精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)

1、壓壓力力表表結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說(shuō)說(shuō)明明書(shū)書(shū)學(xué)學(xué) 院院： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專專 業(yè)：業(yè)： 班班 級(jí)：級(jí)： 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 閆閆 勇勇 剛剛 日日 期：期： 2010-7-122010-7-12 精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)壓壓力力表表的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)摘摘 要要：首先通過(guò)對(duì)壓力表的了解，明確此次課程設(shè)計(jì)的目的與設(shè)計(jì)要求，分析壓力表的工作原理，選取彈簧管作為壓力敏感元件，之后確立壓力表的基本結(jié)構(gòu)，合理地確定各具體的零部件（傳動(dòng)放大部分、示數(shù)部分、輔助部分） 。結(jié)合資料對(duì)各零件參數(shù)、材料進(jìn)行設(shè)計(jì)與選取，并對(duì)其相關(guān)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，

2、最終得出一個(gè)比較完善的壓力表關(guān)關(guān) 鍵鍵 詞詞：壓力表 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 彈簧管目目錄錄第第一一章章、壓壓力力表表設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)概概述述51.1 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)題題目目51.2 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目的的51.3 技技術(shù)術(shù)要要求求5第第二二章章、壓壓力力表表介介紹紹62.1 壓壓力力表表概概述述6壓力表簡(jiǎn)介6壓力表的主要組成7基本構(gòu)造7主要工作原理8壓力表工作原理框圖9第第三三章章、壓壓力力表表的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算過(guò)過(guò)程程103.1 彈彈簧簧管管10原理10末端位移計(jì)算11彈簧管參數(shù)選擇與計(jì)算113 3. .2 2 曲曲柄柄滑滑塊塊機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)13曲柄最大轉(zhuǎn)角AG工作轉(zhuǎn)角14、的選擇14確定A0、AK(初始角、終止角 ) 14計(jì)

3、算曲柄長(zhǎng)度A153 3. .3 3 齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)15初定齒輪中心距 A15選定標(biāo)準(zhǔn)中心距 A（I12 即I齒）16計(jì)算齒輪參數(shù)16修正連桿長(zhǎng)度B16扇形齒輪扇形角173.4 原原理理誤誤差差：173 3. .5 5 游游絲絲設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)18的計(jì)算19的計(jì)算20幾何尺寸計(jì)算21第第四四章章、課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)總總結(jié)結(jié)23附附：ProE 生生成成效效果果圖圖 24參參考考資資料料25第第一一章章、壓壓力力表表設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)概概述述1.1 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)題題目目壓力表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目的的1鞏固、實(shí)踐課堂講過(guò)的知識(shí) 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)：課程設(shè)計(jì)就是把學(xué)過(guò)的知識(shí)應(yīng)用到機(jī)械儀表的設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)從整體上分

4、析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。并進(jìn)一步加深對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)的理解、鞏固。2掌握正確的設(shè)計(jì)思想 通過(guò)課程設(shè)計(jì)掌握儀表的設(shè)計(jì)思路，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)。一般其主要過(guò)程為：（接受）設(shè)計(jì)任務(wù)（擬定）設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)計(jì)算繪制裝配圖繪制零件圖 設(shè)計(jì)過(guò)程中需注意以下內(nèi)容： 1）滿足使用要求（功能、可靠性及精度要求） 2）注意工藝性（結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性，外觀要求）3熟悉有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè) 設(shè)計(jì)中涉及到的零件材料、結(jié)構(gòu)等，需按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇；零件的尺寸、公差等應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；制圖要符合一定的規(guī)范。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)習(xí)、掌握查閱標(biāo)準(zhǔn)及使用手冊(cè)的能力。1.3 技技術(shù)術(shù)要要求求1測(cè)量范圍 00.1Mpa2外廓尺寸 外徑150mm 高

