1、燕山大學精密零件設計課程設計說明書題目： 彈簧管壓力表 學院（系）： 電氣工程學院 年級專業： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 燕山大學課程設計說明書目 錄一、方案分析1.1 結構概述1.2 工作原理二、彈簧管壓力表設計2.1 彈簧管的選擇 給出具體參數2.2 彈簧管位移計算 給出計算依據及計算結果2.3 曲柄滑塊機構圖譜設計2.3.1 曲柄滑塊機構設計的圖譜法 介紹圖譜法設計思想2.3.2 理想線性傳動比 給出計算依據和結果2.3.3 曲柄滑塊機構初始位置選擇 給出依據及結果2.3.4 平均傳動比計算 給出依據和結果2.3.5 曲柄滑塊機構中各構件長度 給出依據和結果2.3.6 非線性度計

2、算 給出計算依據、過程2.3.7 非線性度計算軟件及程序根據個人興趣選擇適當軟件，介紹其主要功能，編制程序計算非線性度要求設計變量，改變彈簧管型號或者相對桿長可直接得到非線性度結果，最后得到實際位移曲線、理想位移曲線及非線性度計算結果曲線，選擇幾組數據選擇最恰當的計算結果2.3.8 作圖法確定曲柄滑塊機構位置 給出作圖過程2.4 齒輪機構設計 給出設計依據及設計結果，說明扇形齒輪扇形角選擇確定三、附件說明3.1 游絲（作用及選擇注意事項）3.2 表盤（位置及刻度分布）3.3 限位銷（作用及位置）四、系統誤差分析 除曲柄滑塊機構位移轉化過程帶來的非線性誤差外，分析其它誤差來源以及對測量結果的影響

3、五、設計總結 寫明設計過程中的心得以及對課程設計的意見和建議等六、參考文獻一、方案分析1.1彈簧管壓力表結構概述1.2工作原理彈簧管壓力表由三部分組成：彈性敏感元件、傳動放大機構和示數裝置。 其原理結構框圖如下：彈簧管標尺示數齒輪傳動曲柄滑塊機構 a靈敏元件將不便直接測量的物理量轉變成易于測量的物理量。彈簧管壓力表講彈簧作為敏感元件，將不便于比較的壓力轉換為易于測量的位移。傳動放大機構傳動放大機構由曲柄滑塊機構和齒輪傳動機構組成。其目的為了傳遞和放大位移，改變位移性質和等分刻度，并且具備一定的補償性和同時保持線性對應關系。彈簧工作原理 彈簧是彎曲呈弧形的空心管，其截面是橢圓形或扁平形，它的接口

4、焊接在帶孔的接頭中并固定在儀表的基座上，而封閉端為自由端，與傳動機構相連。彈簧管就是在利用任意非圓形截面的管子在壓力作用下其截面將力圖變為圓形，從而引起位移的原理制成的。壓力表中彈簧管自由端與連桿相連，而連桿又與變形齒輪后端的曲柄及彈簧本身構成滑塊機構，該機構可將自由端的直線位移轉為曲柄的角位移，齒輪機構又將位移放大，并由中心軸帶動指針，在標尺上顯示準確示數。2、 彈簧管壓力表設計2.1彈簧管的選擇彈簧管中心角變化與作用壓力之間的關系中徑R=52.8mm壁厚h=0.8mm中心角=266彈簧管的設計計算 毛坯外徑=15mm材料：錫磷青銅 Qsn4-032.2彈簧管位移的計算=0.3E=Mpa =

5、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 -橫截面中性層長軸半徑和短軸半徑E 和-材料的彈性模量和泊松比C1 和 C2-與 a/b 有關的系數，查表取之。3.6375 0.453 0.121位移切向分量t=位移徑向（法向）分量r= 自由端位移 = =位移與切向分量夾角 根據設計要求，彈簧管=100mm,P=1MPa,查表得 266 R =52.8mm a = 10.18mm b =2.8mm h =0.8mm 經計算，得 =4.16mm =10.742.3曲柄滑塊機構圖譜設計2.3.1曲柄滑塊機構設計的圖譜法四桿機構簡圖 相對位移 X= 相對桿長 相對偏

6、心量 2.3.2理想線性傳動比 mm2.3.3曲柄滑塊機構與初始位置選擇 2.3.4平均傳動比計算 2.3.5曲柄滑塊機構中各構件長度 b= d=2.3.6非線性度的計算 校驗非線性度。是否小于允許值，若超過則應重新選取另外的曲線進行計算 式中-對應某一角度時滑塊的實際位移量，可用公式計算-對應角度時滑塊的理論位移量，可用公式計算： 2.3.7非線性度計算軟件及程序程序如下：clc;clear all;close all;subplot(1,2,1);Pi=3.1415926;a=linspace(-Pi/3,Pi/3,1000);e=1;l=2;for k=1:1000i(k)=1/(cos

7、(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endplot(a,i)l=3;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on; plot(a,i)l=4;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)l=5;

8、for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)title(e=1,l=2,3,4,5)subplot(1,2,2)e=2;l=4;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)l=5;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*

9、sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)l=6;for k=1:1000i(k)=1/(cos(a(k)-(cos(a(k)-e)*sin(a(k)/sqrt(l*l-(cos(a(k)-e)*(cos(a(k)-e);endhold on;plot(a,i)title(e=2,l=4,5,6)e=1;l=2;i3=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e);i4=1/(cos(Pi/

