精密仪器课程设计

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1、燕山大学课程设计说明书设计及计算过程结果目录一、摘要…………………………………………2二、引言…………………………………………..3三、设计要求……………………………………...3四、工作原理………………………………………44.1弹簧管压力表的组成……………………….44.2弹簧压力表的工作原理…………………….5五、参数设计………………………………………55.1弹簧管的参数设计……………………………..55.1.1基本参数计算………………………………65.1.2,弹簧管末端位移计算……………………

2、…85.1.3C1C2的确定………………………………..85.2曲柄滑块机构的计算……………………………85.2.1理想传动比的确定………………………….85.2.2相对传动比的确定………………………..105.2.3曲柄滑块的杆长计算………………………….115.3非线性误差的计算…………………………………125.4齿轮参数设计……………………………………….15六、画图过程…………………………………………...16七、心得体会…………………………………………..17八、参考资料………………………

3、…………………..18共18页第23页燕山大学课程设计说明书设计及计算过程结果一、摘要本文设计了弹簧管压力表，计算了弹簧管、曲柄滑块、传动齿轮的各个基本参数，并合理的组装起来。弹簧管压力表是一种以弹簧管作为灵敏部分用来测量气体压力的仪表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。设计结构简单，具有一定的使用价值。关键词：弹簧管、曲柄滑块、齿轮、共18页第23页燕山大学课程设计说明书设

4、计及计算过程结果二、引言弹簧管是薄壁金属管，其横截面呈椭圆形、扁圆形或其他形状。最常用的弹簧管呈C型、螺线型、和螺旋型。弹簧管一端封口，为自由端，另一端开口，与机体固定。理论和实践都证明，管端位移量与管内、外压强的差值成正比。弹簧管是测量压力的敏感元件。由弹簧管可制成弹簧管压力表，它可用于测量液体和气体的压力，具有性能可靠、制造简单、成本低、精度高的特点，与膜式（膜片、膜盒）压力表、波纹管压力表相比，弹簧管压力表的测量压力较大，测量范围为0.1MPa到250MPa。一般弹簧管压力表按基本大小有1、1

5、.5、2.5三个精度等级，精密弹簧管压力表有0.25、0.4两个精度等级。共18页第23页三、设计要求1、测量范围：P=0~1.0MPa2、线性刻度：3、精度等级：2.5级4、表外形尺寸：左右5、工作环境：无震动，燕山大学课程设计说明书设计及计算过程结果共18页第23页四、工作原理4.1弹簧管压力表的组成弹簧管压力表是由弹簧管、曲柄滑块机构、齿轮传动机构、示数装置（指针和分度盘）及外壳等几部分组成。弹簧管1是仪表的敏感元件，常用的管截面形状有椭圆形和扁平形两种，弹簧管的一端焊在机座上，并通过管接头与

6、被测介质接通，另一端为自由端是封闭的，它与拉杆2的一端铰链连接，拉杆的另一端与扇形齿轮3连接，铰链中心到扇形齿轮传动中心的距离OA为曲柄的长度，游丝的内端和齿轮4（指指针）联结，它使所有传动件之间总是保持单面接触，以消除回差。机械简图如图1所示：图1燕山大学课程设计说明书设计及计算过程结果共18页第23页4.2弹簧压力表的工作原理弹簧管压力表可以把气体压力转变为末端的位移，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工作转角放大，带动指针偏转，从而致使压力的大小，将转角放大以便于

7、测量，可以提高测量精度，其工作原理框图如图2所示。(线性转换)(近线性转换)(线性传动)(线性刻度)图2弹簧管压力表原理框图共18页第23页五、参数设计制造和设计弹簧管压力表主要需要设计三个方面，即：弹簧管的参数设计，曲柄滑块机构的设计和齿轮传动的设计。5.1弹簧管的参数设计按照所给的三个不同参数的弹簧管，选择合适的弹簧管（根据弹簧管的直径大小，壁厚和所测压力范围选择），在这里我选择直径的弹簧管。如图3所示其中：毛坯尺寸：成型尺寸：燕山大学课程设计说明书设计及计算过程结果共18页第23页中心角：材料

8、：锡磷青铜Qsn4-0.3弹性模量：泊松比：5.1.1基本参数计算弹簧管的横截面在成型之前是图3圆形的，成型后可看做椭圆型（见图4、图5），根据成型前后毛坯外圆周长相等，可计算出毛坯成型后的长半轴。图4图5圆的周长公式：椭圆的周长公式：将代入上式可得a=10.185.1.2,弹簧管末端位移计算弹簧管的管壁厚度与管横截面短半轴之比h/b<0.7时，称为薄壁弹簧管。薄壁弹簧管中心角的变化与作用压力之间的关系，可用下式表示：a=10.18燕山大学课程设计说明书设计及计算过程