压力表课程设计课件2014.pdf

精密机械设计基础精密机械设计基础课程设计课程设计弹簧管压力表弹簧管压力表精密仪器与光电子工程学院精密仪器与光电子工程学院精密机械设计基础课程设计1.巩固、实践课堂讲过的知识巩固、实践课堂讲过的知识2.掌握正确的设计思想掌握正确的设计思想3.熟悉有关规范、标准、手册熟悉有关规范、标准、手册课程设计课程设计的的目的目的2精密机械设计基础课程设计机械产品设计的主要过程机械产品设计的主要过程31.接受设计任务2.拟定设计方案3.设计计算4.绘制装配图5.绘制零件图注意事项：注意事项：1 1、使用性能使用性能（功能功能、可靠性及精度要求可靠性及精度要求）2 2、工艺性工艺性（结构合理结构合理、简单简单，经济性经济性，外观要求外观要求）精密机械设计基础课程设计4弹簧管压力表的机械结构设计压力表：压力表：以弹性元件（弹簧管、膜片、膜盒及波纹以弹性元件（弹簧管、膜片、膜盒及波纹管等）为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪管等）为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表。表。压力表应用极为普遍，几乎遍及压力表应用极为普遍，几乎遍及所有的工业流程和科研领域。如所有的工业流程和科研领域。如热力管网、油气传输、供水供气热力管网、油气传输、供水供气系统、车辆维修保养厂店系统、车辆维修保养厂店.精密机械设计基础课程设计5弹簧管压力表的机械结构设计测量气体压力的仪表测量气体压力的仪表精密机械设计基础课程设计弹簧管弹簧管压力表压力表设计的技术要求设计的技术要求1.测量范围测量范围00.16Mpa2.外廓尺寸外廓尺寸外径外径150mm 高度高度55mm接口螺纹接口螺纹 M20 1.53.标尺标尺等分刻度（满程等分刻度（满程0.16Mpa）标度角标度角270、分度数、分度数80（格）、（格）、分度值（分度值（0.002Mpa）4.精度精度1.5级级27000.160.0026精密机械设计基础课程设计压力表测量允许误差压力表测量允许误差1.5级表级表：在测量范围内：在测量范围内任一压力处测量值与任一压力处测量值与标准值（标准表的示标准值（标准表的示值）之差小于满幅压值）之差小于满幅压力力pmax 1.5%。即仪表允许误差即仪表允许误差 为为 0.16Mpa 1.5%0.0024Mpa7精精 度度 p(Mpa)2700.160标准表示值标准表示值p=kk=0.16Mpa/270精密机械设计基础课程设计压力弹簧管压力弹簧管弹簧管截面形状弹簧管截面形状8弹簧弹簧管简介管简介精密机械设计基础课程设计9弹簧管弹簧管齿轮传动齿轮传动标尺示数标尺示数ps(线性转换)(线性传动)(线性刻度)曲柄滑块机构曲柄滑块机构(近似线性传动)压力表工作原理压力表工作原理Op传动放大传动放大-齿轮传动齿轮传动示数部分示数部分-指针、刻盘指针、刻盘灵敏部分灵敏部分-弹簧管弹簧管传动放大传动放大-曲柄滑块机构曲柄滑块机构精密机械设计基础课程设计1.灵敏部分灵敏部分（弹簧管）（弹簧管）2.传动放大部分传动放大部分（曲柄滑块机构、齿轮机构）（曲柄滑块机构、齿轮机构）3.示数部分示数部分（指针、刻度盘）（指针、刻度盘）4.辅助部分辅助部分（支承、轴、接触游丝等）（支承、轴、接触游丝等）10压力表的组成压力表的组成O精密机械设计基础课程设计 p(Mpa)2700.160压力表示值压力表示值标准表示值标准表示值测测量量允允许许误误差差11 合格合格:压力表示值曲线全部在两条平行虚线内。压力表示值曲线全部在两条平行虚线内。线性误差调整线性误差调整:0:00.16Mpa0.16Mpa满刻度精度调整。满刻度精度调整。非线性误差调整非线性误差调整:中间部分不均匀调整。中间部分不均匀调整。