精密零件設(shè)計課程設(shè)計--彈簧管壓力表

1、<p>　　精密零件設(shè)計課程設(shè)計說明書</p><p>　　題目： 彈簧管壓力表 </p><p>　　學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 </p><p><b>　　年級專業(yè)： </b></p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、方案分析</b></p><p><b>　　1.1 結(jié)構(gòu)概述</b></p><p><b>

3、　　1.2 工作原理</b></p><p>　　二、彈簧管壓力表設(shè)計</p><p>　　2.1 彈簧管的選擇</p><p><b>　　給出具體參數(shù)</b></p><p>　　2.2 彈簧管位移計算</p><p>　　給出計算依據(jù)及計算結(jié)果</p><p&

4、gt;　　2.3 曲柄滑塊機構(gòu)圖譜設(shè)計</p><p>　　2.3.1 曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計的圖譜法</p><p><b>　　介紹圖譜法設(shè)計思想</b></p><p>　　2.3.2 理想線性傳動比</p><p><b>　　給出計算依據(jù)和結(jié)果</b></p><p>　

5、　2.3.3 曲柄滑塊機構(gòu)初始位置選擇</p><p><b>　　給出依據(jù)及結(jié)果</b></p><p>　　2.3.4 平均傳動比計算</p><p><b>　　給出依據(jù)和結(jié)果</b></p><p>　　2.3.5 曲柄滑塊機構(gòu)中各構(gòu)件長度</p><p><b

6、>　　給出依據(jù)和結(jié)果</b></p><p>　　2.3.6 非線性度計算</p><p><b>　　給出計算依據(jù)、過程</b></p><p>　　2.3.7 非線性度計算軟件及程序</p><p>　　根據(jù)個人興趣選擇適當(dāng)軟件，介紹其主要功能，編制程序計算非線性度</p><p

7、>　　要求設(shè)計變量，改變彈簧管型號或者相對桿長可直接得到非線性度結(jié)果，最后得到實際位移曲線、理想位移曲線及非線性度計算結(jié)果曲線，選擇幾組數(shù)據(jù)選擇最恰當(dāng)?shù)挠嬎憬Y(jié)果</p><p>　　2.3.8 作圖法確定曲柄滑塊機構(gòu)位置</p><p><b>　　給出作圖過程</b></p><p>　　2.4 齒輪機構(gòu)設(shè)計</p>&l

8、t;p>　　給出設(shè)計依據(jù)及設(shè)計結(jié)果，說明扇形齒輪扇形角選擇確定</p><p><b>　　三、附件說明</b></p><p>　　3.1 游絲（作用及選擇注意事項）</p><p>　　3.2 表盤（位置及刻度分布）</p><p>　　3.3 限位銷（作用及位置）</p><p>&l

9、t;b>　　四、系統(tǒng)誤差分析</b></p><p>　　除曲柄滑塊機構(gòu)位移轉(zhuǎn)化過程帶來的非線性誤差外，分析其它誤差來源以及對測量結(jié)果的影響</p><p><b>　　五、設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　寫明設(shè)計過程中的心得以及對課程設(shè)計的意見和建議等</p><p><b>　　六、

10、參考文獻</b></p><p><b>　　一、方案分析</b></p><p>　　1..1彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)概述</p><p><b>　　1.2工作原理</b></p><p>　　彈簧管壓力表由三部分組成：彈性敏感元件、傳動放大機構(gòu)和示數(shù)裝置。</p><p

11、>　　其原理結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　ρ δδaφα</p><p><b>　　靈敏元件</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　傳動放大機構(gòu)<

12、/b></p><p>　　傳動放大機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)和齒輪傳動機構(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，并且具備一定的補償性和同時保持線性對應(yīng)關(guān)系。</p><p><b>　　彈簧工作原理</b></p><p>　　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

13、封閉端為自由端，與傳動機構(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)成滑塊機構(gòu)，該機構(gòu)可將自由端的直線位移轉(zhuǎn)為曲柄的角位移，齒輪機構(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)。</p><p><b>　　彈簧管壓力表設(shè)計</b></p>

