精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：彈簧管壓力表設(shè)計(jì)人員：班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師:目錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)2.方案論證21 結(jié)構(gòu)分析22 彈簧管工作原理3.參數(shù)選擇4.參數(shù)計(jì)算5.標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)6.工作總結(jié)7.附表：公式來源等分刻度：標(biāo)度角：分度數(shù)：分度值：4. 精 度5. 測(cè)量誤差1.設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)用于測(cè)量壓力的彈簧管壓力表，其技術(shù)要求如下：1. 測(cè)量范圍00.25Mpa2. 外廓尺寸外徑150mm高度50mm接口尺寸：M20 1.5（普通螺紋、外徑20、螺距1.5）3. 標(biāo)尺特性滿程 0.25Mpa) 5.427050( 0.005Mpa)1.5級(jí)小于 1%2.方案論證21 結(jié)構(gòu)分析靈敏部分-

2、彈簧管傳動(dòng)放大-齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)放 大-曲 柄滑塊機(jī)構(gòu)彈簧管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖壓力表概述：彈簧管壓力表是一種用來測(cè)量氣體壓力的儀表。壓力表的組成：靈敏元件（彈簧管）：將不便于直接測(cè)量的物理轉(zhuǎn)化成易于直接比較的物理量。本設(shè)計(jì)將彈簧管作為靈敏元件，將不易比較的壓力轉(zhuǎn)化成易于測(cè)量的位移。傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)（曲柄滑塊、齒輪機(jī)構(gòu)）：本設(shè)計(jì)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu) 組成，其目的是為了傳遞或放大位移，改變位移性質(zhì)和得到等分刻度，并且應(yīng)具 備一定的保補(bǔ)償性，同時(shí)保持線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。示數(shù)裝置（指針、刻度盤）：其作用是在接受傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的位移后，這指 示出帶測(cè)量的數(shù)值。本設(shè)計(jì)采用指針指示標(biāo)尺刻度。輔助裝置：支承、軸、游絲2. 2彈簧管

3、工作原理彈簧管在內(nèi)壓作用下，任意非圓截面的彈簧管的截面將力圖變?yōu)閳A形。 若管 子一端固定，在壓力的作用下，自由端將產(chǎn)生位移，直至達(dá)到彈性平衡為止。壓 力表中，彈簧管作為靈敏元件，自由端與連桿相連，而連桿又與扇形齒輪后端的 柄（曲柄）及彈簧管本身構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，利用該機(jī)構(gòu)可將自由端的直線位移轉(zhuǎn)換為曲柄的角位移。齒輪機(jī)構(gòu)又將位移放大，并由中心軸帶動(dòng)指針，在標(biāo)尺上 顯示出準(zhǔn)確示數(shù)，即指示出壓力的大小。將轉(zhuǎn)角放大便與測(cè)量，可提高測(cè)量精度。（線性轉(zhuǎn)換）（近似線性傳動(dòng)）（線性傳動(dòng)）（線性刻度）壓力表工作原理框圖彈簧管的壓力一一位移是線性關(guān)系， 但彈簧管本身的工藝問題（如材料、加 工等）會(huì)造成一些線性誤差

4、，彈簧管形狀的不直、不均勻也會(huì)導(dǎo)致非線性誤差。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以補(bǔ)償彈簧管的線性及非線性誤差。從00.25Mpa調(diào)整滿足滿刻度精度為線性誤差調(diào)整，中間部分不均勻調(diào)整 為非線性誤差調(diào)整。3.參數(shù)的選擇1. 主要參數(shù)選擇與計(jì)算毛坯外徑=10mm毛坯中徑R = 33mm壁 厚h = 0.3mm軸比 a/b a/b= 4中心角 260=245材 料錫磷青銅Qsn4-0.3E= 1.127 105Mpa=10mm泊松比 =0.3R41 r彈簧管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)加壓后，彈簧管自由端位移s,帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過角度g曲柄滑塊機(jī)構(gòu)k = 9o = -9相對(duì)桿長(zhǎng)=4初始位置角相對(duì)偏軸量=1終止位置角轉(zhuǎn)動(dòng)范圍角g

5、 =183. 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)模數(shù) m=0.2傳動(dòng)比ii2=15小齒輪齒數(shù)Zi=194. 標(biāo)尺指針的參數(shù)選擇分度尺寸5.4長(zhǎng)標(biāo)線長(zhǎng)度10mm短標(biāo)線長(zhǎng)度5mm指針與短標(biāo)線重合長(zhǎng)度2mm指針末端寬度2mm指針形狀楔桿形5. 游絲參數(shù)的選擇外徑：Di =25mm內(nèi)徑：D2=5mm圈數(shù)：n=10 圈寬厚比：u=6安裝角度min =摩擦系數(shù)f = 0.2當(dāng)量摩擦系數(shù)fv= 0.3144.參數(shù)計(jì)算mm)1 .彈簧管有關(guān)參數(shù)的確定彈簧管外形參數(shù)的確定：（單位:項(xiàng)目公式依據(jù)計(jì)算結(jié)果h)=+ 2(4 )3.3335短軸中徑2b2b=3.3335長(zhǎng)軸中徑2a2a=413.3340短軸2B2B=2b + h3.6335

6、長(zhǎng)軸2A2A=2a + h13.6340彈簧管末端位移的確定:項(xiàng)目公式依據(jù)計(jì)算結(jié)果)/12R2Gb2P匚J/12E c R habh C2a0.01056徑向位移Sr1sr R(1 cos )0.4956切向位移S1St R( sin )1.8055總位移S/ 2 2 S yjsSrR&sin )2(1 cos )21.8723位移方向角arc tan 寶s15.3502附：查表 C1= 0.437 C2= 0.121= 2452. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的參數(shù)確定在彈簧管壓力表中，利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，把滑塊的位移S轉(zhuǎn)化為曲柄滑塊的 角度位移。項(xiàng)目公式依據(jù)計(jì)算結(jié)果曲柄長(zhǎng)度as5.9842a,2222sin

