课程设计说明书 压力表

《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：

工业大学测控系

2018-01-03

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：

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。

压力表工作原理框图：

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。

(线性转换)

(线性传动)

(线性刻度)

(近似线性传动)

2.3国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：mm

φ

15

=

毛坯中径：mm

=

R50

壁厚：mm

=

h3.0

a

轴比：4

=

b

中心角：γ”=270°

材料：锡青铜（QSn4－0.3）

泊松比：3.0

μ

=

E=1.127×105MPa

如图所示：

相对杆长：4=λ 相对轴偏量：1=ε 转动围角： 18=p α 初始位置角：

9-=α

终止位置角： 9=k α

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：1521=i 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：mm 2 指针形状：楔杆形 指针末端宽度：mm 2 3.5 游丝的选择：

外径：mm D 18.51= 径：mm D 52

=

圈数：10=n 安装角度：2

min π

φ=

宽度比：6=η 摩擦系数：2.0=f

当量摩擦系数：314.0=v

f

4 参数的计算

4.1.1弹簧管外型参数的确定： 单位:（mm ）

4.1.2弹簧管末端位移的确定：

附：查表437.01=C 121.02

=C γ=250°

其结构简图如右图所示

中心距计算图：

)()2

2

2

cos αλ

αελ+---λa b ='

4.3 压力表原理误差分析S S k n n

αααα--=

⑺()()()

2

22

2cos cos sin sin 'εαλεαλαα-----+-=n n n a a a S