14、<p><b>　　2.1彈簧管的選擇</b></p><p>　　彈簧管中心角變化與作用壓力之間的關(guān)系</p><p>　　彈簧管的設(shè)計計算 </p><p><b>　　毛坯外徑=15mm</b></p><p>　　材料：錫磷青銅 Qsn4-03</p>

15、<p>　　2.2彈簧管位移的計算</p><p><b>　　μ=0.3</b></p><p><b>　　E=Mpa</b></p><p><b>　　λ =</b></p><p>　　γ和γ'----彈簧管變形前、后的中心角</p>

16、<p>　　R----彈簧管中性層初始曲率半徑</p><p>　　h---- 管壁厚度</p><p>　　a 和 b ---橫截面中性層長軸半徑和短軸半徑</p><p>　　E 和μ----材料的彈性模量和泊松比</p><p>　　C1 和 C2----與 a/b 有關(guān)的系數(shù)，查表取之。</p><p&g

17、t;　　3.6375 0.453 0.121</p><p><b>　　位移切向分量λt</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　位移徑向（法向）分量λr</p><p><b>　　= </b></p><p>&

18、lt;b>　　自由端位移λ</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　位移與切向分量夾角 δ</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，彈簧管Φ=100mm,P=1MPa,查表得</p><p>　?。?66° R =52.8mm a = 10.18mm</p&

19、gt;<p>　　b =2.8mm h =0.8mm </p><p>　　經(jīng)計算，得 λ=4.16mm δ=10.74°</p><p>　　2.3曲柄滑塊機構(gòu)圖譜設(shè)計</p><p>　　2.3.1曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計的圖譜法</p><p><b>　　四桿機構(gòu)簡圖</b></

20、p><p>　　相對位移 X= 相對桿長 相對偏心量 </p><p>　　2.3.2理想線性傳動比</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　2.3.3曲柄滑塊機構(gòu)與初始位置選擇</p><p>　　2.3.4平均傳動比計算</p><p>　　2.3.

21、5曲柄滑塊機構(gòu)中各構(gòu)件長度</p><p><b>　　b= d=</b></p><p>　　2.3.6非線性度的計算</p><p>　　校驗非線性度。是否小于允許值，若超過則應(yīng)重新選取另外的曲線進行計算</p><p>　　式中--對應(yīng)某一角度時滑塊的實際位移量，可用公式計算</p><p&g

22、t;　　--對應(yīng)角度時滑塊的理論位移量，可用公式計算：</p><p>　　2.3.7非線性度計算軟件及程序</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p><b>　　clc;</b></p><p>　　clear all;</p><p>　　close

23、 all;</p><p>　　subplot(1,2,1);</p><p>　　Pi=3.1415926;</p><p>　　a=linspace(-Pi/3,Pi/3,1000);</p><p><b>　　e=1;</b></p><p><b>　　l=2;</b&g

24、t;</p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　i(k)=1/(cos(a(k))-(cos(a(k))-e)*sin(a(k))/sqrt(l*l-(cos(a(k))-e)*(cos(a(k))-e)));</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　pl

25、ot(a,i)</b></p><p><b>　　l=3;</b></p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　i(k)=1/(cos(a(k))-(cos(a(k))-e)*sin(a(k))/sqrt(l*l-(cos(a(k))-e)*(cos(a(k))-e)));</p><p&

26、gt;<b>　　end</b></p><p>　　hold on; </p><p><b>　　plot(a,i)</b></p><p><b>　　l=4;</b></p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　i(k

27、)=1/(cos(a(k))-(cos(a(k))-e)*sin(a(k))/sqrt(l*l-(cos(a(k))-e)*(cos(a(k))-e)));</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　hold on;</b></p><p><b>　　plot(a,i)</b

28、></p><p><b>　　l=5;</b></p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　i(k)=1/(cos(a(k))-(cos(a(k))-e)*sin(a(k))/sqrt(l*l-(cos(a(k))-e)*(cos(a(k))-e)));</p><p><b>　

29、　end</b></p><p><b>　　hold on;</b></p><p><b>　　plot(a,i)</b></p><p>　　title('e=1,l=2,3,4,5')</p><p>　　subplot(1,2,2)</p><