p=kk=0.16Mpa/270调整环节调整环节压力表压力表的调整的调整精密机械设计基础课程设计测量环节参数的选择和计算测量环节参数的选择和计算12压力表主要设计计算内容压力表主要设计计算内容1 1、弹簧管：结构参数计算、末端位移计算、弹簧管：结构参数计算、末端位移计算2 2、曲柄滑块机构：结构参数计算曲柄滑块机构：结构参数计算3 3、齿轮传动机构：结构参数计算齿轮传动机构：结构参数计算4 4、原理误差计算、原理误差计算游丝的参数选择和计算游丝的参数选择和计算零件尺寸的确定零件尺寸的确定精密机械设计基础课程设计1.末端位移计算末端位移计算 sf(p)=f(p)22212222411R cbpEaR hbh ca弹簧管弹簧管13s=f()222232222122224(sin)(1 cos)11(sin)(1 cos)trsssRR cbpEaR hbh ca精密机械设计基础课程设计2.弹簧管参数选择与计算弹簧管参数选择与计算1）按照现有的产品规格，选定尺寸参数如下的弹簧管：）按照现有的产品规格，选定尺寸参数如下的弹簧管：毛坯外径毛坯外径 15mm中中径径R50mm壁壁厚厚h0.3mm中中 心心 角角 265（参考）（参考）材材料料锡磷青铜锡磷青铜Qsn4-0.3E1.127 105Mpa 0.3”弹簧管弹簧管14精密机械设计基础课程设计2.弹簧管参数选择与计算弹簧管参数选择与计算2）弹簧管截面与轴比）弹簧管截面与轴比 a/b选用扁圆形弹簧管，选用扁圆形弹簧管，a=？b=？a/b，灵敏度，灵敏度 ，但，但pj，提示：提示：圆形毛坯压扁后中性层尺寸不变。圆形毛坯压扁后中性层尺寸不变。3）安全系数）安全系数 npj：比例极限压力：比例极限压力pg：工作压力（：工作压力（pj）/jgppn 15mmhh2a2b弹簧管弹簧管15精密机械设计基础课程设计曲柄滑块机构曲柄滑块机构加压后，弹簧管自由端位移加压后，弹簧管自由端位移s，带动曲柄，带动曲柄转过角度转过角度 g曲柄滑块机构曲柄滑块机构ODe+0 0yx Bab Bs gD16精密机械设计基础课程设计OspB 0eDOEabBeDOabDBs g z 0曲柄滑块机构曲柄滑块机构17精密机械设计基础课程设计1.曲柄最大转角曲柄最大转角 g工作转角工作转角弹簧管末端弹簧管末端指针：两级传动指针：两级传动一级一级 曲柄滑块机构曲柄滑块机构二级二级 齿轮传动齿轮传动i总总=i齿齿 i曲曲=(270/g)(g/s)推荐推荐曲柄滑块机构曲柄滑块机构18曲柄滑块机构参数选择与计算曲柄滑块机构参数选择与计算i曲=d/ds=f(a,b,e,)i齿齿=13.5,g=20 i齿齿=15,g=18 22)(cossin)(coscos1ai精密机械设计基础课程设计2.确定确定 0、z(初始角、终止角初始角、终止角)z-0=g在在ia-曲线上找出极点对应的极角曲线上找出极点对应的极角 e，g以以 e对对称分布。称分布。ia变化小，工作过程非线性度减小。变化小，工作过程非线性度减小。0 e g/2 z e g/2对对=1、=4的曲线有的曲线有 e=0 0-g/2 z g/2 e ia=1 4O 0 z g1曲柄滑块机构曲柄滑块机构19精密机械设计基础课程设计3.计算曲柄长度计算曲柄长度 a4.计算连杆长度计算连杆长度 b(初算值初算值)5.计算偏距计算偏距 e2222(sinsin)(cos)(cos)oosa曲柄滑块机构曲柄滑块机构206.连杆初始位置与弹簧管末连杆初始位置与弹簧管末端位移端位移s夹角夹角 bsin=e-acos z精密机械设计基础课程设计齿轮传动机构齿轮传动机构1.初定齿轮中心距初定齿轮中心距A(根据曲柄滑块机构参数计算根据曲柄滑块机构参数计算)BOseDAEab 0tAO滑道R cc212.选定标准中心距选定标准中心距A（i21=i齿齿）适当选择适当选择z2、m，使，使A尽可尽可能靠近初定值能靠近初定值A注意：注意：齿数为整数齿数为整数3.计算齿轮参数计算齿轮参数 da、d、df4.修正连杆长度修正连杆长度 b5.扇形齿轮扇形角扇形齿轮扇形角2211221(1)/2Amzizz i精密机械设计基础课程设计原理误差原理误差压力表压力表弹簧管末端位移与指针转角应为线性关系。由弹簧管末端位移与指针转角应为线性关系。由于在测量环节中采用了曲柄滑块机构，使转角与位移于在测量环节中采用了曲柄滑块机构，使转角与位移存在非线性误差，即为原理误差，应加以控制。