精密零件设计课程设计说明书(正式)

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： 学 号： 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1.1 结构概述1.2 工作原理二、弹簧管压力表设计2.1 弹簧管的选择 给出具体参数2.2 弹簧管位移计算 给出计算依据及计算结果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 介绍图谱法设计思想2.3.2 理想线性传动比 给出计算依据和结果2.3.3 曲柄滑块机构初始位置选择 给出依据及结果2.3.4 平均传动比计算 给出依据和结果2.3.5 曲柄滑块机构中各构件长度 给出依据和结果2.3.6 非线性度计

2、算 给出计算依据、过程2.3.7 非线性度计算软件及程序根据个人兴趣选择适当软件，介绍其主要功能，编制程序计算非线性度要求设计变量，改变弹簧管型号或者相对杆长可直接得到非线性度结果，最后得到实际位移曲线、理想位移曲线及非线性度计算结果曲线，选择几组数据选择最恰当的计算结果2.3.8 作图法确定曲柄滑块机构位置 给出作图过程2.4 齿轮机构设计 给出设计依据及设计结果，说明扇形齿轮扇形角选择确定三、附件说明3.1 游丝（作用及选择注意事项）3.2 表盘（位置及刻度分布）3.3 限位销（作用及位置）四、系统误差分析 除曲柄滑块机构位移转化过程带来的非线性误差外，分析其它误差来源以及对测量结果的影响

3、五、设计总结 写明设计过程中的心得以及对课程设计的意见和建议等六、参考文献一、方案分析1.1弹簧管压力表结构概述1.2工作原理弹簧管压力表由三部分组成：弹性敏感元件、传动放大机构和示数装置。 其原理结构框图如下：弹簧管标尺示数齿轮传动曲柄滑块机构 a灵敏元件将不便直接测量的物理量转变成易于测量的物理量。弹簧管压力表讲弹簧作为敏感元件，将不便于比较的压力转换为易于测量的位移。传动放大机构传动放大机构由曲柄滑块机构和齿轮传动机构组成。其目的为了传递和放大位移，改变位移性质和等分刻度，并且具备一定的补偿性和同时保持线性对应关系。弹簧工作原理 弹簧是弯曲呈弧形的空心管，其截面是椭圆形或扁平形，它的接口

4、焊接在带孔的接头中并固定在仪表的基座上，而封闭端为自由端，与传动机构相连。弹簧管就是在利用任意非圆形截面的管子在压力作用下其截面将力图变为圆形，从而引起位移的原理制成的。压力表中弹簧管自由端与连杆相连，而连杆又与变形齿轮后端的曲柄及弹簧本身构成滑块机构，该机构可将自由端的直线位移转为曲柄的角位移，齿轮机构又将位移放大，并由中心轴带动指针，在标尺上显示准确示数。2、 弹簧管压力表设计2.1弹簧管的选择弹簧管中心角变化与作用压力之间的关系中径R=52.8mm壁厚h=0.8mm中心角=266°弹簧管的设计计算 毛坯外径=15mm材料：锡磷青铜 Qsn4-032.2弹簧管位移的计算=0.3E

5、=Mpa =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。3.6375 0.453 0.121位移切向分量t=位移径向（法向）分量r= 自由端位移 = =位移与切向分量夹角 根据设计要求，弹簧管=100mm,P=1MPa,查表得 266° R =52.8mm a = 10.18mm b =2.8mm h =0.8mm 经计算，得 =4.16mm =10.74°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

6、四杆机构简图 相对位移 X= 相对杆长 相对偏心量 2.3.2理想线性传动比 mm2.3.3曲柄滑块机构与初始位置选择 2.3.4平均传动比计算 2.3.5曲柄滑块机构中各构件长度 b= d=2.3.6非线性度的计算 校验非线性度。是否小于允许值，若超过则应重新选取另外的曲线进行计算 式中-对应某一角度时滑块的实际位移量，可用公式计算-对应角度时滑块的理论位移量，可用公式计算： 2.3.7非线性度计算软件及程序程序如下：clc;clear all;close all;subplot(1,2,1);Pi=3.1415926;a=linspace(-Pi/3,Pi/3,1000);e=1;l=2;

7、for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endplot(a,i)l=3;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on; plot(a,i)l=4;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);e

8、ndhold on;plot(a,i)l=5;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)title('e=1,l=2,3,4,5')subplot(1,2,2)e=2;l=4;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)l=5;for k=1:1

9、000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)l=6;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)title('e=2,l=4,5,6')e=1;l=2;i3=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(c

10、os(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e);i4=1/(cos(Pi/18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e);i0=(max(i3,i4)+1)/2e=1;l=3;i5=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e);i6=1/(cos(Pi/18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi

