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1、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日一2010年12月17日 目录 1.设计任务 3 2.方案论证.4 3.参数选择.6 4.参数计算 .8 5.标准化统计.14 6.设计总结 .14 7.参考文献.15 日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度灵敏元件将不便直接测
2、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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管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 0.16Mpa 1.2外廓尺寸:外径150mm 高度50mm 接口 M201.5（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.
3、02Mpa 1.4精度：1.5级 1.5 测量误差：0.0024 Mpa日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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
4、定在仪表基座上而圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管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:日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定
5、的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管（线性转换）（近似线性传动）（线性传动）（线性刻度）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
6、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，而圭寸闭端为自由端，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，P f 弹簧管 s T，曲柄滑块机构*齿轮传动 日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口
7、普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管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F=15mm 材料锡磷青铜 Qsn4-0.3 m=0.3 E=1.127 10 5Mp
8、a 中径 R=50mm 壁厚h=0.3 中心角 g=日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸
9、闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管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 aa=18 初始位置角 ao:=-9 终止位置角 J=+9 3.3齿轮传动参数 模数：m=0.25 小齿轮：Z 1=18 扇形齿轮：Z 2=315 传动比：i 21=15 3.4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：2mm 3.5游丝参数 夕卜径：D仁 30mm 内 径：D2=6mm 日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献设计任务设计一弹簧
10、管压力表并绘制其装配图其参数如下测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管圈 数：9 安装角度：jmi n=p/2 jmax=2p 宽度比：u=6 摩擦系数：
11、f=0.2 当量摩擦系数：fv=0.314 4参数计算 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 2b 5.052 长轴中径 2a 20.208 短轴2B 2A=2b+h 5.352 长轴2A 2B=2a+h 20.508 4.1.2 弹簧管末端位移确定 项目 公式依据 计算结果 日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传
12、动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管 附：Ci=0.437 C2=0.121 4.2曲柄滑块机构及小齿轮的参数（单位mm D r-yl Sr 切向位移 St =R(l-cos/)/V-V1 =-7?(y-sin/)v 0.01225 1.0453 2.8374 总位移 S$=十#二-J
13、?J(/-sin/)2+(1-cosy)2 Z 3.0238 位移方向角 S-arc tan 22.22 径向位移 日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献设计任务设计一弹簧管压力表并绘制其装配图其参数如下测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度灵敏元件将不便直接测量的物理量转换成易于直接比较的物理量本设计将弹簧作为灵敏元件将不易于比较的压力装换为易于测量的位移传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系弹簧工作原理弹簧是一个弯曲成弧形的空心管其截面形状
14、通常为椭圆或扁形他的开口端焊在带孔接头中并固定在仪表基座上而圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管 项目 公式依据 计算结果 曲柄长/=-=(ina-sin%)十-J才-(asa-i)1 9.66 连杆初 算值 b=la 38.66 偏轴距 e=ea 9.66 连杆b 初始位 置与弹 簧管末 bsinf=e-acosak 0.18 端位移 S夹角 ZODB=l80G-ak-(90-)=90 監+0 81.18 OB 理论中 a2+b2-2aficos(ZCJB)ZOT5O=90-5-aicsm e/c 38.38 55.19 42.22 日一年月日目录设计任务方案论证参