存在非线性误差，即为原理误差，应加以控制。对应曲柄转角的理想位移对应曲柄转角的理想位移对应曲柄转角的实际位移对应曲柄转角的实际位移原理误差原理误差1为合格为合格0nngss222200(sinsin)(cos)(cos)nnnsaaamax100%nnsss 22精密机械设计基础课程设计游丝的参数选择与计算游丝的参数选择与计算压力表中的游丝为接触游丝，其作用是消除空回，压力表中的游丝为接触游丝，其作用是消除空回，使齿轮始终保持单面接触。使齿轮始终保持单面接触。由于由于齿轮轴存在摩擦力矩，所以在游丝安装时应齿轮轴存在摩擦力矩，所以在游丝安装时应给予一定的预紧力矩，使指针在零位时给予一定的预紧力矩，使指针在零位时，在该最小在该最小安安23装力矩装力矩下，也能驱动传动链使下，也能驱动传动链使齿轮保持单面接触，即使小齿齿轮保持单面接触，即使小齿轮跟随扇形齿轮（无论正转、轮跟随扇形齿轮（无论正转、反转）消除空回误差。反转）消除空回误差。精密机械设计基础课程设计游丝参数选择游丝参数选择1）工作角度工作角度最小工作转角最小工作转角 min=/2Mmin最大工作转角最大工作转角 max=2 2）工作圈数工作圈数2 n=1014;2 n=510 推荐推荐n=8103）宽厚比宽厚比u=b/h接触游丝接触游丝 u=48，推荐，推荐 u=64）外径外径D1由空间结构定；由空间结构定；内径内径D2由轴定。由轴定。5）材材料料锡青铜锡青铜QSn4-3E=1.2 105Mpa强度极限强度极限 b=600MpaD1D224游丝的参数选择与计算游丝的参数选择与计算精密机械设计基础课程设计游丝几何尺寸计算游丝几何尺寸计算1）初定长度）初定长度2）厚度）厚度3）宽度）宽度4）校核应力）校核应力一般情况下能满足要求，否则可改变宽厚比一般情况下能满足要求，否则可改变宽厚比 u。5）最后确定最后确定L、n、a(圈圈间距）间距）122DDLnmin4min12LMhE bu h2max2minmin14MMMMmaxmax26bMb hD1D225游丝的参数选择与计算游丝的参数选择与计算3minmin12EbhLM122()LnDD122DDan精密机械设计基础课程设计零件尺寸的确定零件尺寸的确定1.按仪表特性的要求确定零件尺寸按仪表特性的要求确定零件尺寸如如 弹簧管弹簧管2a、2b、h、R曲柄滑块机构曲柄滑块机构a、b、e、0、z齿轮齿轮i、z1、z2、m2.按标准化规范确定零件尺寸按标准化规范确定零件尺寸1）标准尺寸（有关标准、规范）标准尺寸（有关标准、规范）如螺纹、锥度、倒角、直径、如螺纹、锥度、倒角直径、m2）标准件（标准件越多，设计越好）标准件（标准件越多，设计越好）销钉、螺钉、螺母、垫圈、轴承；游丝亦有标准，但本销钉、螺钉、螺母、垫圈、轴承；游丝亦有标准，但本设计里标准游丝不合适，需自行设计非标准游丝。设计里标准游丝不合适，需自行设计非标准游丝。26精密机械设计基础课程设计3.由材料规格确定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，或参考样机。手册，或参考样机。4.由空间结构确定由空间结构确定1）安排尺寸（轴向）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定，玻璃上夹板下夹板壳2）零件结构尺寸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。计算的是特性尺寸，具体零件结构尺寸自行设计。零件尺寸的确定零件尺寸的确定27精密机械设计基础课程设计4.由空间结构确定（续）由空间结构确定（续）3）足够的运动空间（平面）足够的运动空间（平面）如表盘螺钉不得妨碍指针运动；夹板柱不得妨碍运如表盘螺钉不得妨碍指针运动；夹板柱不得妨碍运动件；曲柄滑块机构不得碰壳；机芯应能入壳等。动件；曲柄滑块机构不得碰壳；机芯应能入壳等。5.类比类比指针长度、刻度盘刻线长度、扇形轮形状等；拆表指针长度、刻度盘刻线长度、扇形轮形状等；拆表时应多测量样机的尺寸为设计提供参考；参考教材中时应多测量样机的尺寸为设计提供参考；参考教材中有关示数装置的内容。