5、度55mm 接口 M201.5（普通螺紋、外徑 20、螺距 1.5）3標(biāo)尺 等分刻度（滿程 0.1Mpa） 標(biāo)度角 270 分度數(shù) 50（格）4分度值（ 0.02Mpa）精度 1.5 級(jí)第第二二章章、壓壓力力表表介介紹紹2.1 壓壓力力表表概概述述壓力表是 以彈性元件為敏感元件，測(cè)量并指示高于環(huán)境壓力的儀表。主要用來(lái)測(cè)量無(wú)爆炸，不結(jié)晶，不凝固，對(duì)銅和銅合金無(wú)腐蝕作用的液體、氣體或蒸汽的壓力 ，例如測(cè)量機(jī)器、設(shè)備或容器內(nèi)的水、蒸汽、壓縮空氣及其他中性液體或氣體壓力 。彈簧管壓力表又叫做波登管壓力表，因?yàn)樗陌l(fā)明者是法國(guó)的天才機(jī)械師 E.波登(Eugene Bourdon)。波登(1803-188

6、4 年)的一生正處于 鍋爐、蒸汽機(jī)、鐵路運(yùn)輸廣為應(yīng)用的歐洲工業(yè)革命時(shí)期，當(dāng)時(shí)歐洲鍋爐和蒸汽機(jī)正在各個(gè)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，但是由于缺乏合適的壓力測(cè)量?jī)x表，常發(fā)生爆炸事故。波登于 1851 年發(fā)明了無(wú)水銀金屬管式壓力表，他是用一端固定的“C”型金屬管來(lái)感受壓力的變化，因此波登管壓力表的發(fā)明和問(wèn)世，立即受到了各行各業(yè)的熱烈歡迎，許多工廠在獲得許可后，立即開(kāi)展了大規(guī)模的生產(chǎn)。這對(duì)于促進(jìn)當(dāng)時(shí)的鍋爐和蒸汽機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用具有很重要的作用。因此波登管壓力表是一個(gè)偉大的發(fā)明，我們應(yīng)該記住波登在壓力測(cè)量領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)! 現(xiàn)在壓力測(cè)量 技術(shù)也發(fā)生了很大的變化，尤其在電子技術(shù)、新工藝、新材料的影響下，各種新的壓力測(cè)量?jī)x表

7、層出不窮，但新一代的壓力測(cè)量?jī)x表清一色的都需要供電。但是彈簧管壓力表，憑借其簡(jiǎn)單可靠、價(jià)廉易用、線性好、不用電等諸多優(yōu)點(diǎn)， 150 多年來(lái)，一直沒(méi)有動(dòng)搖過(guò)它作為常規(guī)儀表的地位。壓力表是常見(jiàn)的計(jì)量器具，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，它能直觀地顯示出各個(gè)工序環(huán)節(jié)的壓力變化，洞察產(chǎn)品或介質(zhì)流程中的條件形式，監(jiān)視生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的安全動(dòng)向，并通過(guò)自動(dòng)連鎖或傳感裝置，構(gòu)筑了一道迅速可靠的安全保障，為防范事故，保障人身和財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用，被稱作安全的“眼睛”。 彈簧管壓力表的主要組成部分為一彎成圓弧形的彈簧管，管的橫切面為橢圓形。作為測(cè)量元件的彈簧管一端固定起來(lái)，并通過(guò)接頭與被測(cè)介質(zhì)相連；另一端封閉，為自由端。

8、自由端借連桿與扇形齒輪相連，扇形齒輪又和機(jī)心齒輪咬合組成傳動(dòng)放大裝置。彈簧管壓力表的延伸產(chǎn)品有彈簧管耐震壓力表，彈簧管膜盒壓力表，彈簧管隔膜壓力表，不銹鋼彈簧管壓力表，彈簧管電接點(diǎn)壓力表等。彈簧彎管是由金屬管 (無(wú)縫銅管或無(wú)縫鋼管 )制成的。管子截面呈扁圓形或橢圓形，它的一端固定在支撐座上，并與汽水介質(zhì)相通；另一端是封閉的自由端，與杠桿連接。杠桿的另一端連接扇形齒輪，扇形齒輪又與中心軸上的小齒輪相嚙合，壓力表的指針固定在中心軸上。當(dāng)彈簧彎管受到介質(zhì)壓力的作用時(shí)，它的截面有變成圓形的趨勢(shì)，迫使彈簧彎管逐漸伸直，從而使彈簧彎管的自由端向上翹起。壓力越高，自由端向上翹起的幅度越大。這一動(dòng)作經(jīng)過(guò)杠桿、

