壓力表設(shè)計(jì)說(shuō)明書

目錄 主要結(jié)果:TOC\o"1-5"\h\z1?弓1言 2\o"CurrentDocument"課程設(shè)計(jì)的目的 2\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù) 2設(shè)計(jì)要求 3.正文 4設(shè)計(jì)方案 4標(biāo)尺指針 4齒輪傳動(dòng) 4齒輪滑塊結(jié)構(gòu) 4彈簧管 4游絲 4\o"CurrentDocument"測(cè)量計(jì)算 4彈簧管 5彈簧管的強(qiáng)度校驗(yàn) 8齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 9曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 10大小齒輪的設(shè)計(jì) 12表盤的設(shè)計(jì) 14指針的設(shè)計(jì) 14軸承的設(shè)計(jì) 15游絲的設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"儀表非線性設(shè)計(jì)誤差計(jì)算 18\o"CurrentDocument".結(jié)論 20\o"CurrentDocument"4參考文獻(xiàn) 215附錄… 21word文檔可自由復(fù)制編輯.引言課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是《儀表機(jī)構(gòu)零件》課程設(shè)計(jì)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決一個(gè)簡(jiǎn)單工程問(wèn)題的的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：(1)培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立分析、解決工程問(wèn)題的能力；⑵掌握機(jī)械工程設(shè)計(jì)的一般方法及過(guò)程；⑶訓(xùn)練機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能，包括正確使用有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)資料及設(shè)計(jì)手冊(cè)；正確進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等等。設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)普通型彈簧壓力表，其技術(shù)要求為:測(cè)量下限為0，測(cè)量上限為6,單位為MPa(10kgf/cm2)(2)精度等級(jí) 1.5級(jí)(3)外形尺寸圖1.1外形尺寸word文檔可自由復(fù)制編輯

接頭位置為徑向；表殼無(wú)邊；表殼公稱直徑D=100mm；H<60mm，B<100mm，a<25mm,d=M20x1.5，s=17o_028，L=20土0.52，h=5土0.30，4=6_0.30（4）標(biāo)尺特性等分分度；標(biāo)度角：270°；最小分度值為0.1MPa（x10kgf/cm2）表1.110.401測(cè)量上限值0.060.10.160.250.40.6最小分度值0.0010.0020.0050.0050.010.01測(cè)量上限值2.546101625最小分度值0.050.10.10.20.50.51.3設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)裝配圖1張（1#圖紙，594x841）（2）設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份2.正文設(shè)計(jì)方案（機(jī)構(gòu)圖）標(biāo)尺指針標(biāo)度角、分度角、分度尺寸、標(biāo)線尺寸、指針形狀和剖面、指針與標(biāo)線的重合長(zhǎng)度；指針與小齒輪軸的連接結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)word文檔可自由復(fù)制編輯中心距、模數(shù)、小齒輪齒數(shù)，大齒輪的扇形角，齒輪付的初始嚙合位置，小齒輪軸的結(jié)構(gòu)，扇形齒輪的結(jié)構(gòu)。齒輪滑塊結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)；曲柄長(zhǎng)度調(diào)節(jié)范圍；連桿長(zhǎng)度；彈簧管自由端的結(jié)構(gòu)；機(jī)構(gòu)初始位置的調(diào)節(jié)范圍。彈簧管彈簧管的中心角，中心曲率半徑，剖面形狀及長(zhǎng)軸、短軸半徑。固定端及自由端的結(jié)構(gòu)。游絲外徑、內(nèi)徑、剖面厚度及寬度、圈數(shù)及內(nèi)外端連接方法。全面了解儀表各零件的功用、結(jié)構(gòu)及互相之間的連接方法。2.2測(cè)量計(jì)算原始設(shè)定參數(shù)：見(jiàn)表2.1表2.1原始設(shè)定參數(shù)毛外徑d壁厚h簧管內(nèi)徑Di截面短軸2B量程上限p15mm1.35mm64mm5.8mm6mp彈性模量E純中心角Y自由端長(zhǎng)f分度數(shù)N機(jī)構(gòu)組數(shù)n113000pa2105.46020泊松系數(shù)go自由端角g0.3215°表2.2基本尺寸表長(zhǎng)半軸a短半軸b壁厚h參數(shù)X系數(shù)a系數(shù)P純中心角Y9.45072.2251.350.5280.430.122210°word文檔可自由復(fù)制編輯

