弹簧管压力表课程设计说明书.ppt
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压力表课程设计
主要内容
压
力 1 压力表课程设计要求
表
课 程
2 压力表设计计算
设 计
1、压力表概述
2、测量环节参数的选择与计算
3、游丝设计
4、零件尺寸的确定
3 课程设计报告
4 其它
目的
1 压力表课程设计要求
压 力
巩固、实践课堂讲过的知识
表 课
本课程设计的内容（任务）：
程
设 计
压力表的结构设计
本次课程设计就是把学过的知识应用 到机械仪表的设计中，培养同学从整体上 分析问题、解决问题的能力。并进一步加 深对学过的知识的理解、巩固。
程
设 计
3.
测量范围 0～0.6Mpa 外廓尺寸
外径D=100mm 高度H≤60mm 接口M201.5（普通螺纹、外径20、螺距1.5）
标尺
等分刻度（满程0.6Mpa）
标度角270、最小分度值0.01Mpa
270
4. 精度
1.5级
0
0.16
压力表设计任务要求
压
力 表
设计说明书
1份
课
程 2.
装配图（3号图）
四、原理误差计算
原理
弹簧管
压
弹簧管在内压力的作用下，任意非圆截面的弹簧管的截
力
面将力图变为圆形。
表
课
程 从管子中截取中心角为d的
设 计
一小段。通入压力p后，管截 面力图变圆，中性层x－x以外
各层被拉伸（如efe’f’），
以内各层被压缩（如kik’i’）。
材料产生弹性恢复力矩，力图
恢复各层原来长度，从而迫使
计 和’－弹簧管变形前、后的中心角
R－弹簧管中性层初始曲率半径
0
h－管壁厚度
t
st s s r sr
a和b－横截面中性层长轴半径 和短轴半径
O R0
连杆方向
E和－材料的弹性模量和泊松比
C1和C2－与a/b有关的系数，查表取之
p
压 力 表
2）位st移切向分量' Rs(t sin)
课 程
3）位移径向（法向）分量sr
力
表 (线性转换) (近似线性传动) (线性传动) (线性刻度)
课
程
弹簧管的压力－位移是线性关系，但弹簧管本
设 计
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0～0.6Mpa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。
计 建议：
（结构中心角） ´´=265
另 插入接口10～15
自由端压扁4～6
则实际参加变形的中心角：
= ´´-10-5=250
弹簧管
压 力
4）弹簧管中径
R＝50mm
表 5）材料 锡磷青铜Qsn4-0.3
课
程
弹性模量 E＝1.127105Mpa
设
计
泊松比
＝0.3
曲柄滑块机构
压 力
加压后，弹簧管自由端位移s，带动曲柄
程 已知毛坯：
设
h
计
＝15mm，h＝0.3mm
选用扁圆形弹簧管，a=？b=？
a/b，灵敏度 ，但pj ， 建议a/b＝4
＝15mm
h
2b
提示：圆形毛坯压扁后
中性层尺寸不变；
2a
弹簧管
3）中心角
压 力 表
设 (sin)2(1cos)2
则 s 'R
课 有 s
程 设
通常取＝ 200～270。
e’
e
f’
x
f
k
k’
ix
i’
d d
截面产生旋转角d，使管子中 心角减小，曲率半径增大。若 管子一端固定，自由端便产生
O d -d
位移，直至弹性平衡为止。
O’
2. 末端位移计算
弹簧管
压 1）弹簧管中心角变化与作用压力之间的关系
力
表 课 程 设
'
p12
E
R2C1 bhC2Ra2h42
1ba22
目的
压
力 2.
掌握正确的设计思想。
表 课
通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械
程 产品设计，一般其主要过程为：
设
计 （接受）设计任务－（拟定）设计方案－设计计算
－绘制装配图－绘制零件图
设计过程中需注意以下内容：
1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求） 2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观
1张
设
计 3.
两张相关零件图 （3号或4号图） 1张
压力表概述
2 压力表设计计算
压
力 表
弹簧管压力表是一种用来测量流体压力
课 程
的仪表。
设 计
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）
压 力
工作原理
表
课
程
作为灵敏元件的弹簧管可以把气体压力转
毛坯外径 ＝15mm
设 中 径 R＝50mm
计
壁 厚 h＝0.3mm
´´
中 心 角 ´´＝265（参考）
材 料 锡磷青铜Qsn4-0.3
E＝1.127105Mpa
＝0.3
3. 弹簧管参数选择与计算
弹簧管
压 力 表
1）安全系数n j /g n
pj：比例极限压力 pg：工作压力（应小于pj）
课 2）弹簧管截面与轴比a/b
要求）
目的
压
力 3.
