弹簧管压力表课程设计说明书

河北工业大学机械学院课程设计第1页共15页《精密机械设计基础课程设计》课程设计说明书设计题目：弹簧管压力表学院：机械工程学院班级：姓名：学号：指导老师：2010年11月29日—2010年12月17日河北工业大学机械学院课程设计第2页共15页目录1.设计任务…...………32.方案论证……………...43.参数选择...………………64.参数计算...…………………85.标准化统计..…………………146.设计总结...………………………147.参考文献...…………………………15河北工业大学机械学院课程设计第3页共15页1.设计任务设计一弹簧管压力表并绘制其装配图,其参数如下:1.1测量范围:0～0.16Mpa1.2外廓尺寸:外径150mm高度50mm接口M201.5（普通螺纹、外径20、螺距1.5）1.3标尺特性:等分刻度（满程0.16Mpa）标度角:270分度数:80（格）分度值:0.02Mpa1.4精度：1.5级1.5测量误差：0.0024Mpa河北工业大学机械学院课程设计第4页共15页2.方案论证2.1结构分析弹簧管压力表由三部分组成:弹性敏感元件、传动放大机构、示数装置。其原理结构框图如下：传动放大-曲柄滑块机构灵敏部分-弹簧管O传动放大-齿轮传动p河北工业大学机械学院课程设计第5页共15页2.1.1灵敏元件将不便直接测量的物理量转换成易于直接比较的物理量。本设计将弹簧作为灵敏元件，将不易于比较的压力装换为易于测量的位移。2.1.2传动放大机构本设计由曲柄滑块机构和齿轮传动机构组成。其目的是为了传递和放大位移，改变位移性质和等分刻度，并且应具备一定的补偿性，同时保持线性对应关系。2.2弹簧工作原理弹簧是一个弯曲成弧形的空心管，其截面形状通常为椭圆或扁形，他的开口端焊在带孔接头中并固定在仪表基座上，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内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，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)河北工业大学机械学院课程设计第6页共15页在标尺上显示出准确示数。3参数选择3.1弹簧管毛坯外径＝15mm中径R＝50mm壁厚h＝0.3中心角´´＝240材料锡磷青铜Qsn4-0.3＝0.3E=5101.127Mpa＝15mmhh2a2bOo河北工业大学机械学院课程设计第7页共15页3.2曲柄滑块机构连杆相对长度4相对偏距1转动范围角=18初始位置角=-9终止位置角=+93.3齿轮传动参数模数：m=0.25小齿轮：Z1=18扇形齿轮：Z2=315传动比：i21=153.4标尺、指针参数分度尺寸：3.375短轴线长度：5mm长轴线长度：10mm指针与标线重合长度：2mm指针形状：楔杆形指针末端宽度：2mm3.5游丝参数外径：D1=30mm内径：D2=6mm河北工业大学机械学院课程设计第8页共15页圈数：9安装角度：min=/2max=2宽度比：u=6摩擦系数：f=0.2当量摩擦系数：fv=0.3144参数计算4.1弹簧管有关参数的确定4.1.1弹簧管外形参数单位(mm)项目公式依据计算结果短轴中径2b5.052长轴中径2a20.208短轴2B2A=2b+h5.352长轴2A2B=2a+h20.5084.1.2弹簧管末端位移确定项目公式依据计算结果河北工业大学机械学院课程设计第9页共15页0.01225径向位移Sr1.0453切向位移St2.8374总位移S3.0238位移方向角22.22附：C1=0.437C2=0.1214.2曲柄滑块机构及小齿轮的参数（单位mm）河北工业大学机械学院课程设计第10页共15页项目公式依据计算结果曲柄长度a9.66连杆初算值b’b=a38.66偏轴距ee=a9.66连杆b初始位置与弹簧管末端位移S夹角φbsin=e-acosk0.18∠ODB81.18C’38.38∠OB’O55.19理论中心距A’42.22实际中心距A42河北工业大学机械学院课程设计第11页共15页∠BO’O47.73修正后C37.93修正后b38.19扇形角γ齿扇=g(1+25%)+2×2齿对应中心角22.22修正后λλ=b/a3.954.3压力表原理误差分析