簧管中徑R自由端長(zhǎng)f自由端角go管端位移Smax自由位移S'max連桿長(zhǎng)l曲柄長(zhǎng)r34.95.415°3.12453.20942.2617.5466偏距e角度差△q傳動(dòng)角Q。滑塊夾角0。連桿夾角6初始角a。工作轉(zhuǎn)角^a30.187-32.374.36°37.4°30.99°53°20°中心距a。中心距離^a。大輪齒數(shù)Z2小輪齒數(shù)Z1理論速比ig速比誤差5ig模數(shù)m14.8340.01412301713.52900.002180.122.2.1彈簧管根據(jù)彈簧管的簡(jiǎn)單工作原理，彈簧管的一端封閉，另一端連接進(jìn)液管。當(dāng)液體流入彈簧管時(shí)，由于壓力的作用使得彈簧管產(chǎn)生形變，以指示儀表盤產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果。彈簧管的自由端鉸銷中心B的最大位移為Smax彈簧自由端A的最大位移為Smax。它們之間的關(guān)系是：word文檔可自由復(fù)制編輯\\\\\\\WY(y-siny)Y(y-siny)+(1-cosy)2，S=S

maxmax一""叫2+[1-cosy+fxyxcos012TOC\o"1-5"\h\zR)I R)(2.1)根據(jù)橢圓的性質(zhì)，2x(2A—2B)+3.1416x(2B—h)=3.1416x(d—h) (2.2)外長(zhǎng)軸半徑A=(d-2B)x3.146/4+B=(15-2x2.9)x3.146/4+2.9 (2.3)=10.1mm簧管內(nèi)長(zhǎng)半軸a=A-h/2=10.1-1.35/2=9.45mm (2.4)簧管內(nèi)短半軸b=B-h/2=2.9-1.35/2=2.225mm (2.5)彈簧中徑 R=DJ2+B=2.9+64/2=34.9mm (2.6)X=RH/a2=34.9x1.35/9.45072=0.528 (2.7)word文檔可自由復(fù)制編輯

1—cosy+連桿夾角連桿夾角。'=tg-1 fxyxcos日f(shuō)xyxsin日5.4x3.6652xcos15。1—cos210o— fxyxcos日f(shuō)xyxsin日5.4x3.6652xcos15。1—cos210o— =tg—1 2100—sin2100—34.95.4x3.6652xsin15。34.9=30.99。(2.8)彈簧管中心角相對(duì)變化量Ay .1—u2 R2——=p* * yEb*h(b2)*卜—晟J*,1—0.322 34.92 八=6x x x(1—1130002.225x1.350.432.22529.452(2.9)x 0.122+0.5282:0.01959自由端鉸銷中心8最大位移Smax-Smax-xRx、；'(y—siny)2+(1—cosy)2”二0.01959y=0.01959x34.9x、,'(3.6652—sin210。”+(1—cos2100)2=3.1245mm自由端A最大位移自由端A最大位移(2.10)Smaf3.1245mm/ . fysin日 fycos日、(y—siny— )2+(1—cosy+— —)2R Rmaxmax、:'(y-siny)+(1-cosy)maxmax=3.1245x(3.6652—sin210?！?1—cos210=3.1245x(3.6652—sin210?！?1—cos210o+5.4x3.6652xsin1534.9o—)2+5.4x3.6652xcos1534.9o—)2《(3.6652—sin2100)2+(1—cos210?！?3.209mm（2.11）word文檔可自由復(fù)制編輯

2.2.2彈簧管的強(qiáng)度校驗(yàn)彈簧管壁的法向應(yīng)力。和切向應(yīng)力。按下式計(jì)算3P+X3P+X2S' =3.209mmmax式中Q和。需要從表中查出“十”對(duì)應(yīng)于彈簧管外壁，“一”對(duì)應(yīng)于彈簧管內(nèi)壁。最大當(dāng)量應(yīng)力od為o=O2+O2-oxo (2.14)d n tnt彈簧管的O 位置決定于彈簧管尺寸比例，有以下幾種情況dmax（1）當(dāng)a<2時(shí)，o 在短軸上；TOC\o"1-5"\h\zb dmax（2）當(dāng)2<a<4,X=RXh<0.4時(shí)，須按公式計(jì)算各點(diǎn)的b a2Od,做Od的分布圖，方能確定Odmax及其位置；（3）當(dāng)a>4,X=3>0,4時(shí)，強(qiáng)度危險(xiǎn)點(diǎn)出現(xiàn)在長(zhǎng)軸上。b a2當(dāng)u=0.3時(shí)，最大的當(dāng)量應(yīng)力od按下式計(jì)算：（2.15（2.15）P+X2Q要由查表得出。由于我們所選用的：a=9.45 b=2.225貝Ua=4.25，由此查表2.3，可知bQ=-0.575，并且強(qiáng)度危險(xiǎn)點(diǎn)出現(xiàn)在長(zhǎng)軸上。取u=0.3,則最大的當(dāng)量應(yīng)力o：d表2.3。值word文檔可自由復(fù)制編輯

a/b1.52345Q—0.446—0.494—0.547—0.575—0.593a/b678910Q—0.605—0.613—0.60—.0625—0.629334.92