熟悉有关规范、标准、手册
表 课
设计中涉及到的零件材料、结构等，均
程 需按照有关标准选择；零件的尺寸、公差
设 计
等亦应符合相关标准；制图也要符合一定
的规范。因此在课程设计过程中要求同学
学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。
压 力 表 课 程 设 计
压力表设计的技术要求
压
力
表 课
设 计
sr
'
R(1cos)
4）自由端位移s
s st2 sr2
' R ( sin)2 (1cos)2
5）位移与切向分量夹角
arc tan sr
st
弹簧管
t
st s s r
0 sr
O R0
连杆方向
p
3. 弹簧管参数选择与计算
弹簧管
压
按照现有的弹簧产品规格，选定尺寸参数如
力 表
下的弹簧管：
课 程
设
计 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。
灵敏部分-弹簧管
传动放大-齿轮传动
压
力
表
传动放
课 程
大-曲柄
设
滑块机
计
O
构
p
压力表工作原理框图
p
s
压 弹簧管 曲柄滑块机构 齿轮传动 标尺示数
压 本次压力表课程设计的主要设计计算内容
力 表
1）弹簧管：结构设计计算、末端位移计算
课 2）曲柄滑块机构：结构设计计算
程
设 3）齿轮传动结构：结构参数计算
计
4）游丝：参数计算
压力表概述-end
测量环节参数的选择和计算
压
力 表
一、弹簧管设计计算
课 程
二、曲柄滑块机构设计计算
设 计
三、齿轮传动机构设计计算
表 转过角度g－曲柄滑块机构
课
程
设
计
y
－
0 +
b
B’
B
0
D a
g
D’ x
e
s
O
曲柄滑块机构
压
力
表百度文库
课
程
s
设
计
B
O’
b
e
B’
s
B b
O
eE a D 0
D’
g
0
O a
k
D
p
曲柄滑块机构
压 力
曲柄最大转角g－工作转角
主要内容
压
力 1 压力表课程设计要求
表
课 程
2 压力表设计计算
设 计
1、压力表概述
2、测量环节参数的选择与计算
3、游丝设计
4、零件尺寸的确定
3 课程设计报告
4 其它
目的
1 压力表课程设计要求
压 力
巩固、实践课堂讲过的知识
表 课
本课程设计的内容（任务）：
程
设 计
压力表的结构设计
本次课程设计就是把学过的知识应用 到机械仪表的设计中，培养同学从整体上 分析问题、解决问题的能力。并进一步加 深对学过的知识的理解、巩固。
程
设 计
3.
测量范围 0～0.6Mpa 外廓尺寸
外径D=100mm 高度H≤60mm 接口M201.5（普通螺纹、外径20、螺距1.5）
标尺
等分刻度（满程0.6Mpa）
标度角270、最小分度值0.01Mpa
270
4. 精度
1.5级
0
0.16
压力表设计任务要求
压
力 表
设计说明书
1份
课
程 2.
