壓力表設(shè)計說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄 2.2.9游絲的設(shè)計.17015附錄.211引言1.1課程設(shè)計的目的 課程設(shè)計是儀表機(jī)構(gòu)零件課程設(shè)計的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合應(yīng)用所學(xué)知識來解決一個簡單工程問題的的實踐性環(huán)節(jié)。通過本課程設(shè)計達(dá)到以下目的：(1)培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立分析、解決工程問題的能力；(2)掌握機(jī)械工程設(shè)計的一般方法及過程；(3)訓(xùn)練機(jī)械設(shè)計的基本技能，包括正確使用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，設(shè)計資料及設(shè)計手冊；正確進(jìn)行設(shè)計計算、繪圖、編寫設(shè)計說明書等等。1.2設(shè)計任務(wù)設(shè)計普通型彈簧壓力表，其技術(shù)要求為：（1）測量范圍 測量下限為0，測量上限為6，單位為MPa()（2）精度

2、等級 1.5級（3）外形尺寸圖1.1 外形尺寸接頭位置為徑向；表殼無邊；表殼公稱直徑D=100mm；， （4）標(biāo)尺特性等分分度；標(biāo)度角：270°；最小分度值為0.1MPa表1.1測量上限值0.060.10.160.250.40.611.6最小分度值0.0010.0020.0050.0050.010.010.020.05測量上限值2.5461016254060最小分度值0.050.10.10.20.50.5111.3設(shè)計要求（1）設(shè)計裝配圖1張（1#圖紙，）（2）設(shè)計說明書1份2正文2.1設(shè)計方案（機(jī)構(gòu)圖）2.1.1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

3、標(biāo)線的重合長度；指針與小齒輪軸的連接結(jié)構(gòu)。2.1.2齒輪傳動中心距、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)。2.1.3齒輪滑塊結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)；曲柄長度調(diào)節(jié)范圍；連桿長度；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。2.1.4彈簧管彈簧管的中心角，中心曲率半徑，剖面形狀及長軸、短軸半徑。固定端及自由端的結(jié)構(gòu)。2.1.5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測量計算原始設(shè)定參數(shù)：見表2.1表2.1 原始設(shè)定參數(shù)毛外徑d壁厚h簧管內(nèi)徑截面短軸2B量程上限p15mm1.35m

4、m64mm5.8mm6mp彈性模量E純中心角自由端長f分度數(shù)N機(jī)構(gòu)組數(shù)n pa2105.46020泊松系數(shù)。自由端角0.3215表2.2 基本尺寸表長半軸a短半軸b壁厚h參數(shù)X系數(shù)系數(shù)純中心角9.45072.2251.350.5280.430.122210簧管中徑R自由端長f自由端角。管端位移Smax自由位移S´max連桿長l曲柄長r34.95.4153.12453.20942.2617.5466偏距e角度差 傳動角 ?；瑝K夾角。連桿夾角´初始角。工作轉(zhuǎn)角30.187-32.374.36°37.4°30.9953°20°中心距 a。中

5、心距離a。大輪齒數(shù)小輪齒數(shù)理論速比速比誤差模數(shù)m14.8340.01412301713.52900.002180.122.2.1彈簧管根據(jù)彈簧管的簡單工作原理，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，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)生測量結(jié)果。彈簧管的自由端鉸銷中心B的最大位移為彈簧自由端A的最大位移為。它們之間的關(guān)系是：圖2.1 機(jī)構(gòu)圖 （2.1）根據(jù)橢圓的性質(zhì)， （2.2） （2.3）簧管內(nèi)長半軸 （2.4）簧管內(nèi)短半軸 （2.5）彈簧中徑 （2.6） （2.7） （2.8）彈簧管中心角相對變化量 （2.9）自由端鉸銷中心B最大位移 （2.10） 自由端A最