9、扇形齒輪、小齒輪的傳動(dòng)，使指針偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，在刻度盤上指示出壓力高低。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)壓力降低時(shí)，彈簧管要恢復(fù)原狀，指針退回到相應(yīng)刻度處。：靈敏部分（彈簧管）傳動(dòng)放大部分（曲柄滑塊、齒輪機(jī)構(gòu)）示數(shù)部分（指針、刻度盤）輔助部分（支承、軸、游絲）構(gòu)構(gòu)造造：接頭：用來(lái)與設(shè)備連接，常用螺紋有M14*1.5;M20*1.5;G1/4;G1/2.材質(zhì)有黃銅和不銹鋼 .襯圈：用于玻璃和表殼間的密封。度盤：又叫表盤，刻度盤的指示范圍一般為270 度。表盤的標(biāo)度、標(biāo)度分劃及最小分格值應(yīng)符合JB/T5528 的規(guī)定。指針：除標(biāo)準(zhǔn)指針外，指針也可選調(diào)零指針。彈性元件（彈簧管、膜片、膜盒等）： 彈簧管（波登管）分為 C 型

10、管、盤簧管、螺旋管等型式。一般采用冷作硬化型材料坯管，在退火態(tài)具有很高的塑性，經(jīng)壓力加工冷作硬化及定性處理后獲得很高的彈性和強(qiáng)度。彈簧管在內(nèi)腔壓力作用下，利用其所具有的彈性特性，可以方便地將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閺椈晒茏杂啥说膹椥晕灰?，?jīng)機(jī)芯齒輪機(jī)構(gòu)將位移轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)指針轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)顯示壓力。常用材料有錫磷青銅和不銹鋼。 膜片敏感元件是帶有波浪的圓形金屬片，膜片本身位于兩個(gè)法蘭之間，或焊接在法蘭盤上或其邊緣夾在兩個(gè)法蘭盤之間。膜片一側(cè)受到被測(cè)介質(zhì)的壓力后產(chǎn)生微小變形，經(jīng)機(jī)芯齒輪機(jī)構(gòu)將位移轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)指針轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)顯示壓力。 膜盒敏感元件由兩塊焊在一起的呈圓形波浪截面的膜片組成。測(cè)量介質(zhì)的壓力作用在膜

11、盒腔內(nèi)側(cè)，由此所產(chǎn)生的變形經(jīng)機(jī)芯齒輪機(jī)構(gòu)將位移轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)指針轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)顯示壓力。壓力的大小由指針顯示。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（機(jī)芯）：機(jī)芯的作用是將彈性元件產(chǎn)生的線性位移轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并放大線性位移。連桿：連接彈性元件和機(jī)芯，組成連桿機(jī)構(gòu)。表殼：常用表殼直徑有（ mm）40 ,50,60,75，100,150,200,250；常用材質(zhì)有：碳鋼，鋁合金，不銹鋼。 表殼體上一般要有溢流孔，彈性元件萬(wàn)一爆裂的時(shí)候，內(nèi)部壓力將通過(guò)溢流孔向外界釋放，同時(shí)溢流孔的朝向要對(duì)著無(wú)人的方向，以防傷人。 作為靈敏元件的彈簧管可以把氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)楣苣┒说奈灰?，通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將此位移轉(zhuǎn)變?yōu)榍霓D(zhuǎn)角，然后通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)將曲柄

12、轉(zhuǎn)角放大，帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，從而指示壓力的大小。將轉(zhuǎn)角放大便于測(cè)量，可以提高測(cè)量精度。：彈簧管齒輪傳動(dòng)標(biāo)尺示數(shù)ps (線性轉(zhuǎn)換)(線性傳動(dòng))(線性刻度)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(近似線性傳動(dòng))彈簧管的壓力位移是線性關(guān)系，但彈簧管本身的工藝問(wèn)題（如材料、加工等）會(huì)造成一些線性誤差，彈簧管形狀的不直、不均勻也會(huì)導(dǎo)致非線性誤差。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以補(bǔ)償彈簧管的線性及非線性誤差。從 00.1Mpa 調(diào)整滿足滿刻度精度為線性誤差調(diào)整，中間部分不均勻調(diào)整為非線性誤差調(diào)整。靈敏部分-彈簧管傳動(dòng)放大-齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)放大-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第第三三章章、壓壓力力表表的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算過(guò)過(guò)程程3.1 彈彈簧簧管管：彈簧管在內(nèi)壓力的作用下