装配图（3号图）
四、原理误差计算
原理
弹簧管
压
弹簧管在内压力的作用下，任意非圆截面的弹簧管的截
力
面将力图变为圆形。
表
课
程 从管子中截取中心角为d的
设 计
一小段。通入压力p后，管截 面力图变圆，中性层x－x以外
各层被拉伸（如efe’f’），
以内各层被压缩（如kik’i’）。
材料产生弹性恢复力矩，力图
恢复各层原来长度，从而迫使
计 和’－弹簧管变形前、后的中心角
R－弹簧管中性层初始曲率半径
0
h－管壁厚度
t
st s s r sr
a和b－横截面中性层长轴半径 和短轴半径
O R0
连杆方向
E和－材料的弹性模量和泊松比
C1和C2－与a/b有关的系数，查表取之
p
压 力 表
2）位st移切向分量' Rs(t sin)
课 程
3）位移径向（法向）分量sr
力
表 (线性转换) (近似线性传动) (线性传动) (线性刻度)
课
程
弹簧管的压力－位移是线性关系，但弹簧管本
设 计
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0～0.6Mpa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。
计 建议：
（结构中心角） ´´=265
另 插入接口10～15
自由端压扁4～6
则实际参加变形的中心角：
= ´´-10-5=250
弹簧管
压 力
4）弹簧管中径
R＝50mm
表 5）材料 锡磷青铜Qsn4-0.3
课
程
弹性模量 E＝1.127105Mpa
设
计
泊松比
＝0.3
曲柄滑块机构
压 力
加压后，弹簧管自由端位移s，带动曲柄
程 已知毛坯：
设
h
计
＝15mm，h＝0.3mm
选用扁圆形弹簧管，a=？b=？
a/b，灵敏度 ，但pj ， 建议a/b＝4
＝15mm
h
2b
提示：圆形毛坯压扁后
中性层尺寸不变；
2a
弹簧管
3）中心角
压 力 表
设 (sin)2(1cos)2
则 s 'R
课 有 s
程 设
通常取＝ 200～270。
e’
e
f’
x
f
k
k’
ix
i’
d d
截面产生旋转角d，使管子中 心角减小，曲率半径增大。若 管子一端固定，自由端便产生
O d -d
位移，直至弹性平衡为止。
O’
2. 末端位移计算
弹簧管
压 1）弹簧管中心角变化与作用压力之间的关系
力
表 课 程 设
'
p12
E
R2C1 bhC2Ra2h42
1ba22
目的
压
力 2.
掌握正确的设计思想。
表 课
通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械
程 产品设计，一般其主要过程为：
设
计 （接受）设计任务－（拟定）设计方案－设计计算
－绘制装配图－绘制零件图
设计过程中需注意以下内容：
1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求） 2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观
1张
设
计 3.
两张相关零件图 （3号或4号图） 1张
压力表概述
2 压力表设计计算
压
力 表
弹簧管压力表是一种用来测量流体压力
课 程
的仪表。
设 计
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）
压 力
工作原理
表
课
程
作为灵敏元件的弹簧管可以把气体压力转
毛坯外径 ＝15mm
设 中 径 R＝50mm
计
壁 厚 h＝0.3mm
´´
中 心 角 ´´＝265（参考）
材 料 锡磷青铜Qsn4-0.3
E＝1.127105Mpa
＝0.3
3. 弹簧管参数选择与计算
弹簧管
压 力 表
1）安全系数n j /g n
pj：比例极限压力 pg：工作压力（应小于pj）
课 2）弹簧管截面与轴比a/b
要求）
目的
压
力 3.
熟悉有关规范、标准、手册
表 课
设计中涉及到的零件材料、结构等，均
程 需按照有关标准选择；零件的尺寸、公差
设 计
等亦应符合相关标准；制图也要符合一定
的规范。因此在课程设计过程中要求同学
学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。
压 力 表 课 程 设 计
压力表设计的技术要求
压
力
表 课
设 计
sr
'
R(1cos)
4）自由端位移s
s st2 sr2
' R ( sin)2 (1cos)2
5）位移与切向分量夹角
arc tan sr
st
弹簧管
t
st s s r
0 sr
O R0
连杆方向
p
3. 弹簧管参数选择与计算
弹簧管
压
按照现有的弹簧产品规格，选定尺寸参数如
力 表
下的弹簧管：
课 程
设
计 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。
灵敏部分-弹簧管
传动放大-齿轮传动
压
力
表
传动放
课 程
大-曲柄
设
滑块机
计
O
构
p
压力表工作原理框图
p
s
压 弹簧管 曲柄滑块机构 齿轮传动 标尺示数
压 本次压力表课程设计的主要设计计算内容
力 表
1）弹簧管：结构设计计算、末端位移计算
课 2）曲柄滑块机构：结构设计计算
程
设 3）齿轮传动结构：结构参数计算
计
4）游丝：参数计算
压力表概述-end
测量环节参数的选择和计算
压
力 表
一、弹簧管设计计算
课 程
二、曲柄滑块机构设计计算
设 计
三、齿轮传动机构设计计算
表 转过角度g－曲柄滑块机构
课
程
设
计
y
－
0 +
b
B’
B
0
D a
g
D’ x
e
s
O
曲柄滑块机构
压
力
表百度文库
课
程
s
设
计
B
O’
b
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B’
s
B b
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D’
g
0
O a
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p
曲柄滑块机构
压 力
曲柄最大转角g－工作转角