应变管式测压传感器设计书

传感器课程设计说明书设计题目：应变管式测压传感器专业：电子工程系测控技术与仪器学号：设计者：指导教师：孟立凡完成时间：2012年5月学校名称：中北大学一、设计任务书1、设计题目：设计一应变管式测压传感器2、设计目的：1)通过课程设计，综合应用传感器的基本原理和已修课程的理论和相关知识，掌握课程设计的一般规律，培养运用所学知识解决实际问题的能力。把实际问题联系到所学相关课程上来。2)通过课程设计，培养空间想象能力，培养良好的科学研究习惯即遇到问题自己查找相关资料。学会使用规范的学科语言进行表述。3)培养严谨的工作作风。3、原始数据:1)满量程压力300kg.f/cm2(20Mpa)2)最大应变1000-1500με3)连接用螺纹M20×1.54)最大外径Φ26mm5)应变管固有频率在10KHz以上6)供桥电压3V4、设计要求：1)传感器装配图一张（3#纸）2)零件图三张（3#纸）3)设计说明书一份二、设计内容：1、方案论证，结构选择结合所学的薄壁圆筒式应变压力传感器，可选择此结构，该传感器主要用来测量液体的压力。当被测压力P进入应变管的内腔时，使筒发生形变，考虑到产品的实际应用，应变管的安全性和准确性，应设计一套筒和与被测体连接的螺纹。2、应变管的设计与计算：1)材料选择根据原始数据分析选择35CrMnSiAE=2.1×105Mpa；σb=1650Mpa；安全系数：n=5；材料密度：ρ=7.85g/cm3；许用应力：[σ]=330Mpa。2)应变管设计根据所给的技术要求及薄壁圆筒的理论，设计应变管的相关数据如下：(以下长度单位为mm，其余尺寸如图)h=0.8；d0=11；L1=7；L2=7；Lw=9.5；L3=5.5；Lm=3；h1=6a.环向应力hpdx20=Mpa5.137pa8.021120Mb.轴向应力hpdt40=Mpa75.68pa8.041120Mc.合成应力Mpa330pa73.153pa75.685.137222x2ymaxMMd.最大应变值E=1500,10005.1173101.3173.1535e.有效工作长度9.7mm~84.8)5.1~2.1(25.20gwLhdL,在这里取Lw=9.5mm。(Lg为应变管长度Lg=3mm)f.螺纹强度校核根据仪器零件螺纹强度校核方法，分析如下：对L1部分受到轴向压力作用，螺纹受切向应力作用，如果将一圆螺纹沿径向展开，则可以看做是长为Dd的悬臂梁，假如螺纹受到的力平均为dFF，则螺纹牙危险截面的剪强度条件为τ=F/（Dπbμ)≤[τ],则μ≥[τ]/(Dπb)=。（μ为螺纹工作圈数，这里取μ=4）按仪器零件螺纹强度校核连接螺纹的长度,L2部分没有受到任何力的作用，只固定套筒即可，选择四个螺距加一个1mm的退刀槽即可。g.应变管固有频率10KHz25.86KHz13.0ELf（26mm21gWLLLLL）h.最大输出电压KUUsc041=3*2*1312.3/4V=0.0197mV以上指标均在技术要求范围内，满足要求。3、套筒的设计：套筒只需满足与传感器保留一定间隙，且壁的厚度做出螺纹即可。这样壁厚取2mm，内径15mm，外径20mm,高度35mm,套筒孔径4mm，具体尺寸见零件图。4、挡板的设计：由于设计的传感器较小，所以挡板应尽量设计的小，所以设计成长18mm,宽5mm，孔径应略大于螺纹取直径2.5mm，厚度为1mm，具体尺寸见零件图。三、参考资料：1、《传感器原理与应用》孟立凡主编电子工业出版社2、《机械设计》纪石刚主编高等教育出版社3、《机械设计课程设计手册》吴宗泽罗胜国主编高等教育出版社