10、18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e);i0=(max(i3,i4)+1)/2e=1;l=3;i5=1/(cos(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e);i6=1/(cos(Pi/18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e);i1=(max(i5,i6)+1)/2e=1;l=4;i7=1/(co

11、s(-Pi/18)-(cos(-Pi/18)-e)*sin(-Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(-Pi/18)-e)*(cos(-Pi/18)-e);i8=1/(cos(Pi/18)-(cos(Pi/18)-e)*sin(Pi/18)/sqrt(l*l-(cos(Pi/18)-e)*(cos(Pi/18)-e);i2=(max(i7,i8)+1)/2i9=Pi/(9*4.17)f0=(i0/i9)f1=(i1/i9)f2=(i2/i9)b0=f0*2 b1=f1*3b2=f2*4d0=f0*1d1=f1*1d2=f2*1figure;subplot(1,2,1);a=linspace(

12、-Pi/18,Pi/18,1000);for k=1:1000s1(k)=f0*(sin(a(k)+sin(Pi/18)-b0*(sqrt(1-(f0*cos(Pi/18)-d0)/b0)*(f0*cos(Pi/18)-d0)/b0)-sqrt(1-(f0*cos(a(k)-d0)/b0)*(f0*cos(a(k)-d0)/b0);s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);p(k)=abs(s1(k)-s2(k)/4.17*100;endsubplot(1,2,1)plot(a,s1)hold on;plot(a,s2)subplot(1,2,2)plot(a,p)figu

13、re;for k=1:1000s1(k)=f1*(sin(a(k)+sin(Pi/18)-b1*(sqrt(1-(f1*cos(Pi/18)-d1)/b1)*(f1*cos(Pi/18)-d1)/b1)-sqrt(1-(f1*cos(a(k)-d1)/b1)*(f1*cos(a(k)-d1)/b1);s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);p(k)=abs(s1(k)-s2(k)/4.17*100;endsubplot(1,2,1)plot(a,s1)hold on;plot(a,s2)subplot(1,2,2)plot(a,p)figure;for k=1:1000s

14、1(k)=f2*(sin(a(k)+sin(Pi/18)-b2*(sqrt(1-(f2*cos(Pi/18)-d2)/b2)*(f2*cos(Pi/18)-d2)/b0)-sqrt(1-(f2*cos(a(k)-d2)/b2)*(f2*cos(a(k)-d2)/b2);s2(k)=4.17*(a(k)+Pi/18)/(Pi/9);p(k)=abs(s1(k)-s2(k)/4.17*100;endsubplot(1,2,1)plot(a,s1)hold on;plot(a,s2)subplot(1,2,2)plot(a,p)結果如下：比較可知三組數據都滿足條件，并且時的非線性度最小。2.3.8作

15、圖法確定曲柄滑塊機構位置1) 做彈簧管端點的切線做魚夾角為的直線2) 以為圓心，以b為半徑，作圓弧3) 作的平行線，兩平行線之間距離為d，再作距離為的平行線，與圓弧交于4) 在直線上，取點N，其中5) 過N點作的垂線，交于A。A點即為曲柄的固定點A6) 連(曲柄滑塊機構的初始位置)7) 以A為圓心，以曲柄a為半徑。做圓弧與交于，連(曲柄滑塊機構終點)。2.4齒輪機構設計齒輪機構：取 m =0.5 Z1=20 i=12Z2 = 240 OA=65mm小齒輪分度圓直徑 d1=mZ1/2=10mm 小齒輪的齒頂高 ha=ha*m=0.5mm 小齒輪的齒根高 hf=(hf*+c*)m=0.625mm

16、小齒輪全齒高 h= ha+ hf=1.125mm 小齒輪齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=(z1+2ha*)m=11mm 齒根圓直徑 df1= d1-2hf=8.75mm 基圓直徑 db1= d1cosa=9.40mm 周節 p=3.14m=1.57mm 齒厚 s=p/2=0.785mm 中心距 a=m(z1+z2)/2=65 齒間距 e=p/2=0.785mm扇形齒輪的相關參數的計算方法與小齒輪的一樣結果請見下表 扇形齒輪參數表名稱代號結果(mm)模數m0.50.3分度圓直徑d110齒頂高ha0.5齒根高hf0.625全齒高h1.125齒頂圓直徑da211齒根圓直徑df28.75基圓直徑db

17、29.40周節p1.57齒厚s0.785齒間距e0.7853、 附件說明3.1游絲作用及選擇3.2表盤位置及刻度分布3.3限位銷作用及位置4、 系統誤差分析2.5級表測量允許誤差為：在測量范圍內任一壓力處測量 值 與 標 準 值 （ 標 準 表 的 示 值 ） 之 差 小 于 滿 幅 壓 力pmax2.5%。即儀表允許誤差為： 1Mpa 2.5% 0.025Mpa5、 設計總結通過大約一周的課程設計，我學會了精密零件設計的一般方法與步驟，并且通過課程設計的實踐，鍛煉了自我動手動腦能力，使得課堂上所學知識得到了更深刻的理解，更極大地激發了自己對精密機械設計的興趣。在這四天的設計過程中，前兩天對數據參數進行運算設計，后兩天對設計報告進行撰寫以及設計圖紙的繪畫以及修改，在設計圖紙的繪畫過程中運用工程制圖的知識，結合工程實際，對彈簧管壓力表進行圖紙設計。總之，在此次課程設計中，我受益匪