13、，任意非圓截面的彈簧管的截面將力圖變?yōu)閳A形。從管子中截取中心角為 d 的一小段。通入壓力 p 后，管截面力圖變圓，中性層xx 以外各層被拉伸（如 efef），以內(nèi)各層被壓縮（如 kiki）。材料產(chǎn)生彈性恢復(fù)力矩，力圖恢復(fù)各層原來(lái)長(zhǎng)度，從而迫使截面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角 d，使管子中心角減小，曲率半徑增大。若管子一端固定，自由端便產(chǎn)生位移，直至彈性平衡為止。在生產(chǎn)壓力表的過(guò)程中，對(duì)彈簧管的要求也非常嚴(yán)格，必須應(yīng)具有足夠的管端位移量，管端力和較小的內(nèi)應(yīng)力。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于低壓彈性管，要求其較高的靈敏度（較大的位移量）和較大的管端力（能夠帶動(dòng)機(jī)芯及指針的運(yùn)動(dòng)）；對(duì)于中高壓彈簧管則要求較小的內(nèi)應(yīng)力，以確保彈簧管在使

14、用中的穩(wěn)定性和安全性。一般情況下對(duì)彈簧管的材料要求有以下幾點(diǎn)：（1）具有良好的塑性，便于加工成形；（ 2）較高的彈性極限，強(qiáng)度極限和疲勞極限，以保證儀表正常工作；（ 3）良好的焊接性能，便于釬焊和熔焊；（4）機(jī)械性能穩(wěn)定，彈性模量的溫度系數(shù)小；（5）較好的耐腐蝕性能。制作彈簧管常用的材料有黃銅（ H62），錫磷青銅（ QSn4-0.3），鈹青銅（Qbe2）和不銹鋼（ 1Gr18Niqi,sus316,sus316L）等，這幾種材料各有各自的性能和用途，分別是：黃銅的主要性能是具有一般的機(jī)械性能和耐腐蝕OOxxefkiefkid d -d d 性，塑性和焊接性能好，但彈性后效和滯后較大，它的用途

15、用于制造測(cè)量非腐蝕介質(zhì)而精度不高的彈簧管；錫磷青銅主要性能是強(qiáng)度，彈性及腐蝕性能高于黃銅，而且彈性后效和滯后小于黃銅，它的用途是一般壓力表彈簧管用的最廣泛的材料；鈹青銅主要性能是具有很高的機(jī)械性能，工藝性和耐腐蝕性強(qiáng)，彈性后效和滯后很小，彈性模量和溫度影響也很小它的用途多用于制造精密壓力表用彈簧管；不銹鋼主要性能具有優(yōu)良的機(jī)械性能和耐腐蝕性，能承受較高的壓力，且工藝性能好，它的用途多用于制造防腐壓力表的彈簧管。1）彈簧管中心角變化與作用壓力之間的關(guān)系 和 彈簧管變形前、后的中心角 R彈簧管中性層初始曲率半徑 h管壁厚度 a 和 b橫截面中性層長(zhǎng)軸半徑和短軸半徑 E 和 材料的彈性模量和泊松比C

16、1 和 C2與 a/b 有關(guān)的系數(shù)，查表取之2）位移切向分量 st3）位移徑向（法向）分量 sr4）自由端位移 s5）位移與切向分量夾角 R0 0Ortsr p ssts 連桿方向R0 0Ortsr p ssts 連桿方向 R22212222411R CbpEaR hbh Ca(sin )tsR(1 cos )rsR2222(sin )(1 cos )trsssRtanrtsarcs按照現(xiàn)有的彈簧產(chǎn)品規(guī)格，選定尺寸參數(shù)如下的彈簧管： 毛坯外徑 15mm 中 徑 R50mm 壁 厚 h0.3mm 中 心 角 265（參考） 材 料 錫磷青銅 Qsn4-0.3 E1.127105Mpa 0.31）

17、安全系數(shù) n pj：比例極限壓力 pg：工作壓力（應(yīng)小于 pj）2）彈簧管截面與軸比 a/b 已知毛坯： 15mm，h0.3mm 由由 2 2（- -h h）= =2 2b b+ +2 2( (2 2a a- -2 2b b) ) 計(jì)計(jì)算算 扁圓形彈簧管，a a= =1 10 0. .1 10 04 4m mm m，b b= =2 2. .5 52 26 6m mm m a/b，靈敏度 ，但 pj ， 選用a a/ /b b4 4 圓形毛坯壓扁后中性層尺寸不變；3）中心角 設(shè) 則有 s 通常取 200270。建議：（結(jié)構(gòu)中心角） =265 15mmhh2a2b22(sin )(1 cos )

