彈簧管壓力表設(shè)計

目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要2\o"CurrentDocument"設(shè)計任務(wù)概述3課程設(shè)計的目的彈簧管壓力表設(shè)計任務(wù)要求技術(shù)指標(biāo)\o"CurrentDocument"二彈簧管壓力表概述4工作原理\o"CurrentDocument"三.參數(shù)選擇計算5彈簧管的設(shè)計計算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算齒輪傳動機(jī)構(gòu)五.課程設(shè)計總結(jié)15參考文獻(xiàn)16摘要彈簧管壓力表是一種以彈簧管作為靈敏部分用來測量氣體壓力的儀表作為靈敏元件的彈簧管可以把氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)楣苣┒说奈灰?，通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將此位移轉(zhuǎn)變?yōu)榍霓D(zhuǎn)角，然后通過齒輪機(jī)構(gòu)將曲柄轉(zhuǎn)角放大，帶動指針偏轉(zhuǎn)，從而指示壓力的大小。將轉(zhuǎn)角放大便于測量，可以提高測量精度。彈簧管的壓力一位移是線性關(guān)系，但彈簧管本身的工藝問題（如材料、加工等）會造成一些線性誤差，彈簧管形狀的不直、不均勻也會導(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0?0.6Mpa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。設(shè)計過程及計算一設(shè)計任務(wù)概述結(jié)果課程設(shè)計的目的鞏固、實(shí)踐課堂講過的知識本課程設(shè)計的內(nèi)容（任務(wù)）本次課程設(shè)計就是把學(xué)過的知識應(yīng)用到機(jī)械儀表的設(shè)計中，培養(yǎng)從整體上分析問題、解決問題的能力。并進(jìn)一步加深對學(xué)過的知識的理解、鞏固。掌握正確的設(shè)計思想通過課程設(shè)計使同學(xué)掌握儀表的設(shè)計思路。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計，一般其主要過程為：（接受）設(shè)計任務(wù)一（擬定）設(shè)計方案一設(shè)計計算一繪制裝配圖一繪制零件圖設(shè)計過程中需注意以下內(nèi)容：1）滿足使用要求（功能、可靠性及精度要求）2）注意工藝性（結(jié)構(gòu)合理、簡單，經(jīng)濟(jì)性，外觀要求）熟悉有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、手冊設(shè)計中涉及到的零件材料、結(jié)構(gòu)等，均需按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇；零件的尺寸、公差等亦應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；制圖也要符合一定的規(guī)范。因此在課程設(shè)計過程中要求同學(xué)學(xué)習(xí)、掌握查閱標(biāo)準(zhǔn)及使用手冊的能力彈簧管壓力表設(shè)計任務(wù)要求1）總裝配圖1張2）設(shè)計說明書1份技術(shù)指標(biāo)1）測量范圍：0?0.6Mpa2）線性刻度：240°3）外形尺寸：100mm