30、;p><b>　　e=2;</b></p><p><b>　　l=4;</b></p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　i(k)=1/(cos(a(k))-(cos(a(k))-e)*sin(a(k))/sqrt(l*l-(cos(a(k))-e)*(cos(a(k))-e)));<

31、/p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　hold on;</b></p><p><b>　　plot(a,i)</b></p><p><b>　　l=5;</b></p><p>　　for k=1:1

32、000</p><p>　　i(k)=1/(cos(a(k))-(cos(a(k))-e)*sin(a(k))/sqrt(l*l-(cos(a(k))-e)*(cos(a(k))-e)));</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　hold on;</b></p><p&

33、gt;<b>　　plot(a,i)</b></p><p><b>　　l=6;</b></p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　i(k)=1/(cos(a(k))-(cos(a(k))-e)*sin(a(k))/sqrt(l*l-(cos(a(k))-e)*(cos(a(k))-e)));&l

34、t;/p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　hold on;</b></p><p><b>　　plot(a,i)</b></p><p>　　title('e=2,l=4,5,6')</p><p><

35、b>　　e=1;</b></p><p><b>　　l=2;</b></p><p>　　i3=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e)));</p><p>　　i4=1/(cos(Pi/18)-(

36、cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e)));</p><p>　　i0=(max([i3,i4])+1)/2</p><p><b>　　e=1;</b></p><p><b>　　l=3;</b></p><p&

37、gt;　　i5=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e)));</p><p>　　i6=1/(cos(Pi/18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e)));</p><p&g

38、t;　　i1=(max([i5,i6])+1)/2</p><p><b>　　e=1;</b></p><p><b>　　l=4;</b></p><p>　　i7=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/

39、18)-e)));</p><p>　　i8=1/(cos(Pi/18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e)));</p><p>　　i2=(max([i7,i8])+1)/2</p><p>　　i9=Pi/(9*4.17)</p><p>　　

40、f0=(i0/i9)</p><p>　　f1=(i1/i9)</p><p>　　f2=(i2/i9)</p><p><b>　　b0=f0*2 </b></p><p><b>　　b1=f1*3</b></p><p><b>　　b2=f2*4</b

41、></p><p><b>　　d0=f0*1</b></p><p><b>　　d1=f1*1</b></p><p><b>　　d2=f2*1</b></p><p><b>　　figure;</b></p><p>

42、;　　subplot(1,2,1);</p><p>　　a=linspace(-Pi/18,Pi/18,1000);</p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　s1(k)=f0*(sin(a(k))+sin(Pi/18))-b0*(sqrt(1-((f0*cos(Pi/18)-d0)/b0)*((f0*cos(Pi/18)-d0)/b0))

43、-sqrt(1-((f0*cos(a(k))-d0)/b0)*((f0*cos(a(k))-d0)/b0)));</p><p>　　s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);</p><p>　　p(k)=abs(s1(k)-s2(k))/4.17*100;</p><p><b>　　end</b></p>

44、<p>　　subplot(1,2,1)</p><p>　　plot(a,s1)</p><p><b>　　hold on;</b></p><p>　　plot(a,s2)</p><p>　　subplot(1,2,2)</p><p><b>　　plot(a,p)

45、</b></p><p><b>　　figure;</b></p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　s1(k)=f1*(sin(a(k))+sin(Pi/18))-b1*(sqrt(1-((f1*cos(Pi/18)-d1)/b1)*((f1*cos(Pi/18)-d1)/b1))-sqrt(1-((f1

46、*cos(a(k))-d1)/b1)*((f1*cos(a(k))-d1)/b1)));</p><p>　　s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);</p><p>　　p(k)=abs(s1(k)-s2(k))/4.17*100;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　

47、subplot(1,2,1)</p><p>　　plot(a,s1)</p><p><b>　　hold on;</b></p><p>　　plot(a,s2)</p><p>　　subplot(1,2,2)</p><p><b>　　plot(a,p)</b>&l