18、sR插入接口 1015 自由端壓扁 46則實(shí)際參加變形的中心角： = -10-5=250 4）彈簧管中徑 R50mm5）材料 錫磷青銅 Qsn4-0.3 彈性模量 E1.127105Mpa 泊松比 0.3 選選用用 = =2 25 50 0 得得到到 = =5 5. .4 46 67 7把把p p= =0 0. .1 1M Mp pa a, ,E E= =1 1. .1 12 27 7 1 10 05 5M Mp pa a, , = =0 0. .3 3, ,R R= =5 50 0m mm m，a a= =1 10 0. .1 10 04 4m mm m，b b= =2 2. .5 52 2

19、6 6m mm m, ,h h= =0 0. .3 3m mm m, ,及及由由 a a/ /b b= =4 4，查查表表得得到到的的 C C1 1= =0 0. .4 43 37 7，C C2 2= =0 0. .1 12 21 1 代代入入下下式式：得得到到 - - / / = =0 0. .0 00 07 76 65 5則則 s s= =R R( ( - - ) ) / / 3 3. .2 2 曲曲柄柄滑滑塊塊機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是一種常用的機(jī)械結(jié)構(gòu)，它將曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊在直線上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 加壓后，彈簧管自由端位移s，帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)角度 g曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ODBseab+ 0 0 yxB

20、 gDyxyxyxyxyxODBseab 0 0 B gDyx22212222411R CbpEaR hbh CaOspB 0eDOEabBeDOabDBs g 0 k g工工作作轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角 彈簧管末端 指針：兩級(jí)傳動(dòng) 一級(jí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、二級(jí)齒輪傳動(dòng) i 總=i 齒i 曲=270 / g g /s 推薦：* i 齒=13.5, g =20 * i 齒=15, g =18 、 的的選選擇擇 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 i=/s=f(a,b,e, ) 為簡(jiǎn)化計(jì)算，常引入無(wú)量綱系數(shù)： * 滑塊相對(duì)位移 * 連桿相對(duì)長(zhǎng)度 * 相對(duì)偏距 * 相對(duì)傳動(dòng)比 =0.81.4、=25 推薦 =1、=4 0、 k(初初始

21、始角角、終終止止角角 ) k -0= g 在 ia- 曲線上找出極點(diǎn)對(duì)應(yīng)的極角 e， 0、 k 以 e 對(duì)稱分布。 i變化小，工作過(guò)程非線性度減小。 0 e g/2 k e g/2 對(duì)于 =1、=4 的曲線有 e=0 0 - g/2 k g/2 選選用用 g g= =1 18 8 ，則則 0 0 - - g g/ /2 2= =- -9 9 ， k k g g/ /2 2= =9 9 最大位移 smax ，上式中 k 把把 = = k k 代代入入得得， = =0 0. .3 31 13 3則則 a a= =s s/ /= =6 6. .6 68 8m mm m 連桿長(zhǎng) b=a 偏距 e=a取

22、取 = =1 1， = =4 4b b= =4 4a a= =2 26 6. .7 72 2m mm m, , e e= =a a= =6 6. .6 68 8m mm m連桿 b 初始位置與彈簧管末端位移s 夾角 e ia =1 4O 0 k g12222(sinsin)(cos)(cos)oosa bsin =e-acosk 求求得得 = =0 0. .1 17 76 6 3 3. .3 3 齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的 機(jī)械傳動(dòng)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 齒輪傳動(dòng)是指用主、從動(dòng) 輪輪齒直接、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。 在所有的機(jī)械傳動(dòng)

23、中，齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最廣，可用來(lái)傳遞相對(duì)位置不遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 (根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 )1）求 c（過(guò)渡量）： OBD 中 先先求求O OD DB B= =8 81 1. .1 17 76 6 C C= =2 26 6. .5 53 3m mm m2）求 A：OBO 中222cosARcRcO BO 由由 得得 = =a ar rc ct ta an n( (1 1- -c co os s ) )/ /( ( - -s si in n )=1 14 4. .2 2 a ar rc cs si in n( (e e/ /c c) )= =1 14 4. .6 6 O OB BO O=