4）精度：2.5級5）工作環(huán)境：無振動，土20二.彈簧管壓力表概述靈敏部分?彈簧管1?工作原理傳動放大?曲柄滑塊機(jī)<7靈敏部分?彈簧管1?工作原理彈簧管壓力表由三部分組成：彈性敏感元件、傳動放大機(jī)構(gòu)和示數(shù)裝置。其原理結(jié)構(gòu)框圖如下靈敏元件將不便直接測量的物理量轉(zhuǎn)變成易于測量的物理量。彈簧管壓力表講彈簧作為敏感元件，將不便于比較的壓力轉(zhuǎn)換為易于測量的位移。傳動放大機(jī)構(gòu)傳動放大機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪傳動機(jī)構(gòu)組成。其目的為了傳遞和放大位移，改變位移性質(zhì)和等分刻度，并且具備一定的補(bǔ)償性和同時保持線性對應(yīng)關(guān)系。彈簧工作原理彈簧是彎曲呈弧形的空心管，其截面是橢圓形或扁平形，它的接口焊接在帶孔的接頭中并固定在儀表的基座上，而封閉端為自由端，與傳動機(jī)構(gòu)相連。彈簧管就是在利用任意非圓形截面的管子在壓力作用下其截面將力圖變?yōu)閳A形，從而引起位移的原理制成的。壓力表中彈簧管自由端與連桿相連，而連桿又與變形齒輪后端的曲柄及彈簧本身構(gòu)成滑塊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可將自由端的直線位移轉(zhuǎn)為曲柄的角位移，齒輪機(jī)構(gòu)又將位移放大，并由中心軸帶動指針，在標(biāo)尺上顯示準(zhǔn)確示數(shù)。三.參數(shù)選擇計算1.彈簧管的工作原理圖2評黃管的工作原理圖設(shè)計過程及計算結(jié)果彈簧管在內(nèi)壓力的作用下，任意非圓截面的彈簧管的截面將力圖變?yōu)閳A形。從管子中截取中心角為dg的一小段。通入壓力p后，管截面力圖變圓，中性層x—x以外各層被拉伸（如ef?ef），以內(nèi)各層被壓縮（如ki?k’i’）。材料產(chǎn)生彈性恢復(fù)力矩，力圖恢復(fù)各層原來長度，從而迫使截面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角dj，使管子中心角減小，曲率半徑增大。若管子一端固定，自由端便產(chǎn)生位移，直至彈性平衡為止。2.末端位移計算彈簧管中心角變化與作用壓力之間的關(guān)系Jn中徑R=52.7mm-壁厚h=0.6mmLM福J中心角丫=24042a>彈簧管的設(shè)計計算毛坯外徑0=15mm材料：錫磷青銅Qsn4-03U=0?3E=1.2X105MpaBi=pdx―竺—（iE）YE][,R2H2a2bh（c+）

設(shè)計過程及計算結(jié)果Y和Y----彈簧管變形前、后的中心角R----彈簧管中性層初始曲率半徑h----管壁厚度a和b---橫截面中性層長軸半徑和短軸半徑E和總一材料的彈性模量和泊松比C1和C2—與a/b有關(guān)的系數(shù)，查表取之位移切向分量以Zt=°R(Y-sinY)Y位移徑向(法向)分量*rXr=YZlR(1-cosy)Y自由端位移**=YYR(y-siny)2+Y(1-cosy)2位移與切向分量夾角58=arctan'rXt根據(jù)設(shè)計要求，彈簧管①=l°°mm，P=°.6MPa,查表得r=265°R=52.7mma=10.24mmb=2.7mmh=0.6mmC1=0.446C2=0.121經(jīng)計算，得*=4.63mm8=10.74°3.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算i=apxn=007541）理想傳動比計算：'—7^7u.usp18°-￡、X的選擇為簡化計算，常引入無量綱系數(shù)：￡=1、X=22)4癡Xu王n|3口2)4癡Xu王n|3口為了滿足線性要求，XP最好分布在極值左右，如上圖所確定”H=-10°和%=10°（H和F分別表示起始工作點(diǎn)和終止工作點(diǎn)）。3）根據(jù)^H~”F范圍內(nèi)對應(yīng)的L變化，取平均值Lc作為設(shè)計的依據(jù)。i=iah+iao=1.01ac24）由式iac=ai，即可求出曲柄長度a。a=lac=1.01=13.43mmi0.07545）根據(jù)選定的8和入，可求出b、d之值。