6、大位移 （2.11）2.2.2彈簧管的強(qiáng)度校驗彈簧管壁的法向應(yīng)力和切向應(yīng)力按下式計算 （2.12） （2.13）式中和需要從表中查出“+”對應(yīng)于彈簧管外壁，“”對應(yīng)于彈簧管內(nèi)壁。最大當(dāng)量應(yīng)力為 （2.14）彈簧管的位置決定于彈簧管尺寸比例，有以下幾種情況（1） 當(dāng)時，在短軸上；（2） 當(dāng).4時，須按公式計算各點的，做的分布圖，方能確定及其位置；（3） 當(dāng)時，強(qiáng)度危險點出現(xiàn)在長軸上。當(dāng)u=0.3時，最大的當(dāng)量應(yīng)力按下式計算： （2.15）要由查表得出。由于我們所選用的：a=9.45 b=2.225 則，由此查表2.3，可知，并且強(qiáng)度危險點出現(xiàn)在長軸上。取u=0.3，則最大的當(dāng)量應(yīng)力：表2.3 值

7、a/b1.523450.4460.4940.5470.5750.593a/b6789100.6050.6130.60.06250.629 （2.16）規(guī)定安全系數(shù)S=則根據(jù)所計算出的我們選定QSn6.56.1硬材料作為彈簧管的鑄造材料其材料比例極限為2.2.3齒輪傳動機(jī)構(gòu)參考文獻(xiàn)查找齒輪傳動的速比選擇速比計算出扇形齒輪工作轉(zhuǎn)角; （2.17）式中，標(biāo)度角，則選定小齒輪的齒數(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，這里我們所選用的小齒輪的齒數(shù)為20。則，根據(jù)得 （2.18）根據(jù)所設(shè)計的壓力表表身的尺寸來進(jìn)一步設(shè)計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

8、14.834則 （2.19）在標(biāo)準(zhǔn)中選取齒輪模數(shù)m=0.12精算中心距a= （2.20）扇形齒輪的扇形角按下式確定： （2.21） 所以取扇形角2.2.4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。由相對連桿長及相對偏距差近似線性傳動規(guī)律參數(shù)表可知。曲柄長 （2.22）連桿長 （2.23）滑塊夾角 （2.24）傳動角 （2.25）O點橫坐標(biāo) （2.26）O點縱坐標(biāo) （2.27）中心距OO （2.2

9、8） （2.29）在曲柄滑塊中所設(shè)計的a與齒輪機(jī)構(gòu)所設(shè)計的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)計模數(shù)m=0.12壓力角齒數(shù)分度圓直徑 （2.30） 齒頂圓高 （2.31）齒根高 （2.32）（正常齒模數(shù)m=0.12時）齒全高 （2.33）齒頂圓直徑 （2.34）齒根圓直徑 （2.35）基圓直徑 （2.36）周節(jié) （2.37）齒厚 （2.38）齒間寬 （2.39）中心距 （2.40）頂隙 （2.41）齒輪傳動速比 （2.42）誤差 （2.43）2.2.6 表盤的設(shè)計表盤旋轉(zhuǎn)度數(shù)為，最大量程為6 MPa，最小分度值為0.1 MPa，所以每一分度值所對應(yīng)的角度

10、為。分度尺寸： （2.44）分度數(shù)：n=60分度值： MPa （2.45）短分度線長度b可取為分度尺寸的2倍左右，即mm （2.46）長分度線長度c取為mm （2.47）分度線的寬度：當(dāng)平均讀數(shù)誤差最小，取 （2.48） 2.2.7指針的設(shè)計指針?biāo)x材料為SQn633B=5×a=5×0.2687=1.3435mm （2.49）L=1.5×b=1.5×5.374=8.061mm （2.50）圖2.3指針圖2.4機(jī)構(gòu)圖2.2.8軸承的設(shè)計儀表工作時，其構(gòu)件有的轉(zhuǎn)動，有的移動，有的作復(fù)雜運動。為保持機(jī)構(gòu)作缺定的相對運動，各相臨機(jī)構(gòu)之間必須用支撐和導(dǎo)軌連接。本設(shè)

11、計所選用的支撐為圓柱支撐。為了適應(yīng)壓強(qiáng)大、轉(zhuǎn)速高的場合，我們選取的有具備良好的減摩、耐摩性能好的QSN663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。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)動時，軸頸與軸承在最低點接觸。軸承的支反力N與軸頸的徑向負(fù)荷Q相平衡。當(dāng)軸徑受驅(qū)動力作用后，開始轉(zhuǎn)動，由于接觸處有摩擦，軸徑沿軸承孔內(nèi)表面滾至點偏離最低點的其他位置。這時，該點除作用有軸承的法向支反力N外，還有摩擦力F：F=f·N