24、 =9 90 0 - - -a ar rc cs si in n( (e e/ /c c) )= =6 61 1. .2 2 A A= =4 43 3. .8 88 8m mm m（i12 即 i 齒）90arcsin/ O BOe c180(90)90kkODB222coscababODBBOseDAEab kstAO滑道R cc1122112(1)/2AmZiZZ itanrtsarcs 選擇適當(dāng) Z1、m，使 A 盡可能靠近初定 A ，使 Z2=Z1*i12=整數(shù)（否則Z2 無(wú)法加工）m 選用標(biāo)準(zhǔn)值 0.2 0.25 0.3 0.4 對(duì)每一個(gè) m 值適當(dāng)選擇 12 個(gè) Z1，使 A 接近

25、 A，且 Z1 不小于17、Z2 不能太大。綜綜合合以以上上分分析析 選選取取 m m= =0 0. .2 25 5, ,z z= =2 22 2 da、d、df 當(dāng)用中心距 A 代替初定值 A后，曲柄回轉(zhuǎn)中心 O 位置將略有改變，此時(shí)可重新計(jì)算連桿長(zhǎng)度 b，使 O 點(diǎn)與齒輪傳動(dòng)計(jì)算得的 O 點(diǎn)重合。而a、e、 0、k、=b/a 均不需改變。1）求 c（改變 c）： OBO中） 代代入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)計(jì)計(jì)算算得得到到 B BO OO O= =3 32 2. .4 4 C C= =2 26 6. .8 85 5m mm m2）求 b： OBD 中 B BO OD D= =8 84 4. .6 6 b

26、b= =2 27 7. .0 05 5m mm m扇形齒輪回轉(zhuǎn)中心即是曲柄的回轉(zhuǎn)中心，故扇形齒輪的工作轉(zhuǎn)角即為曲柄的工作轉(zhuǎn)角 g ，可適當(dāng)增大。 扇=g(1+25%)+22 齒對(duì)應(yīng)中心角 扇扇= =1 18 8 * *1 1. .2 25 5+ +4 4* *3 36 60 0/ /3 33 30 0= =2 26 6. .8 86 6 工作初始及滿程結(jié)束時(shí)，兩邊各多出2齒防脫角。過(guò)載量，指針實(shí)際可轉(zhuǎn)角比工作轉(zhuǎn)角大一些。O g初始滿程2齒2齒222coscRARABO Ocoscos()RABO Oe222cosbacacBODarcs/kBODcoe c3.4 原原理理誤誤差差：壓力表彈簧管

27、末端位移與指針轉(zhuǎn)角應(yīng)為線性關(guān)系。由于在測(cè)量環(huán)節(jié)中采用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)角與位移存在非線性誤差，即為原理誤差，應(yīng)加以控制。 對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角的理想位移 對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角的實(shí)際位移原理誤差 1為合格 非線性度校驗(yàn)： 曲柄每轉(zhuǎn)過(guò) 2進(jìn)行一次誤差計(jì)算。序計(jì)算點(diǎn)理想值實(shí)際值絕對(duì)值相對(duì)值1- -9 9 0 00 00 00 02- -7 7 0 0. .2 23 32 23 30 0. .2 23 30 06 60 0. .0 00 01 17 70 0. .0 08 83 31 1% %3- -5 5 0 0. .4 46 64 46 60 0. .4 46 62 26 60 0. .0 00 02 20 0

28、. .0 09 95 56 6% %4- -3 3 0 0. .6 69 96 69 90 0. .6 69 95 59 90 0. .0 00 01 10 0. .0 04 47 78 8% %5- -1 1 0 0. .9 92 29 92 20 0. .9 92 28 85 50 0. .0 00 00 07 70 0. .0 03 33 35 5% %61 1 1 1. .1 16 61 15 51 1. .1 16 62 25 50 0. .0 00 01 10 0. .0 04 47 78 8% %73 3 1 1. .3 39 93 38 81 1. .3 39 95 51 10

29、 0. .0 00 01 13 30 0. .0 06 62 21 1% %85 5 1 1. .6 62 26 61 11 1. .6 62 28 84 40 0. .0 00 02 23 30 0. .1 11 1% %97 7 1 1. .8 85 58 84 41 1. .8 86 60 04 40 0. .0 00 02 20 0. .0 09 95 56 6% %109 9 2 2. .0 09 91 12 2. .0 09 91 10 00 0 由由表表知知 m ma ax x= =0 0. .1 11 1% % 1 1% % ， 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)合合格格3 3. .5 5 游游絲絲設(shè)設(shè)