11、/18)-e);i1=(max(i5,i6)+1)/2e=1;l=4;i7=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e);i8=1/(cos(Pi/18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e);i2=(max(i7,i8)+1)/2i9=Pi/(9*4.17)f0=(i0/i9)f1=(i1/i9)f2=(i2/i9)b0=f0*2 b1=f1*3b2=f2*4d0=f0*1d1=f

12、1*1d2=f2*1figure;subplot(1,2,1);a=linspace(-Pi/18,Pi/18,1000);for k=1:1000s1(k)=f0*(sin(a(k)+sin(Pi/18)-b0*(sqrt(1-(f0*cos(Pi/18)-d0)/b0)*(f0*cos(Pi/18)-d0)/b0)-sqrt(1-(f0*cos(a(k)-d0)/b0)*(f0*cos(a(k)-d0)/b0);s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);p(k)=abs(s1(k)-s2(k)/4.17*100;endsubplot(1,2,1)plot(a,s1)ho

13、ld on;plot(a,s2)subplot(1,2,2)plot(a,p)figure;for k=1:1000s1(k)=f1*(sin(a(k)+sin(Pi/18)-b1*(sqrt(1-(f1*cos(Pi/18)-d1)/b1)*(f1*cos(Pi/18)-d1)/b1)-sqrt(1-(f1*cos(a(k)-d1)/b1)*(f1*cos(a(k)-d1)/b1);s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);p(k)=abs(s1(k)-s2(k)/4.17*100;endsubplot(1,2,1)plot(a,s1)hold on;plot(a,s2)

14、subplot(1,2,2)plot(a,p)figure;for k=1:1000s1(k)=f2*(sin(a(k)+sin(Pi/18)-b2*(sqrt(1-(f2*cos(Pi/18)-d2)/b2)*(f2*cos(Pi/18)-d2)/b0)-sqrt(1-(f2*cos(a(k)-d2)/b2)*(f2*cos(a(k)-d2)/b2);s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);p(k)=abs(s1(k)-s2(k)/4.17*100;endsubplot(1,2,1)plot(a,s1)hold on;plot(a,s2)subplot(1,2,2)pl

15、ot(a,p)结果如下：比较可知三组数据都满足条件，并且时的非线性度最小。2.3.8作图法确定曲柄滑块机构位置1) 做弹簧管端点的切线做鱼夹角为的直线2) 以为圆心，以b为半径，作圆弧3) 作的平行线，两平行线之间距离为d，再作距离为的平行线，与圆弧交于4) 在直线上，取点N，其中5) 过N点作的垂线，交于A。A点即为曲柄的固定点A6) 连(曲柄滑块机构的初始位置)7) 以A为圆心，以曲柄a为半径。做圆弧与交于，连(曲柄滑块机构终点)。2.4齿轮机构设计齿轮机构：取 m =0.5 Z1=20 i=12Z2 = 240 OA=65mm小齿轮分度圆直径 d1=mZ1/2=10mm 小齿轮的齿顶高

16、ha=ha*m=0.5mm 小齿轮的齿根高 hf=(hf*+c*)m=0.625mm 小齿轮全齿高 h= ha+ hf=1.125mm 小齿轮齿顶圆直径 da1=d1+2ha=(z1+2ha*)m=11mm 齿根圆直径 df1= d1-2hf=8.75mm 基圆直径 db1= d1cosa=9.40mm 周节 p=3.14m=1.57mm 齿厚 s=p/2=0.785mm 中心距 a=m(z1+z2)/2=65 齿间距 e=p/2=0.785mm扇形齿轮的相关参数的计算方法与小齿轮的一样结果请见下表 扇形齿轮参数表名称代号结果(mm)模数m0.50.3分度圆直径d110齿顶高ha0.5齿根高h

17、f0.625全齿高h1.125齿顶圆直径da211齿根圆直径df28.75基圆直径db29.40周节p1.57齿厚s0.785齿间距e0.7853、 附件说明3.1游丝作用及选择3.2表盘位置及刻度分布3.3限位销作用及位置4、 系统误差分析2.5级表测量允许误差为：在测量范围内任一压力处测量 值 与 标 准 值 （ 标 准 表 的 示 值 ） 之 差 小 于 满 幅 压 力pmax×2.5%。即仪表允许误差为： 1Mpa ×2.5% 0.025Mpa5、 设计总结通过大约一周的课程设计，我学会了精密零件设计的一般方法与步骤，并且通过课程设计的实践，锻炼了自我动手动脑能力，使得课堂上所学知识得到了更深刻的理解，更极大地激发了自己对精密机械设计的兴趣。在这四天的设计过程中，前两天对数据参数进行运算设计，后两天对设计报告进行撰写以及设计图纸的绘画以及修改，在设计图纸的绘画过程中运用工程制图的知识，结合工程实际，对弹簧管压力表进行图纸设计。总之，在此次课程设计中，我受