12、。式中f摩擦系數(shù)。軸承的總支反力R為：R=N又根據(jù)軸頸離平衡條件有：Q=R N=軸承中的摩擦力矩Tm為：Tm=F·=f·N·=f （2.51）因1，故上式可簡化為：Tm=f·Q· N·mm式中 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。綜上所述：Mf1=FQ1=0.2×0.03×=0.0021 N·mm Mf2=FQ2=0.2×0.24×=0.0168 N·mm2.2.9 游絲的設(shè)計游絲的功能是保持儀表傳動系統(tǒng)單向接觸，消除齒輪。鉸銷消除產(chǎn)生

13、的回差。游絲的最小彈性力矩能克服儀表傳動系統(tǒng)的阻力、驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)。選擇材料為磷青銅 E=MPa =600MPa選定游絲外徑D1=11mm，游絲內(nèi)徑D2=5 mm，h=0.15mm，b=1mm，l=400mm，n=9.1一般取S=1020是為了獲得穩(wěn)定的彈性和減小殘余變形，以提高儀表的精度。因此，本設(shè)計取S=20，=90%。由上面可知，Mf1=0.0021N·mm Mf2=0.0168N·mm （2.52）=0.0021+=0.N·mm式中 Mf小齒輪上的當(dāng)量摩擦力矩， S安全系數(shù)， i齒輪傳動的速比i=， 齒輪傳動的效率， Mf1、 Mf2小齒輪、大齒輪軸的摩擦力

14、矩，根據(jù)齒輪軸部件的重量計算，在裝配草圖設(shè)計后進(jìn)行。 游絲在工作時，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，允許改變游絲的長度，以調(diào)節(jié)游絲的剛度。2.3儀表非線性設(shè)計誤差計算彈簧管壓力表標(biāo)尺為線形分度，彈簧管為線性特性，齒輪傳動的速比是常數(shù)，但是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的理論特性是超越函數(shù)，這必然造成儀表設(shè)計原理上的非線性誤差。應(yīng)按標(biāo)尺分度尺寸逐點計算其非線性誤差，其值應(yīng)不超過儀表精度允許值的三分之一。第j個分度的非線性誤差按下式計算： （2.53）式中，曲柄對應(yīng)于每1分度的線性轉(zhuǎn)角 （2.54）n標(biāo)尺的分度數(shù)曲柄最大位置角曲柄初始位置

15、角對應(yīng)于的曲柄實際位置角，按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移方程計算： （2.54）H= （2.55）對應(yīng)于每一分度的鉸銷中心B的最大位移。列出各分度非線性誤差表：表2.4 誤差分析表理論值MPa相對誤差%0.200.016500.400.029640.600.039620.800.046671.000.051051.200.053101.400.052821.600.050611.800.046642.000.041182.200.034492.400.026782.600.018302.800.009333.000.000053.200.00917續(xù)表2.4 誤差分析表3.400.018243.600.

16、026893.800.034834.000.041774.200.047514.400.051784.600.054284.800.054785.000.053005.200.048535.400.041375.600.031095.800.017386.000.00001圖2.5 分度非線形誤差曲線圖3結(jié)論課程設(shè)計是綜合應(yīng)用所學(xué)知識來解決一個簡單工程問題的實踐性環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立分析及解決工程問題的能力。通過對設(shè)計的綜合思考掌握機(jī)械工程設(shè)計的一般方法及過程，能夠根據(jù)設(shè)計任務(wù)來擬定設(shè)計的每段時間，安排好設(shè)計行程。訓(xùn)練機(jī)械設(shè)計的基本技能，能夠正確使用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，設(shè)計資料及設(shè)計手冊；正確進(jìn)行設(shè)計計算、繪圖、編寫設(shè)計說明書等等。培養(yǎng)畫圖能力和獨立思考的能力。培養(yǎng)自己的耐力，合理運用所學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計。4.參考文獻(xiàn)（1） 施立亭儀表機(jī)構(gòu)零件課程設(shè)計指導(dǎo)書M東工印刷廠，1986年10月（2）天津大學(xué)精密機(jī)械零件手冊M高等教育出版社，1984年（3）施立亭儀表