有关示数装置的内容。零件尺寸的确定零件尺寸的确定28精密机械设计基础课程设计课程设计课程设计报告提交结果报告提交结果1.设计说明书（要求手写，含设计问题答案）设计说明书（要求手写，含设计问题答案）设计说明书是一种专门为技术审查部门编写的技术文件，它主要反映设计说明书是一种专门为技术审查部门编写的技术文件，它主要反映技术特点、计算依据、计算过程及结果。技术特点、计算依据、计算过程及结果。2.两张有相互配合关系的机械零件的零件图（两张有相互配合关系的机械零件的零件图（Autocad、Pro/E、CAXA等绘图工具均可）等绘图工具均可）3.电子版装配模型（电子版装配模型（Pro/E）提交提交格式：每组提交一个文件夹（三人一组），需包含全部存档文件格式：每组提交一个文件夹（三人一组），需包含全部存档文件；文件夹命名规则为文件夹命名规则为：学学号号1_1_姓名姓名1_1_学号学号2_2_姓名姓名2_2_学号学号3_3_姓名姓名3 34.每组一个档案袋，袋封面上注明班级姓名学每组一个档案袋，袋封面上注明班级姓名学号号，内含设计说明书和两，内含设计说明书和两张打印的零件图。其中设计说明书的张打印的零件图。其中设计说明书的标准标准封面、标准封面、标准CAD图框请到天图框请到天津大学办公网“精密机械设计基础课程”论坛下载津大学办公网“精密机械设计基础课程”论坛下载。注：压力表的结构、计算应与设计说明书、零件图纸相一致。注：压力表的结构、计算应与设计说明书、零件图纸相一致。29以组为单位以组为单位精密机械设计基础课程设计设计说明书的内容设计说明书的内容1.1.设计任务概述设计任务概述课程设计目的、任务、技术指标课程设计目的、任务、技术指标2.2.压力表概述压力表概述用途、工作原理、组成框图用途、工作原理、组成框图3.3.参数选择计算参数选择计算弹簧管、曲柄滑块机构、齿轮、游丝、度盘弹簧管、曲柄滑块机构、齿轮、游丝、度盘4.4.标准化统计标准化统计压力表零件列表（名称、数量），统计其中标准件的压力表零件列表（名称、数量），统计其中标准件的数量和所占比例。数量和所占比例。5.5.所绘制零件结构参数设计说明所绘制零件结构参数设计说明对所绘制零件结构尺寸、公差配合、表面质量、材料对所绘制零件结构尺寸、公差配合、表面质量、材料选择以及相关零件之间的空间关系进行解释说明选择以及相关零件之间的空间关系进行解释说明。6.6.小结小结收获收获30以组为单位以组为单位精密机械设计基础课程设计1 1、实验室提供弹簧管压力表，可进行拆卸，观察结构、进行、实验室提供弹簧管压力表，可进行拆卸，观察结构、进行测绘。测绘。每组分发：每组分发：压力表、游标卡尺、钢板尺、大螺丝刀、小螺压力表、游标卡尺、钢板尺、大螺丝刀、小螺丝刀、收纳盒各一个丝刀、收纳盒各一个。拆卸的零件无论大小，收纳入盒管。拆卸的零件无论大小，收纳入盒管理理。2 2、拆表时注意：、拆表时注意：小组装（组件）、定位面，哪些是永久安装，小组装（组件）、定位面，哪些是永久安装，哪些是可拆结构，非线性调整、满刻度调整环节哪些是可拆结构，非线性调整、满刻度调整环节3 3、拆装时，要爱护压力表和工具，勿损坏和丢失。拆装时，要爱护压力表和工具，勿损坏和丢失。游标卡尺：勿摔、保护刀口、勿丢失锁紧螺钉游标卡尺：勿摔、保护刀口、勿丢失锁紧螺钉交流论坛交流论坛：天大办公网本科教学天大办公网本科教学精密机械设计基础精密机械设计基础讨论组讨论组31精密机械设计基础课程设计32每天每天能为世界做一件微不足道的小事，就是我一天最重要最美好的事情了。尽管这个世界破洞能为世界做一件微不足道的小事，就是我一天最重要最美好的事情了。尽管这个世界破洞百出，但真的不用担心唷。每个破洞都会找到一个补洞的人，但是，如果我们轻易放弃我们该做的百出，但真的不用担心唷。每个破洞都会找到一个补洞的人，但是，如果我们轻易放弃我们该做的，世界同样也会放弃我们，最后，连角落都不给我们躲藏了。，世界同样也会放弃我们，最后，连角落都不给我们躲藏了。几米几米躲进世界的角落躲进世界的角落