精密仪器设计课程设计--弹簧管课设报告

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1、 - 1 - 精密机械设计基础课程设计 课程设计说明书 设计题目：弹簧管压力表 学院：机械学院 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 精密机械设计基础课程设计 - 2 - 目 录 1.设计任务3 2.方案论证4 3.参数选择6 4.参数计算.8 5.标准化统计14 6.设计总结.15 7.参考文献.16 精密机械设计基础课程设计 - 3 - 1、设计任务 设计一弹簧管压力表并绘制其装配图,其参数如下: 1.1 测量范围: 00.25Mpa； 1.2 外廓尺寸: 外径150mm； 高度55mm； 接口 M201.5 （普通螺纹、 外径 20、 螺距 1.5） ； 1.3 标尺特性: 等分刻度： 满

2、程 0.25Mpa； 标度角: 270； 分度数: 5.4； 分度值: 0.005Mpa； 1.4 精度： 1.5 级； 1.5 测量误差： 小于 1%； 精密机械设计基础课程设计 - 4 - 2、 方案论证 2.1 结构分析 弹簧管压力表由三部分组成:弹性敏感元件、传动放大机构、示数 装置。 2.1.1 灵敏元件（弹簧管） 将不便直接测量的物理量转换成易于直接比较的物理量。 本设 计将弹簧作为灵敏元件，将不易于测量的压力转换为易于测量的位 移。 2.1.2 传动放大机构（曲柄滑块、齿轮机构） 传动放传动放 大大-曲柄曲柄 滑块机滑块机 灵敏部分灵敏部分-弹簧管弹簧管 O 传动放大传动放大-齿

3、轮传动齿轮传动 p 图 2.1 弹簧管结构简图 精密机械设计基础课程设计 - 5 - 本设计由曲柄滑块机构和齿轮传动机构组成。其目的是为了传递 和放大位移量， 改变位移性质和等分刻度， 并且应具备一定的保补偿 性，同时保持线性对应关系。 2.1.3 示数装置（指针、刻度盘） 其作用是在接受传动放大机构的位移后， 指示出差相应的测量数 值。本设计中采用指针指示刻度盘刻度。 2.2 弹簧工作原理 其原理结构框图如下： 弹簧管是一个弯曲成弧形的空心管，其截面形状通常为椭圆或扁 形（本设计采用扁形） ，它的开口端焊在带孔接头中并固定在仪表基 座上，而封闭端为自由端，与传动机构相连。弹簧管就是在利用任意

4、 非圆形截面的管子在内压力作用下其截面将力图变为圆形， 从而引起 位移的原理制成的。压力表中，弹簧管自由端与连杆相连，而连杆又 与变形齿轮后端的曲柄及弹簧本身构成滑块机构， 该机构可将自由端 的直线位移转为曲柄的角位移，齿轮机构又将位移放大， 并由中心轴 带动指针，在标尺上显示出准确的压力示数。 弹簧管弹簧管 齿轮传动齿轮传动 标尺示数标尺示数 p s (线性转换线性转换) (线性传动线性传动) (线性刻度线性刻度) 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 (近似线性传动近似线性传动) 图 2.2 压力表工作原理框图 精密机械设计基础课程设计 - 6 - 3、 参数选择 3.1 弹簧管 毛坯外径 15mm；

5、 中径 R50mm； 壁厚 h0.3mm； 中 心 角 265 ； 材料 锡磷青铜 Qsn4-0.3； E=1.27105Mpa 泊松比 0.3 弹 簧 管 截 面 长 短 轴 比 a/b=3 3.2 曲柄滑块机构 连杆相对长度 =4 相对偏距 =1 转动范围角 g= 18 初始位置角 0= -9 终止位置角 k= +9 3.3 齿轮传动参数 15mm h h 2a 2b O o r R 精密机械设计基础课程设计 - 7 - 模数： m=0.25 小齿轮： Z1=26 扇形齿轮： Z2=390 传动比： i21=15 3.4 标尺、指针参数 分度尺寸： 3.375 短轴线长度： 5mm 长轴线长度： 10mm 指针与标线重合长度： 2mm 指针形状： 楔杆形 指针末端宽度： 2mm 3.5 游丝参数 外 径： D1=25mm 精密机械设计基础课程设计 - 8 - 内 径： D2=5mm 圈 数： n=10 安装角度： min=/2 max=2 宽度比： u=6 摩擦系数： f=0.2 当量摩擦系数： fv=0.314 精密机械设计基础课程设计 - 9 - 4、参数计算 4.1 弹簧管有关参数的确定 4.1.1 弹簧管外形参数 单位(mm) 项目 公式依据 计算结果 周长 S=(2a-2b-h)2+(2b+h)=(-h) 46.158 短轴中径 2b 5.05