课程设计说明书-压力表.doc

课程设计说明书 压力表完整版

《精密机械设计基础课程设计》
设计说明书

设计题目：

设计人员：

班 级:

指导教师：

河北工业大学测控系
2021—01-03

目录
1 设计任务3
2 方案论证4
2。2原理分析4
2.3国内外典型仪表现状及发展趋势6
3 参数选择6
3.1弹簧管6
3.2曲柄滑块机构7
3。3齿轮传动参数的选择7
3.4 标尺指针参数选择7
3。5 游丝的选择7
4 参数的计算7
4。1 弹簧管有关参数的确定。8
4.2 曲柄滑块机构参数的确定9
4。4 游丝应力校核11
4.5 游丝各系数最后确定13
4.6 总体方案设计13
5 标准化统计14
6 所绘制零件结构参数设计说明14
6.1 按仪表特性的要求确定零件尺寸14
6。2按标准化规范确定零件尺寸14
6。3由材料规格确定15
6。4由空间结构确定15
6。5类比15
7 工作总结15
8 公式来源17
参考资料17

1 设计任务
设计一用于测压力的弹簧管压力表，其要求如下:

(1）
测量范围：
0～0.16MPa
（2)
外部尺寸：

外径：
<150mm

高度:
<50mm

接头尺寸:
M20×1。5
（3)
标尺特性:

等分度：
6.75°

标度角：
270°

分度值:
0。004MPa

分度数：
40
(4）
精度：
1.5级
（5）
测量误差：
δ=0.004MPa(20±5）℃

2 方案论证
2.1 结构概述
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:
灵敏部分（弹簧管)
传动放大部分(曲柄滑块、齿轮机构)
示数部分（指针、刻度盘）
辅助部分(支承、轴、游丝）
2.1.1灵敏元件：将不便测量的物理量转换成易于直接比较的物理量，本设计将弹簧管作为灵敏元件，将不易于比较的压力转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．目的在于传递或放大位移，改变位移性质和得到等分刻度,并且应具有一定的补偿特性，同时仪表有较好的线性特性．
2。1.3示数装置：其作用是在接受传动放大机构的位移后，指示出待测量的数值．本设计采用指针指示标尺刻度．
2。2原理分析
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.
O
灵敏部分-弹簧管
p
传动放大-曲柄滑块机构
传动放大-齿轮传动

压力表工作原理框图：
弹簧管
齿轮传动
标尺示数
p
s
a
(线性转换)
(线性传动)
(线性刻度)
曲柄滑块机构
j
(近似线性传动)
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。
2。3国内外典型仪表现状及发展趋势
我国仪器仪表产业正在迎来高速发展的黄金时期。尽管总体规模不大，但由于对经济增长特殊的拉动作用和倍增效应,发展仪器仪表早已被置于重要地位;而其广阔的市场前景,正吸引越来越多的资本涌入。仪器仪表行业属技术密集型产业,知识产权的重要性不言而喻。长久以来,我国仪器仪表在中高端的创新能力一直差强人意，常常受制于国外专利.在中国市场必然更深更广地向国际开放的情况下,有关“自主知识产权”的呼声日益高涨.

3 参数选择
3.1弹簧管：
毛坯外径：　　　　
毛坯中径：　　　　　　
壁厚：　　　　　　　
轴比：　　　　　　　　
中心角： γ”=270°
材料:　　　　　　　　锡青铜（QSn4－0.3）
泊松比：
E=1。127×105MPa
如图所示：
h
2a
2b
F＝15mm
h

3。2曲柄滑块机构:
相对杆长：　　　　　 相对轴偏量:
转动范围角：
初始位置角：　　 终止位置角:
3。3齿轮传动参数的选择：
模数：m=0。3　　　　　　　小齿轮齿数：20
传动比：
3.4 标尺指针参数选择：
分度尺寸:　　　　 短标线长度：5mm
长标线长度：10mm　　　 　指针与短标线重合长度：
指针形状:楔杆形　　　　 指针末端宽度：
3.5 游丝的选择：
外径：　　　　　　　内径：
圈数：　　　　　　　　　安装角度:
宽度比：　　　　　　　　 摩擦系数：
当量摩擦系数：
4 参数的计算
4.1 弹簧管有关参数的确定.
4.1。1弹簧管外型参数的确定: 单位：(mm）
项目
公式依据
计算结果

5.000
短轴中径

5.000
长轴中径

20.000
短轴

5.300
长轴

20.300
4.1。2弹簧管末端位移的确定：
项目
公式依据
计算结果

⑴
0。012
径向位移
⑵
0。805
切向位移
⑶
3。182
总位移Ｓ
⑷
3。282
位移方向角
⑸
14。197°
附：查表γ=250°
4。2 曲柄滑块机构参数的确定
其结构简图如右图所示