30、計(jì)計(jì)游絲是一種很細(xì)的彈簧。通常以鋼作為材質(zhì)，盤繞在擺輪周圍。游絲有效長(zhǎng)度的變化決定了擺輪的慣性力矩與振幅周期。 用金屬細(xì)絲經(jīng)冷軋、繞絲、定形而成的阿基米德螺旋狀盤簧，是一種能產(chǎn)生反作用力矩的彈性元件（見(jiàn)平面蝸卷彈簧）。游絲按用途可分為測(cè)量游絲和接觸游絲，測(cè)量游絲有的用于各種測(cè)量?jī)x表，借以產(chǎn)生彈性反作用力矩0nngss222200(sinsin)(cos)(cos)nnnsaaamax100%nnsss 來(lái)平衡電磁力矩，達(dá)到測(cè)量電參數(shù)的目的；有的用于鐘表 ,與擺輪組成振動(dòng)系統(tǒng)，獲得一定的振動(dòng)周期 ,以達(dá)到精確計(jì)時(shí)的目的。接觸游絲則常用于百分表和千分表等儀表機(jī)構(gòu)，其作用是使齒輪在傳動(dòng)時(shí)始終保持單向

31、嚙合，消除齒輪側(cè)隙可能產(chǎn)生的傳動(dòng)空程。游絲的技術(shù)要求為： 具有給定的彈性特性； 較少的彈性遲滯現(xiàn)象；較小的溫度系數(shù)（熱彈性系數(shù)）；良好的防磁性能和抗蝕性能； 螺距相等；游絲的重心應(yīng)盡量與幾何中心一致（對(duì)鐘表游絲尤為重要） ；作導(dǎo)電元件時(shí)游絲材料要有較小的電阻系數(shù)。游絲最常用的材料有錫青銅 (如 QSn4-3)和特殊合金如鎳基合金Ni42CrTi。錫青銅具有良好的加工性、較好的導(dǎo)電性、材料成本低，常用于電工及機(jī)械儀表中。壓力表中的游絲為接觸游絲，其作用是消除空回，使齒輪始終保持單面接觸。 由于齒輪軸存在摩擦力矩，所以在游絲安裝時(shí)應(yīng)給予一定的預(yù)緊力矩，使指針在零位時(shí)，在該最小安裝力矩下，也能驅(qū)動(dòng)傳

32、動(dòng)鏈?zhǔn)过X輪保持單面接觸，即使小齒輪跟隨扇形齒輪（無(wú)論正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)）消除空回誤差。3minmin12EbhLMmin4min12LMhE計(jì)算最小力矩 Mminminmin0.1fYMM安全系數(shù)，k=23零件偏重力矩游絲壓力產(chǎn)生的摩擦力矩零件自重產(chǎn)生的摩擦力矩minminfZfYpMKMMM經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，某些零件的偏重力矩Mp將有助于完成機(jī)構(gòu)的力封閉，故可將Mp省略。min10.1fZKMMK Mfz 為中心小齒輪及扇形齒輪的綜合影響 ：Mfz 的計(jì)算（續(xù)）說(shuō)明 估算重量 ; 小齒輪：齒輪軸、指針 (Al)、指針帽 (Cu) 扇形齒輪：齒輪軸、扇形齒輪（估算） 連桿重量忽略； 分析壓力表水平放置、垂

33、直放置兩種情況，取其大者； 近似計(jì)算， =0.9。 比重：Cu 8.59g/cm3 Al 2.49g/cm3 通通過(guò)過(guò)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體積積估估算算出出 小小齒齒輪輪質(zhì)質(zhì)量量約約為為 2 2g g 扇扇形形齒齒輪輪質(zhì)質(zhì)量量約約為為 8 8g g 1） 中心小齒輪 Mfz1 的計(jì)算取兩者中大者參與后序計(jì)算 * 壓力表立放，軸水平112fZVrMfFd將軸及軸上零件總重都集中在一端軸頸上計(jì)算即可即可122111fZfZfZMMMi中心小齒輪支承上的摩擦力矩將扇形齒輪的影響誘導(dǎo)至中心軸Mfz2扇形齒輪支承上的摩擦力矩；I21齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)系數(shù)；齒輪傳動(dòng)效率 * 壓力表平放，軸立查查手手冊(cè)冊(cè)取取 f f=