7、 k sin 0 y cos 0v cos k連桿 初算值bb a23.9367偏軸距ee a5.9842連桿 初始 位置 與滑 塊運(yùn) 動(dòng)方 向夾 角I=arcsin(e-a cos a)/b 0.17645590k81.1764c:2 2cva b 2abcos 523.76617cc- e7 90arcs inc60.0661理論 中心 距A12 2A R c 2Rccos 729.5146實(shí)際 中心 距Aamz1 .彳Ai12 1230.49Rcos e9 arccosA47.1436修正 后c；2 2c A R 2ARcos 925.4653修正 后b22eb .a c 2accos

8、0 arccos-Jc25.6884扇形角齒齒(1 25%) 9 2 2齒對(duì)應(yīng)中心角28（單位：mm）3. 壓力表原理誤差分析壓力表彈簧管末端位移與指針轉(zhuǎn)角應(yīng)為線性關(guān)系。由于在測(cè)量環(huán)節(jié)中采 用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)角與位移存在非線性誤差，即為原理誤差，應(yīng)加以 控制。S1n 0 S / k 022Sn a sin n sin 。 b1acos n e1acos o ebb（單位：mm）n理想值Sn實(shí)際值Sn，實(shí)際值遠(yuǎn)離誤差絕對(duì)值Sn - Sn，原理誤差相對(duì)值Sn - Sn，/ Smax71.66401.66530.00130.078%51.45601.45760.00160.11%31.24801

9、.24920.00120.096%11.04001.04040.00040.038%-10.83200.83160.00040.05%-30.62400.62280.00120.19%-50.41600.41450.00150.36%-70.20800.20680.00120.58%-900004. 游絲應(yīng)力膠合項(xiàng)目公式依據(jù)計(jì)算結(jié)果PiP1 = P軸+ P-1帽+ P游絲+ P指針p= vg0.063NP2P2= P扇形齒輪+ P齒輪中心軸0.050N豎直 放 置Mfzi1Mfzi = 2 fv Pid(fv= 0.2f=0.314)i.97X i0-5N mMfz21Mfz2 = 2fvP2

10、di.57X 10-5N mMfz1iMfz = Mfz = Mfzi + Mfz2 izin取 0.952.08X 10-5N m水 平 放 置Mfziidi3 d23Mfzi = 3 Pifdi2d22(di = i.id2f = 0.2)2.18X 10 5N mMfz2idi3d23Mfz2 = 3 P2 fdi2 d221.73X 10-5N mMfzM fz= Mfzi + M fz2 .i齒2.30X 10-5N mMfzMax M fz豎直，Mfz水平2.30X 10-5n mM minMmin =(k 取 2.5 取1 k7.67X 10 5N mM maxMmax Mmin

11、 4Mminmin3.07X 10 5N m初定游絲長(zhǎng)LD + D2L n 2471mm初定游絲厚ht4 /l2LMmin匸h E1.1 x 105Mpalmin0.14mm初定游絲寬bb h0.84mm最大應(yīng)力maxMnax max bh2111.9Mpa許用應(yīng)力bb= b/s b 549Mpas 3183Mpa結(jié)論：因?yàn)閙axV b,因此各參數(shù)的選擇及計(jì)算合理。5. 游絲各參數(shù)最后確定項(xiàng)目公式依據(jù)計(jì)算結(jié)果游絲長(zhǎng)度LL Ebh3 min / 12Mmin432mm游絲圈數(shù)nn 2L (D1 + D2)10圈圈間距aa (D1 D2) / 2n1mm游絲個(gè)數(shù)kK=a / h7個(gè)5.標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)國

12、際代號(hào)零件名稱數(shù)量材料GB/T-848墊圈M2.510A2GB/T-65螺釘M2.510Q275GB/T-119.1銷230GB/T-6170圓螺母1Q235-AGB/T-848墊圈M1.61Q275GB/T-830螺釘M1.61Q275標(biāo)準(zhǔn)件總數(shù)：25零件總數(shù)：45標(biāo)準(zhǔn)化率：55.6 %6-工作總結(jié)壓力表是工業(yè)常用的測(cè)量氣體壓力的儀表， 在工業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)壓力表的要求十分嚴(yán)格， 要 求有足夠的精度、靈敏度，并要求安全可靠，同時(shí)根據(jù)不同的工 作任務(wù)和條件，對(duì)壓力表應(yīng)提出特殊要求，如耐高溫、抗震、防 潮、防塵等。本設(shè)計(jì)要求為普通工業(yè)氣體壓力表， 我們的設(shè)計(jì)方案為彈簧 管壓力表，它具有靈敏度高、造價(jià)低廉等。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、 易于加工與制造及適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。經(jīng)過以上設(shè)計(jì)及計(jì)算表明該 方案基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，完成了課程所規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)。與此同時(shí)，本設(shè)計(jì)也存在了一些不足， 對(duì)工作環(huán)境及測(cè)量氣 體都沒有具體要求，沒有考慮它們對(duì)壓力表的影響， 另外環(huán)境的 溫度、濕度及氣體對(duì)壓力表的腐蝕都有可能使精度降低。在近三周的課程設(shè)計(jì)中，我將機(jī)械零件與機(jī)械制圖等課程有 機(jī)結(jié)