48、t;/p><p><b>　　figure;</b></p><p>　　for k=1:1000</p><p>　　s1(k)=f2*(sin(a(k))+sin(Pi/18))-b2*(sqrt(1-((f2*cos(Pi/18)-d2)/b2)*((f2*cos(Pi/18)-d2)/b0))-sqrt(1-((f2*cos(a(k))-d

49、2)/b2)*((f2*cos(a(k))-d2)/b2)));</p><p>　　s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);</p><p>　　p(k)=abs(s1(k)-s2(k))/4.17*100;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　subplot(1,2,

50、1)</p><p>　　plot(a,s1)</p><p><b>　　hold on;</b></p><p>　　plot(a,s2)</p><p>　　subplot(1,2,2)</p><p><b>　　plot(a,p)</b></p>&l

51、t;p><b>　　結(jié)果如下：</b></p><p>　　比較可知三組數(shù)據(jù)都滿足條件，并且時的非線性度最小。</p><p>　　2.3.8作圖法確定曲柄滑塊機構(gòu)位置</p><p>　　做彈簧管端點的切線做魚夾角為的直線</p><p>　　以為圓心，以b為半徑，作圓弧</p><p>

52、　　作的平行線，兩平行線之間距離為d，再作距離為的平行線，與圓弧交于</p><p>　　在直線上，取點N，其中</p><p>　　過N點作的垂線，交于A。A點即為曲柄的固定點A</p><p>　　連(曲柄滑塊機構(gòu)的初始位置)</p><p>　　以A為圓心，以曲柄a為半徑。做圓弧與交于，連(曲柄滑塊機構(gòu)終點)。</p>&

53、lt;p><b>　　2.4齒輪機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　齒輪機構(gòu)：</b></p><p>　　取 m =0.5 Z1=20 i=12</p><p>　　Z2 = 240 OA=65mm</p><p>　　小齒輪分度圓直徑 d1=mZ1/2=10mm<

54、;/p><p>　　小齒輪的齒頂高 ha=ha*m=0.5mm</p><p>　　小齒輪的齒根高 hf=(hf*+c*)m=0.625mm</p><p>　　小齒輪全齒高 h= ha+ hf=1.125mm</p><p><b>　　小齒輪齒頂圓直徑 </b></p><p>　　da1=d

55、1+2ha=(z1+2ha*)m=11mm</p><p>　　齒根圓直徑 df1= d1-2hf=8.75mm</p><p>　　基圓直徑 db1= d1cosa=9.40mm</p><p>　　周節(jié) p=3.14m=1.57mm</p><p>　　齒厚 s=p/2=

56、0.785mm</p><p>　　中心距 a=m(z1+z2)/2=65</p><p>　　齒間距 e=p/2=0.785mm</p><p>　　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</p><p><b>　　扇形齒輪參數(shù)表</b></p><

57、p><b>　　附件說明</b></p><p>　　3.1游絲作用及選擇</p><p>　　3.2表盤位置及刻度分布</p><p>　　3.3限位銷作用及位置</p><p><b>　　系統(tǒng)誤差分析</b></p><p>　　2.5級表測量允許誤差為：在測量范

58、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pmax×2.5%。</p><p>　　即儀表允許誤差?為：</p><p>　　?＝1Mpa ×2.5% ＝0.025Mpa</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過

59、大約一周的課程設(shè)計，我學(xué)會了精密零件設(shè)計的一般方法與步驟，并且通過課程設(shè)計的實踐，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)了自己對精密機械設(shè)計的興趣。</p><p>　　在這四天的設(shè)計過程中，前兩天對數(shù)據(jù)參數(shù)進行運算設(shè)計，后兩天對設(shè)計報告進行撰寫以及設(shè)計圖紙的繪畫以及修改，在設(shè)計圖紙的繪畫過程中運用工程制圖的知識，結(jié)合工程實際，對彈簧管壓力表進行圖紙設(shè)計。</p>

60、<p>　　總之，在此次課程設(shè)計中，我受益匪淺。</p><p>　　同時，在課設(shè)的過程中也得到了老師和同學(xué)的幫助與指導(dǎo)，為此感謝老師和同學(xué)們。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　白文普等《精密機械設(shè)計基礎(chǔ)》</p><p>　　聞巖、元家祥《精密設(shè)計及儀表</p&g