34、=0 0. .1 16 6 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)取取 d d= =2 2m mm m , ,d d1 1= =2 2m mm m , ,d d2 2= =4 4m mm m利利用用以以上上公公式式代代入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)得得 軸軸水水平平 M Mf fz z1 1= =0 0. .0 00 05 50 02 24 4 N Nm mm m軸軸立立 M Mf fz z1 1= =0 0. .0 00 04 49 98 8 N Nm mm m取取大大者者則則 M Mf fz z1 1= =0 0. .0 00 05 5 N Nm mm m2）扇形齒輪 Mfz2 的計(jì)算 取取 f f= =0 0. .1 16 6

35、 d d= =2 2m mm m , ,d d1 1= =2 2m mm m , ,d d2 2= =4 4m mm m軸軸水水平平 M Mf fz z2 2= =0 0. .0 02 20 01 1 N Nm mm m軸軸立立 M Mf fz z2 2= =0 0. .0 01 19 99 92 2 N Nm mm m取取大大者者則則 M Mf fz z2 2= =0 0. .0 02 2 N Nm mm m2 3K min1 0.1fZKMMK12(,)fZfZfZMMM注意：因?yàn)橛?jì)算中需要知道零件的重量，故游絲設(shè)計(jì)必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后進(jìn)行。1.選定參數(shù)1）工作角度 最小工作轉(zhuǎn)角 1=/2M

36、1=Mmin 最大工作轉(zhuǎn)角 2=22）工作圈數(shù) 2 n=1014; 2 n=510 建議 n=8103）寬厚比 u=b/h 接觸游絲 u=48，建議 u=64）外徑 D1 由空間結(jié)構(gòu)定； 內(nèi)徑 D2 由軸定。5）材 料 錫青銅 QSn4-3當(dāng)量摩擦系數(shù)，按未經(jīng)研配計(jì)算1.57Vff33121221213fZaddMfFddD1D2 E=1.2105Mpa 強(qiáng)度極限 b=600Mpa 安全系數(shù) S=2 b=b/S=300Mpa把把 M Mf fz z1 1， M Mf fz z2 2 代代入入式式 中中其其中中 i i2 21 1= =1 1/ /1 15 5 = = 0 0. .9 9得得 M

37、 Mf fz z= =0 0. .3 33 38 8 N Nm mm m取取安安全全系系數(shù)數(shù) K K= =2 2 代代入入上上式式求求得得 M Mm mi in n= =0 0. .8 84 45 5 N Nm mm m1）初定長(zhǎng)度 2）厚度 圓整到 0.013）寬度 由圓整后的 h 計(jì)算 4）校核應(yīng)力 一般情況下能滿足要求，否則可改變寬厚比u。5）最后確定 L、n、a(圈間距)-圓整后的 b、h K-同時(shí)盤繞游絲個(gè)數(shù)取整 由由結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)空空間間和和軸軸選選取取 D D1 1= =2 20 0m mm m，D D2 2= =4 4. .5 5m mm m , ,取取 n n= =9 9 ，u u

38、= =6 6 ，m mi in n= =/ /2 2，E E= =1 1. .2 2 1 10 05 5M Mp pa a 代代入入以以上上各各式式經(jīng)經(jīng)計(jì)計(jì)算算 初初定定長(zhǎng)長(zhǎng)度度 L L= =3 34 46 6. .3 36 6m mm m厚厚度度 h h 取取整整到到 0 0. .0 01 1 計(jì)計(jì)算算得得 h h= =0 0. .2 24 4m mm m寬寬度度 b b= =u uh h= =6 6* *0 0. .2 24 4m mm m= =1 1. .4 44 4m mm m122DDLnmin4min12LMhE bu h2max2minmin14MMMM3minmin12EbhLM122DDan/Ka h122111fZfZfZMMMi maxmax26bMb h122()LnDD校校核核應(yīng)應(yīng)力力 M Mm ma ax x= =4 4M Mm mi in n= =3 3. .3 38 8 N Nm mm m m ma ax x= =6 6M Mm ma ax x/ /( (b bh hh h) )= =2 24 44 4. .5 5M Mp pa a b