中心距计算图：c
c’
O’
s
st
B
滑道
O

项目
公式依据
计算结果
曲柄长度

10。486mm
连杆初算值

41。944mm
偏移距

10.486mm
连杆初始位置与滑块运动夹角

81.176º

41.645mm

61.219°
理论中心距

41.2143mm
实际中心距
⑹
48。000mm

51。881°
修正后

42.92mm
修正后

43.266mm
扇形角

27.5º
∠BOD
∠BOD=+arccos（e/c)
84.859°
4.3 压力表原理误差分析
⑺

理想值
实际值
原理误差绝对值
原理误差相对值

4。4 游丝应力校核
项目
公式依据
计算结果

竖
直
放

水
平
放

(竖直，水平)

⑻

初定游丝长
⑼

初定游丝厚
⑽

初定游丝宽
⑾

最大应力
⑿

许用应力

结论：因为〈,因此各参数选择计算合理
4．5 游丝各系数最后确定
项目
公式依据
计算结果
游丝长度
⒀

游丝圈数
⒁

圈间距
⒂

游丝个数
⒃
个
4．6 总体方案设计
压力表是工业常用的测量气体压力的仪器，在工业生产中具有举足重轻的作用．在实际生产中对压力表的要求非常严格，要求有足够的精度，灵敏度,并要求安全可靠．同时根据不同的工作任务和条件,对压力表提出特殊要求，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，易于加工和制造及适应性强等特点,经过以上设计和计算表明，该方案基本达到了设计要求,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，没有考虑它们对压力表的影响．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密度．
5 标准化统计
国标代号
零件名称
数量
材料
GB/T67-2000
开槽盘头螺钉M3
5
H62
GB/T68-2000
开槽沉头螺钉M3
2
H62
GB/T6170—2000
台螺母M5
1
HPb59-1
GB/T971—2000
平垫圈M3
5
H62
GB46
封铅
1
Pb-6
GB/T119.1—2000
圆柱销M3
1
35
标准件总数：
零件总数：
标准化率:
6 所绘制零件结构参数设计说明
6.1 按仪表特性的要求确定零件尺寸
如弹簧管2a、2b、h、γ、R
曲柄滑块机构a、b、e、、
齿轮i、z1、z2、m
6.2按标准化规范确定零件尺寸
（1） 标准尺寸（有关标准、规范）
如螺纹、锥度、倒角、直径、m
（2） 标准件(标准件越多，设计越好）
销钉、螺钉、螺母、垫圈、轴承；游丝也有标准但本设计里标准游丝不合适，需自行设计非标准游丝。
6.3由材料规格确定
如弹簧管的毛坯外圆（圆管材)，即查材料规格;（卡玻璃的）钢丝直径、外壳铁板厚度、夹板厚度，均需查手册,或参考样表。
6。4由空间结构确定
（1） 安排尺寸(轴向）
如中心轮安装指针的轴的长度,需按轴向安排尺寸确定，玻璃、上夹板、下夹板、壳……
（2） 零件结构尺寸
计算的是特性尺寸，具体零件结构尺寸自行设计。
（3） 足够的运动空间（平面)
如表盘螺钉不得妨碍指针运动；夹板柱不得妨碍扇形齿轮运动；曲柄滑块不得碰壳；机芯应能入壳等。
6.5类比
指针长度、刻度板刻线长度、扇形轮形状等;拆表时应多测量样表的尺寸为设计提供参考；参考教材中有关示数装置的内容。
7 工作总结
在近三周的课程设计中，我将机械零件与制图等课程有机结合起来,设计了一款弹簧管压力表，完成了草图一张，装配图一张，零件图两张，CAD装配图一张，手写说明书一份，电子版说明书一份。
从无到有，一丝一母都是独立查表,设计来完成,亲自感受着一个产品的设计过程.通过课程设计,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的设计方法和初步树立正确的设计思想.学会了在困难面前努力坚持下去，用耐心,用坚持,用对这门课、这件事的热爱去战胜困难，千方百计的构想出解决问题的办法。
虽然已经付出了很多努力，但是我知道由于我的设计经验不足，以及缺乏实际生产经验,所以我的设计可能还会有很多有待改进的地方，在今后的学习中我会注意弥补知识的空缺,对自己的设计进行不断修正，也衷心希望老师和同学们对本设计的不足之处进行批评指正.
三周的课程设计，不短也不长，和老师同学们朝夕相处的每一天中相互学习，讨论设计方案，也是本次课程设计中很大的收获.在此向为我提供帮助的老师和同学致谢！
学习仍在路上，课设教会我们的远不止课设本身，学以致用，于是我们可以更好地前行。

附表： 8 公式来源
公式代号
参考书名称
页数
⑴
《精密机械零件》

天津大学
庞振基　傅雄刚主编
P45 2-51
⑵
P46 2—52
⑶
P46 2—53
⑷
P46 2-54
⑸
P46 2-55
⑹
《精密机械设计》
庞振基　黄其圣主编
P222 　 8—94
⑺
P90 5-12
⑻
《仪表零件及机构》
P177 7-44
⑼

《精密机械设计》

庞振基　黄其圣主编
P347 13—22
⑽
P347 13—24
⑾
P347 13-25
⑿
P347 13—26
⒀
P346 13-21
⒁
P347 13—22
⒂
P348 13—27
⒃
P348 13-28
参考资料
[1］ 庞振基，黄其圣主编。精密机械设计基础［M］.出版地：…出版社，出版年：页码范围.