15小齿轮齿数 Z1=194标尺指针的参数选择分度尺寸 5.4长标线长度 10mm短标线长度 5mm指针与短标线重合长度 2mm指针末端宽度 2mm指针形状 楔杆形5游丝参数的选择外径： D1=25mm 内径： D2=5mm圈数： n=10圈宽厚比： u=6安装角度 j jmin = p2摩擦系数 f = 0.2当量摩擦系数 fv= 0.314参数计算1弹簧管有关参数的确定弹簧管外形参数的确定：（单位：mm）项目公式依据计算结果cp(jh)= p c2(4cc)3.3335短轴中径2b2b=c 3.3335长轴中径2a2a=4c13.3340短轴2B2B=2bh3.6335长轴2A2A=2ah13.6340弹簧管末端位移的确定：（单位：mm）项目公式依据计算结果 (g-g ) / g0.01056径向位移Sr0.4956切向位移St1.8055总 位 移S1.8723位移方向角j15.3502附：查表C10.437 C20.121 g2452曲柄滑块机构的参数确定在弹簧管压力表中，利用曲柄滑块机构，把滑块的位移S转化为曲柄滑块的角度位移j。项目公式依据计算结果曲柄长度5.9842连杆初算值23.9367偏轴距5.9842连杆初始位置与滑块运动方向夹角=arcsin(e-a cosk)/b0.176481.176423.7661 60.0661理论中心距29.5146实际中心距30.447.1436修正后25.4653修正后25.6884扇形角28（单位：mm）3. 压力表原理误差分析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。（单位：mm）an理想值sn实际值sn实际值远离误差绝对值snsn原理误差相对值 snsnsmax71.66401.66530.00130.078%5 1.45601.45760.00160.11%31.24801.2492 0.00120.096%11.04001.0404 0.00040.038%10.83200.83160.00040.05%30.62400.62280.00120.19%50.41600.41450.00150.36%70.2080 0.20680.00120.58%900004游丝应力胶合项目公式依据计算结果P1P1P轴P1帽P游丝P指针prvg0.063NP2P2P扇形齿轮P齿轮中心轴 0.050N竖直放置Mfz1Mfz1fv P1d (fv0.2f=0.314)1.97105NmMfz2Mfz2fvP2d1.57105NmMfzMfzMfzMfz1Mfz2 取0.952.08105Nm水平放置Mfz1Mfz1P1f (d11.1d2 f0.2)2.18105NmMfz2Mfz2P2 f 1.73105NmMfzMfzMfz1Mfz22.30105NmMfzMax Mfz 竖直，Mfz水平 2.30105NmMminMmin (k取2.5 z 取0.1)7.67105NmMmaxMmaxMmin 4Mmin3.07105Nm初定游丝长LLpn471mm初定游丝厚hhE1.1105Mpa0.14mm初定游丝宽bbmh0.84mm最大应力smaxsmax111.9Mpa许用应力sbsb= sbs sb549Mpa s3183Mpa结论：因为smaxsb，因此各参数的选择及计算合理。5游丝各参数最后确定项目公式依据计算结果游丝长度LLEbh3jmin12Mmin432mm游丝圈数nn2L/p (D1D2)10圈圈间距aa(D1D2)2n1mm游丝个数kK=ah7个标准化统计国际代号零件名称数量材料GB/T-848垫圈M2.510A2GB/T-65螺钉M2.510Q275GB/T-119.1销2 30GB/T-6170圆螺母1Q235-AGB/T-848垫圈M1.61Q275GB/T-830螺钉M1.61Q275标准件总数：25 零件总数：45 标准化率： 55.6 %6-工作总结压力表是工业常用的测量气体压力的仪表，在工业生产中占有举足轻重的地位。在实际应用中对压力表的要求十分严格，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，对压力表应提出特殊要求，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、造价低廉等。结构简单、传动平稳、易于加工与制造及适应性强等特点。经过以上设计及计算表明该方案基本达到了设计要求，完成了课程所规定的设计任务。与此同时，本设计也存在了一些不足，对工作环境及测量气体都没有具体要求，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有可能使精度降低。在近三周的课程设计中，我将机械零件与机械制图等课程有机结合起来，提高了自己的学习综合能力与独立完