15、数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献设计任务设计一弹簧管压力表并绘制其装配图其参数如下测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度灵敏元件将不便直接测量的物理量转换成易于直接比较的物理量本设计将弹簧作为灵敏元件将不易于比较的压力装换为易于测量的位移传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系弹簧工作原理弹簧是一个弯曲成弧形的空心管其截面形状通常为椭圆或扁形他的开口端焊在带孔接头中并固定在仪表基座上而圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管心距 A 实际中 鶯J 二
16、厶(1+12)2 二 Z7盟 42 心距A/R cosf?=Acos(ZBO O-S)-e 47 73 BO 0 修正后”、c 二 J卅+才一2也37 93 C 修正后 _:_ _ b=da2+b-2&亡0(么300)38.19 b 扇形角 d扇=ag(1+25%)+2 x 2齿对应中心角 22.22 Y齿 修正后 入=b/a 3.95 X 4.3压力表原理误差分析 对应曲柄转角的理想位移:_%一5丹-J 对应曲柄转角的实际位移：snl=7(sin an-sin 兔)十口 J才一(：0$兔一 _aj 才一(cos%)原理误差：日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考
17、文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管xlOO%D%为合格 ma!?原理误差 原理误差相对值 a n
18、 理想值Sn 实际值Sn 绝对值|Sn-Sn|Sn-Sn|/S max-9 0 0 0 0.00000%-7 0.33598 0.33389 0.00209 0.06922%-5 0.67196 0.66941 0.00256 0.08465%-3 1.00794 1.00592 0.00203 0.06707%-1 1.34393 1.34306 0.00087 0.02868%1 1.67991 1.68041 0.00050 0.01657%3 2.01589 2.01756 0.00167 0.05511%5 2.35187 2.35410 0.00223 0.07369%7 2.68
19、785 2.68965 0.00179 0.05948%9 3.02384 3.02384 0.00000 0.00000%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 P1 P1=m+m游丝+m指针；m=p vg 0.063N F2 P2=m扇形齿+m扇形中心轴 0.050N 竖直放 MZ1 1.M fZ1 fv Fr d；fv 1.57 f 2 1.97 X 10 5 N m 日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程
20、标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管 MFZ2 1 Mfzi-fv Fr d fV 1.57 f 2 1.57 X 10 5 N m MFZ 1 1 M fZ M fZ1 M fZ2 i i21 2.09 X 10
21、5 N m 水平放 MFZI MfZ1 3 d1 d2 1.32 X 10 5 N m MFZ2 MfZ1 1f Fa#d；3 d1 d 2 1.05 X 10 5 N m MFZ 1 1 M fZ M fZ1 M fZ2 i21 5 1.40 X 10 N m MFZ MaxMFz垂直，MFZ 水平 2.09 X 10 5 N m Mmax 2 Mmax M2 Mmin 4 M min 1 27.80 X 10 5 N m Mmin K=2d5 M min 1 0.1K 6.95 X 10 5 N m 初定游丝长L.D1 D2 L n -2 523mm 初定游丝厚h h J12LM min
22、0.14mm 初定游丝宽b v min b u h 0.84mm 最大应力(T max 6M max max,2 b b h 101.3MPa 许用应力(X max X b=X b/S X b=600MPa,s=3 200MPa 日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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
23、力装换为易于测量的位移传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管422游丝各参数的最终确定 项目 公式依据 计算结果 游丝长度L.Ebh3 12M i min 1-IVI min 521mm 游丝圈数n 2L n -(Di D2)9圈 圈间距a D1 D2 a -2n 1.3mm 游丝个数K K=a/h 9 5.标准化统计 零件名称 数量 材料 国标代号 开槽盘头螺钉M3 6 H62 GB/T67-2000 开槽沉头螺钉M6
24、 3 H62 GB/T68-2000 垫圈1 6 H62 GB/T97.1-2002 垫圈2 1 H62 GB/T97.1-2002 封铅 1 Pb-6 GB469-84 圆锥销1 X6 1 HPb59-1 GB/T117-2000 标准件总数：18 零件总数：44 标准化率：40.9%日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度灵敏元件将不便直接测量的物理量转换成易
25、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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管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
26、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 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，
27、精密机械设计，机械工业 出版日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相
28、连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管社。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。日一年月日目录设计任务方案论证参数选择参数计算标准化统计设计总结参考文献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测量范围外廓尺寸外径高度接口普通螺纹外径螺距标尺特性等分刻度满程标度角分度数格分构框图如下曲柄滑块机构弹簧管齿轮传动线性转换近似线性传动线性传动线性刻度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传动放大机构定的补偿性同时保持线性对应关系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圭寸闭端为自由端与传动机构相连弹簧管就是在用任意非圆形截面的管