=6x x9.452(1-V(1-V2.66X 0.122+0.5282二294.992.2252)9.452Jx0.575規(guī)定安全系數(shù)S二0p=2.15od則o=Sxod=2.15x294.99=634(2.16)根據(jù)所計(jì)算出的。=634我們選定QSn6.5?6.1硬材料作為p彈簧管的鑄造材料其材料比例極限為。=686P2.2.3齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參考文獻(xiàn)查找齒輪傳動(dòng)的速比選擇速比\=13.5計(jì)算出扇形齒輪工作轉(zhuǎn)角aw;(2.17)式中270°——二20°i13.5

god=294.99o=634選定小齒輪的齒數(shù)，在一般情況下為了避免跟切現(xiàn)象的發(fā)生，我們一般選用齒輪齒數(shù)大于17的齒輪，這里我們所選用的word文檔可自由復(fù)制編輯

小齒輪的齒數(shù)為20。, Z.一則，根據(jù)％=幺得gZ1Z2=iZ1=13.529X17=230 (2.18)根據(jù)所設(shè)計(jì)的壓力表表身的尺寸來(lái)進(jìn)一步設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪與扇行齒輪的中心距，初步設(shè)定其中心距為14.834則m=2a0=2X鳳834=0.12 (2.19)Z1+Z2 17+230在標(biāo)準(zhǔn)中選取齒輪模數(shù)m=0.12精算中心距a= Km(Z+Z)=1x0.12x(17+230)=14.82mm/2 1 2 2(2.20)扇形齒輪的扇形角。2按下式確定：。＞1=27°1=20。 (2.21)2i13.5所以取扇形角1=65.54。22.2.4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)由于彈簧管具有線性特征，齒輪傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)具有恒定的速比，只有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速比也是固定的，才能得到均勻分度標(biāo)尺。雖然曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速比是機(jī)構(gòu)尺寸和位移的函數(shù)，但是只要合理選擇各桿長(zhǎng)度和機(jī)構(gòu)出事位置及工作范圍，可得到近似于常數(shù)的速比。由相對(duì)連桿長(zhǎng)九=l/r=42.261/7.5466=5.6及相對(duì)偏距￡=e/r=30.187/7.5466=4.0差近似線性傳動(dòng)規(guī)律參數(shù)表可知a=33。,a。=53。。曲柄長(zhǎng)a=20。a=14.82mm12=65.54。word文檔可自由復(fù)制編輯

r=S/[sina—sina -JX2一(cosa-s)2+J九2一(cosa -s)2]max 0 max 0 max 3.209 sin53o-sin33。一舟2-(cos530-4)2+J5.62-(cos330-4)2=7.5466mm連桿長(zhǎng)l=Xxr=5.6x7.5466=42.216mme=sxr=4x7.5466=30.187mm滑塊夾角o .e-rxcosa .30.187-7.5466xcos53°?,cp=arcsin o=arcsin =37.400 l 42.216傳動(dòng)角。0=900-a0+P0=900-530+37.40=74.40 (2.25)O,點(diǎn)橫坐標(biāo)X=R-fsinR-1sin(P+4')-rsin(4-P-4')=34.9-5.4xsin15。-420.216xsin(3740+30.99。) 小(2.26)-7.5466xsin(74.40-37.40-30.990)=-6.4870、點(diǎn)縱坐標(biāo)Y=fcosR+1cos(P+①')-rcos(W-P-①')=5.4xcos150+47.4xcos(37.40+30.990) (227)-7.5466cos(74.40-37.40-30.990) ^=13.367中心距00、a01=XX2+Y2=,(-6.487)2+13.3672=14.8361mm(2.28)r=7.5466mml=42.216mme=30.187mmp0=37.40。0=74.40X=-6.487mmY=13.367mmword文檔可自由復(fù)制編輯