b=無=26.86mmd=as=13.43mm6）校驗非線性度6是否小于允許值【席】，若超過則應(yīng)重新選取另外的曲線進(jìn)行計算6a=|S1-S2|x100%sp式中S1--對應(yīng)某一角度X時滑塊的實(shí)際位移量，可用公式計S=o(siiu-sii?c)+b,aco^i-d1-"aco&-d、*-1-，*S2--對應(yīng)角度X時滑塊的理論位移量，可用公式計算:設(shè)計過程及計算結(jié)果S=Sp（x-XH）%非線性度校驗：曲柄每轉(zhuǎn)過2°進(jìn)行一次誤差計算a-10°-8°-6°-4°-2°0°S100.4630.9281.3951.8632.232S200.4630.9261.3891.8522.315△000.04%0.13%0.24%0.37%a2°4°6°8°10°6aS12.8013.2693.7364.2014.641S22.7783.2413.7044.1674.632△0.48%0.6%0.09%%0.73%0.73%2.5級經(jīng)校驗曲柄的滑塊機(jī)構(gòu)合格。4曲柄滑塊的二維視圖1）Caxa的二維簡介CAXA四個字母是由:C--Computer（計算機(jī)），A--Aided（輔助的），X（任意的），A--Alliance、Ahead（聯(lián)盟、領(lǐng)先）四個字母組成的，其涵義是"領(lǐng)先步的計算機(jī)輔助技術(shù)和服務(wù)"（ComputerAidedXAlliance-AlwaysastepAhead）。CACX的特點(diǎn)：1.設(shè)計、編程集成化“CAXA線切割xp"可以完成繪圖設(shè)計、加工代碼生成、連機(jī)通訊等功能，集圖紙設(shè)計和代碼編程于一完善的數(shù)據(jù)接口“CAXA線切割xp"可直接讀取EXB格式文件、DWG格式文件、任意版本的DXF格式文件以及IGES格式、DAT格式等各種類型的文件，使得所有CAD軟件生成的圖形都能直接讀A“CAXA線切割xp"，這樣不管用戶的數(shù)據(jù)來自何方，均可利用“CAXA線切割xp"完成加工編程，生成加工代碼。齒輪、花鍵加工功能解決任意參數(shù)的齒輪加工問題。輸入任意的模數(shù)、齒數(shù)等齒輪相關(guān)參數(shù)，由軟件自動生成齒輪、花鍵的加工代碼。2）四桿機(jī)構(gòu)的展示777!/777!/四桿機(jī)構(gòu)的二維圖5.零件尺寸的確定彈簧管:中=100mmr=266R=52.7mmA=10.24mm設(shè)計過程及計算結(jié)果B=2.7mmh=0.4mm材料為Qsn4-0.3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：a=13.43mmb=26.86mmd=13.43mma=20°paH=-10°aF=10°a0=0°齒輪機(jī)構(gòu)：取m=0.3Z1=20i=12Z2=240OA=78mm小齒輪分度圓直徑d1=mZ1/2=6mm小齒輪的齒頂高h(yuǎn)a=ha*m=0.3mm小齒輪的齒根高h(yuǎn)f=(hf*+c*)m=0.375mm小齒輪全齒高h(yuǎn)=ha+hf=0.675mm小齒輪齒頂圓直徑da1=d1+2ha=(z1+2ha*)m=6.6mm齒根圓直徑df1=d1-2hf=5.25mm基圓直徑db1=d1cosa=5.64mm周節(jié)p=3.14m=0.942mm齒厚s=p/2=0.47mm中心距a=m(z1+z2)/2=78齒間距e=p/2=0.47mm扇形齒輪的相關(guān)參數(shù)的計算方法與小齒輪的一樣結(jié)果請見下表扇形齒輪參數(shù)表名稱代號結(jié)果(mm)模數(shù)m0.3分度圓直徑di72齒頂高h(yuǎn)a0.3齒根高h(yuǎn)f0.375全齒高h(yuǎn)0.675齒頂圓直徑da272.6齒根圓直徑df271.25基圓直徑db267.66周節(jié)P0.94齒厚s0.47齒間距e0.476.彈簧管壓力表的二維展示結(jié)果設(shè)計過程及計算彈簧管壓力表2.5級表測量允許誤差為：在測量范圍內(nèi)任一壓力處測量值與標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)表的示值）之差小于滿幅壓力pmaxx2.5%o即儀表允許誤差△為：△=0.25Mpax2.5%=0.00625Mpa

設(shè)計過程及計算結(jié)果四.課程設(shè)計總結(jié)通過大約一周的課程設(shè)計，我學(xué)會了精密機(jī)械課程設(shè)計的一般方法與步驟，并且通過課程設(shè)計的實(shí)踐，鍛煉了自我動手動腦能力，使得課堂上所學(xué)知識得到了更深刻的理解，更極大地激發(fā)了自