精密机械方案基础课程方案

精密机械设计基础课程设计

设计题目：弹簧管压力表 指导老师： 设计人员： 班 级：

个人资料整理 仅限学习使用

目录

⒈设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 ⒉方案论证┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 ⒊参数选择┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5 ⒋参数计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 ⒌标准化结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 ⒎附录：公统计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 ⒍工作总式来源、参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14

个人资料整理 仅限学习使用

1、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0～0.25Mpa 2.

外廓尺寸外径<150mm

高度<50mm

接口尺寸：M201.5

<普通螺纹、外径距1.5）

3.

标尺特性

等分刻度<满程0.16Mpa）

标度角270

分度数 3.375 分度值0.002Mpa

20、螺

个人资料整理 仅限学习使用 分度数 80

4.

精度1.5

2.方案论证

1、结构分析

灵敏部分-弹簧管 传动放大-齿轮传动 O 传动放大---曲柄滑块机构 p 弹簧管结构简图

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 传动放大机构 示数装置 辅助装置

1、灵敏元件<弹簧管）：将不便于直接测量的物理转化成易于

个人资料整理 仅限学习使用 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。

2、传动放大机构<曲柄滑块、齿轮机构）：本设计有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。

3、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。

4、辅助装置：支承、轴、游丝

2、工作原理

作为灵敏元件的弹簧管可以把气体压力转变为管末端的位移，通过曲柄滑块机构将此位移转变为曲柄的转角，然后通过齿轮机构将曲柄转角放大，带动指针偏转，从而指示压力的大小。将转角放大便于测量，可以提高测量精度。

个人资料整理 仅限学习使用

p 弹簧管 s 曲柄滑块机构 (近似线性传动>

 齿轮传动

 标尺示数 (线性刻度>

(线性转换> (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0～0.16Mpa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。

⒊参数选择

1．弹簧管参数选择与计算

按照现有的弹簧产品规格，选定尺寸参数如下的弹簧管： 毛坯外径 ＝15mm

个人资料整理 仅限学习使用 中径 R＝50mm 壁厚 h＝0.3mm 中 心角´´＝253 材料 锡磷青铜Qsn4-0.3 E＝1.127105Mpa 泊 松 比 ＝0.3

弹簧管截面与轴比 a/b＝4

R ´´ h ＝15mm

 h

2b2a 弹簧管构图

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g－曲柄滑块机构

相对杆长 =4

个人资料整理 仅限学习使用 相对偏轴量 =1 转动范围角 g =18

初始位置角 0＝ - g /2= －9 k=g/2= 9

e s B B’ s B b O’ O a b e D E 0 O D’ g a D 0 k p

3．齿轮转动参数

模数 m=0.2 传动比 i12=15 小齿轮齿数 Z2=40

4．标尺指针的参数选择

分度尺寸 3.375

个人资料整理 仅限学习使用 长标线长度 10mm 短标线长度 5mm 指针与短标线重合长度3mm 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 宽厚比 u=6 摩擦系数 f = 0.2 当量摩擦系数 fv=0.314

⒋参数计算

1．弹簧管有关参数的确定 ⑴弹簧管外形参数的确定：

单位：mm）

工程 公式依据 计算结果 5.050 5.050 20.200 5.350 20.500  短轴中径2b 长轴中径2a 短轴2B 长轴2A

－h>=＋2(4－> 2b= 2a=4 2B=2b＋h 2A=2a＋h ⑵弹簧管末端位移的确定：

单位：mm）工程 公式依据 计算结果 个人资料整理 仅限学习使用 '> /  切向位移St 总 位 移S 位移方向角 0.01225 径向位移Sr 0.822 3.248 3.350 14.202

附：查表C1＝0.437 C2＝0.121 ´´＝270

2．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。

单位：mm）工程 曲柄长度a 连杆初算值b＇ 偏轴距e 连杆初始位置与滑块运动方向夹角＇ 公式依据 计算结果 10.707 b＇＝a·e ＝a· 42.828 10.707 －0.176° 个人资料整理 仅限学习使用  c＇ ＝90°－k＋＇ 80.824° 42.457 61.191 47.504 48.000 52.317° 43.241 40.170 27.3° 理论中心距A＇ 实际中心距A  修正后c 修正后b 扇形角齿

3．压力表原理误差分析

齿=9(1+25%>+2×2齿对应中心角 单位：mm）n 9° 7° 5° 3° 1° -1° -3° 理想值实际值sn 3.3500 2.9778 2.6056 2.2333 1.8611 1.4889 1.1167 sn＇ 3.3499 2.9797 2.6079 2.2351 1.8616 1.4879 1.1144 实际值远离误差绝对值 sn－sn＇ 0.0001 0.0019 0.0023 0.0018 0.0005 0.0010 0.0023 原理误差相对值  sn－sn＇／smax 0.029% 0.06337% 0.08827% 0.08059% 0.0268% 0.067% 0.020% 个人资料整理 仅限学习使用 -5° -7° -9°

0.7444 0.3722 0 0.7416 0.3700 0 0.0028 0.0022 0 0.037% 0.059% 0 4．游丝应力胶合

个人资料整理 仅限学习使用 Mfz1＝错MMfz＝Mfz＝MMfz(d1＝MfzMfz＝Mfz 个人资料整理 仅限学习使用 个人资料整理 仅限学习使用 个人资料整理 仅限学习使用

结论：因为max＜[b],因此各参数的选择及计算,合理。

5．游丝各参数最后确定

计算结果 个人资料整理 仅限学习使用

⒌标准化统计

个人资料整理 仅限学习使用

国际代号 GB/T97.1-2002 GB/T97.1-2002 GB/T67-2000 GB/T6170-2000 GB/T67-2000 GB/T67-2000 零件名称 垫圈2 垫圈2.5 螺钉M2.5 螺母 螺钉M2 圆柱销 数量 4 2 2 1 7 1 材料 H62 HPb59-1 H62 HPb59-1Y 标准件总数：17 零件总睡数：38 标准化率：447%

⒍工作总结

压力表是工业常用的测量气体压力的仪器，在工业生产中，占有举足轻重的地位。在实际应用过程中对压力表的要求是十分严格的。压力表要求要有足够的精度、灵敏度，并要求安全可靠，同时根据不同的工作任务和条件，对压力表提出了更多特殊的要求，如耐高温、抗震、防潮等。 本设计要求设计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，结构简单，传动平稳，易

个人资料整理 仅限学习使用 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，该方案基本达到设计要求，完成了规定的设计任务。 同时，本设计也存在一些不足，对工作环境及测量气体均无具体要求，没有考虑到其对压力表的影响。另外，环境的温度、湿度及气体对压力表的腐蚀都可能降低其精度，影响测量结果。 在近三周的课程设计中，我将机械零件与制图等课程有机的结合起来，提高了自己的综合能力和独立完成工作的能力，并初步掌握了机械仪表设计的设计方法和正确的设计思路。 工作过程中，我得到了指导老师和同学们的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢

⒎附录：公式来源、参考文献

1．庞振基，张弼光． 《仪器零件及机构》 天津大学出版社 P45 2-51 P45 2-(52-55> 2．庞振基，黄其圣． 《精密机械设计》 机械工业出版社 P90 5-21 P222 8-94 P346 13-21 P347 13-(22-26> P348 13-27 3．《仪表零件及机构》

个人资料整理 仅限学习使用 P177 7-44