Aa=|ao1—a02=14.834—14.8361|=0.0021mmAa=|ao1—a02=14.834—14.8361|=0.0021mm （2.29）在曲柄滑塊中所設(shè)計(jì)的a與齒輪機(jī)構(gòu)所設(shè)計(jì)的a大致相符誤差為0.0003%符合要求。圖2.2曲柄2.2.5大小齒輪的設(shè)計(jì)模數(shù)m=0.12壓力角a=20。Z齒數(shù)1Z2二17二230分度圓直徑d=mZ=0.12義17=2.04mmd2=mZ2=230*0.12=27.6mm齒頂圓高h(yuǎn)-h*xm-1x0.12=0.12mmaa齒根高h(yuǎn)-(h*+C*)m-(1+0.25)x0.12-0.15mmfa(正常齒h*-1模數(shù)m=0.12時(shí)C*-0.35)d-2.04mm1d-27.6mm2齒全高h(yuǎn)-h+hf=0.12+0.15-0.27mmh-0.12mmah=0.15mm齒頂圓直徑d=(Z+2h*)m=(17+2x1)x0.12-2.28mma1 1ad2=(Z2+2h*)m=(230+2x1)x0.12-27.84mmword文檔可自由復(fù)制編輯

齒根圓直徑d=(Z—2h*-2C*)m=(17—2xl—2x0.35)x0.12=1.716mmf1 1 ad=(Z-2h*-2C*)m=(230-2x1-2x0,35)x0.12=27.276mmf2 2 a基圓直徑d=dcosa=2.04xcos20。=1.9169mmd=dcosa=27.6xcos20°=25.935mm周節(jié)P=九m=3.1416x0.12=0.3769mm (2.37)齒厚c冗m3.14x0.12cyccl /ccc、S= = =0.1885mm (2.38)2 2齒間寬e=nm=3-4x0.12=0.1885mm (2.39)2 2中心距a=1(d+d)=1(2.04+27.6)=14.82mm (2.40)2122頂隙C=C*m=0.35x0.12=0.042mm (2.41)齒輪傳動(dòng)速比i0=270/Aa=270/20=13.5 (2.42)h=0.27mmd=2.28mmd=27.84mmdI=1.716mmd=27.276mmf2d=1.9169mmb1d=25.935mmb2P=0.3769mmS=0.1885mme=0.1885mma=14.82mmword文檔可自由復(fù)制編輯

誤差i-i13.529-13.55=3—以=? x100%=0.21%(2.43)C=0.042mmig ig013.52.2.6表盤的設(shè)計(jì)表盤旋轉(zhuǎn)度數(shù)為240。,最大量程為6MPa,最小分度值為0.1MPa,所以每一分度值所對(duì)應(yīng)的角度為3.5。。分度尺寸：- 3.50 , 、Al=9-r=——x兀x44=2.687mm （2.44）1800分度數(shù)：n=60 八一八 6分度值：AA=max min=一=0.1MPa （2.45）n 60知分度線長(zhǎng)度b可取為分度尺寸Al的2倍左右，即i0=13.55.=0.21%b=2Al=2x2.687長(zhǎng)分度線長(zhǎng)度c取分度線的寬度：當(dāng)a=0.1Al=0.26872.2.7指針的設(shè)計(jì)指針?biāo)x材料,B=5Xa=5X0.L=1.5Xb=1.5-.□巴=5.374mm為c^1.62b=1.62x5.374=8.705mm土氏10%時(shí)，平均讀數(shù)誤差最小，取Al為SQn6—3—32687=1.3435mmX5.374=8.061mm￡3clmm'v\f(2.46)(2.47)(2.48)(2.49)(2.50)Al=2.687mmAA=0.1MPabx5.374mmcx8.705mmB=1.3435mmL=8.061mmword文檔可自由復(fù)制編輯圖2.3指針2.2.8軸承的設(shè)計(jì)儀表工作時(shí)，其構(gòu)件有的轉(zhuǎn)動(dòng)，有的移動(dòng)，有的作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。為保持機(jī)構(gòu)作缺定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，各相臨機(jī)構(gòu)之間必須用支撐和導(dǎo)軌連接。本設(shè)計(jì)所選用的支撐為圓柱支撐。為了適應(yīng)壓強(qiáng)大、轉(zhuǎn)速高的場(chǎng)合，我們選取的有具備良好的減摩、耐摩性能好的QSN6—6—3軸承間隙是靠選擇適當(dāng)?shù)幕字崎g隙配合保證的。輕載、轉(zhuǎn)速高、精度較高的軸承一般選用H7。f7所選的青銅的摩擦系數(shù)為0.2,所選取小齒輪的重量為0.03N，大齒輪的重量為0.24N。選取軸承的軸徑的直徑dZ為4mm，軸承的直徑為2mm分析軸承的力矩情況：當(dāng)軸頸未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸頸與軸承在最低點(diǎn)接觸。軸承的支反力N與軸頸的徑向負(fù)荷Q相平衡。word文檔可自由復(fù)制編輯