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αn理想值Sn实际值Sn’原理误差绝对值|Sn-Sn’|原理误差相对值|Sn-Sn’|/Smax-90000.00000%-70.335980.333890.002090.06922%-50.671960.669410.002560.08465%河北工业大学机械学院课程设计第12页共15页-31.007941.005920.002030.06707%-11.343931.343060.000870.02868%11.679911.680410.000500.01657%32.015892.017560.001670.05511%52.351872.354100.002230.07369%72.687852.689650.001790.05948%93.023843.023840.000000.00000%4.4游丝有关参数确定4.4.1游丝应力校核项目公式依据计算结果P1P1=m轴+m游丝+m指针；m=ρvg0.063NP2P2=m扇形齿+m扇形中心轴0.050N竖直放MFZ1；1.97×510mNMFZ21.57×510mNMFZ2.09×510mN水平放MFZ11.32×510mNMFZ21.05×510mNMFZ1.40×510mNMFZMax{MFZ垂直，MFZ水平}2.09×510mN122111fZfZfZMMMi33121221213fZaddMfFdd33121221213fZaddMfFdd122111fZfZfZMMMi112fZVrMfFd1.57Vff112fZVrMfFd1.57Vff河北工业大学机械学院课程设计第13页共15页Mmax27.80×510mNMminK=2.56.95×510mN初定游丝长L523mm初定游丝厚h0.14mm初定游丝宽b0.84mm最大应力σmax101.3MPa许用应力σmax[σb]=σb/sσb=600MPa,s=3200MPa4.2.2游丝各参数的最终确定项目公式依据计算结果游丝长度L521mm游丝圈数n9圈圈间距a1.3mm游丝个数KK=a/h9122()LnDD122DDan3minmin12EbhLMmin10.1fZKMMK122DDLnmin4min12LMhEbuhmaxmax26bMbh2max2minmin14MMMM河北工业大学机械学院课程设计第14页共15页5.标准化统计零件名称数量材料国标代号开槽盘头螺钉M36H62GB/T67-2000开槽沉头螺钉M63H62GB/T68-2000垫圈16H62GB/T97.1-2002垫圈21H62GB/T97.1-2002封铅1Pb-6GB469-84圆锥销1×61HPb59-1GB/T117-2000标准件总数：18零件总数：44标准化率：40.9﹪6.设计总结压力表是工业中常用的测量气体压力的仪表，在工业中具有举足轻重的地位。在实际应用中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，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。我们设计的方案为弹簧管压力表，它具有高灵敏度、低造价、结构简单、传动平稳、易于加工等特点，很适合作为初学者学习，经过以上设计及计算表明，该方案基本上达河北工业大学机械学院课程设计第15页共15页到了设计的要求，完成了所规定的任务。同时本方案也存在不足之处，对工作环境及测量气体均无具体的要求。另外，外界环境的温度、湿度和测量气体对压力表的腐蚀都可能使压力表精度降低。在这星期的设计实践当中，经过不断的修改和自我完善，我初步将机械零件设计与工程制图有机的结合到一起，努力完成了设计任务，在一定程度上提高了自己的综合实践能力，同时在实践当中培养了我刻苦仔细的好品质。在此期间，指导老师及各位同学也给了我莫大的鼓励和帮助，让我感受到了集体的温暖，在此向老师和同学们表示感谢!7.参考文献庞振基、黄其胜主编，《精密机械设计》，机械工业出版社。何贡主编，《互换性与测量技术》，中国计量出版社。庞振基、张弼光主编，《仪表零件及机构》，天津大学出版社。高魁明主编，《热工测量仪表》，冶金工业出版社。陈文贤主编，《仪器仪表结构设计手册》，哈尔滨工业大学出版社。《精密机械零件手册》，天津大学出版社。