當(dāng)軸徑受驅(qū)動(dòng)力作用后，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于接觸處有摩擦，軸徑沿軸承孔內(nèi)表面滾至點(diǎn)偏離最低點(diǎn)的其他位置。這時(shí)，該點(diǎn)除作用有軸承的法向支反力N外，還有摩擦力F：F=f?N。式中f——摩擦系數(shù)。軸承的總支反力R為：R=、加2+F2=NJ1+f2又根據(jù)軸頸離平衡條件有：Q=Rn=jQv11+f2軸承中的摩擦力矩Tm為：T=F?dz=f?N?dz=Qfdz (2.51)m2 2J1+f2 2因f2《1,故上式可簡(jiǎn)化為：T=f?Q-4N?mmm 2式中d 軸頸的直徑，mm。該式表明，軸承的摩擦力矩與摩擦系數(shù)、軸頸直徑和負(fù)荷成正比。.一… d 07綜上所述：Mf1=FQ1±=0.2X0.03X07=0.0021N?mm2 2d 07Mf2=FQ2dz=0.2X0.24X07=0.0168N?mm2 22.2.9游絲的設(shè)計(jì)游絲的功能是保持儀表傳動(dòng)系統(tǒng)單向接觸，消除齒輪。鉸銷消除產(chǎn)生的回差。游絲的最小彈性力矩Mmin能克服儀表傳動(dòng)系統(tǒng)的阻力、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。選擇材料為磷青銅E=110000MPa 。j600MPa選定游絲外徑D1=11mm,游絲內(nèi)徑D2=5mm,h=0.15mm,b=1mm,l=400mm,n=9.1一般取S=10~20是為了獲得穩(wěn)定的彈性和減小殘余變形，以提高word文檔可自由復(fù)制編輯

Mf2=0.0168N,mmMf=0.003483N,mm儀表的精度。因此，本設(shè)計(jì)取S=20,Mf2=0.0168N,mmMf=0.003483N,mm由上面可知，Mf1=0.0021N-mmMf2=0.0168N?mmMf=叫+普 （2.52）=0.0021+0.0168=0.003483N?mm13.5x90%式中Mf一小齒輪上的當(dāng)量摩擦力矩，S—安全系數(shù)，i一齒輪傳動(dòng)的速比i=駕=幺，12 123Zn一齒輪傳動(dòng)的效率，Mf1、Mf2一小齒輪、大齒輪軸的摩擦力矩，根據(jù)齒輪軸部件的重量計(jì)算，在裝配草圖設(shè)計(jì)后進(jìn)行。游絲在工作時(shí)，內(nèi)端置于套環(huán)端面的槽中，然后沖鉚，使槽閉和夾緊游絲。游絲外部用圓錐銷將游絲外端楔緊在基體的空中，是可拆卸連接，允許改變游絲的長(zhǎng)度，以調(diào)節(jié)游絲的剛度。2.3儀表非線性設(shè)計(jì)誤差計(jì)算彈簧管壓力表標(biāo)尺為線形分度，彈簧管為線性特性，齒輪傳動(dòng)的速比是常數(shù)，但是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的理論特性a=aQ）是超越函數(shù)，這必然造成儀表設(shè)計(jì)原理上的非線性誤差。應(yīng)按標(biāo)尺分度尺寸逐點(diǎn)計(jì)算其非線性誤差，其值應(yīng)不超過(guò)儀表精度允許值的三分之一。第j個(gè)分度的非線性誤差按下式計(jì)算：8=d0—ia-a：=a—a：小。％ （2.53）J n-Aa a3式中，Aa一一曲柄對(duì)應(yīng)于每1分度的線性轉(zhuǎn)角Aa=a0%nword文檔可自由復(fù)制編輯

(2.54)n——標(biāo)尺的分度數(shù)amax——曲柄最大位置角a0——曲柄初始位置角aj——對(duì)應(yīng)于S；=j-AS的曲柄實(shí)際位置角，按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移方程計(jì)算：a-sin-112一G2T2-H2+次_1土 (2,54)j 2r?e2+H2 HH=S'.+ql