精密机械设计基础课程设计.docx
- 文档编号:29198691
- 上传时间:2023-07-21
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:128.93KB
精密机械设计基础课程设计.docx
《精密机械设计基础课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《精密机械设计基础课程设计.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
精密机械设计基础课程设计
精密机械设计基础
课程设计说明书
设计题目:
弹簧管压力表
设计人员:
班级:
学号:
指导老师:
§
设计任务
§
方案论证
2.1结构分析
2.2弹簧管工作原理
§
参数选择
§
参数计算
§
标准化统计
§
工作总结
§
附表:
公式来源
§
设计任务
设计一个用于测量压力的弹簧管压力表,其技术要求如下:
1.测量范围0~0.25Mpa
2.外廓尺寸外径<150mm高度<50mm
接口尺寸:
M20⨯1.5(普通螺纹、外径20、螺距1.5)
3.标尺特性
等分刻度:
(满程0.25Mpa)5.4︒
标度角:
270︒
分度数:
50
分度值:
(0.005Mpa)
4.精度1.5级
5.测量误差小于1%
§
方案论证
§2.1结构分析
弹簧管结构简图
压力表概述:
弹簧管压力表是一种用来测量气体压力的仪表。
压力表的组成:
灵敏元件(弹簧管):
将不便于直接测量的物理转化成易于直接比较的物理量。
本设计将弹簧管作为灵敏元件,将不易比较的压力转化成易于测量的位移。
传动放大机构(曲柄滑块、齿轮机构):
本设计由曲柄滑块机构和齿轮机构组成,其目的是为了传递或放大位移,改变位移性质和得到等分刻度,并且应具备一定的保补偿性,同时保持线性对应关系。
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,这指示出带测量的数值。
本设计采用指针指示标尺刻度。
辅助装置:
支承、轴、游丝
§2.2弹簧管工作原理
弹簧管在内压作用下,任意非圆截面的弹簧管的截面将力图变为圆形。
若管子一端固定,在压力的作用下,自由端将产生位移,直至达到弹性平衡为止。
压力表中,弹簧管作为灵敏元件,自由端与连杆相连,而连杆又与扇形齿轮后端的柄(曲柄)及弹簧管本身构成曲柄滑块机构,利用该机构可将自由端的直线位移转换为曲柄的角位移。
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示数,即指示出压力的大小。
将转角放大便与测量,可提高测量精度。
ϕ
s
p
α
压力表工作原理框图
弹簧管的压力——位移是线性关系,但弹簧管本身的工艺问题(如材料、加工等)会造成一些线性误差,弹簧管形状的不直、不均匀也会导致非线性误差。
曲柄滑块机构可以补偿弹簧管的线性及非线性误差。
从0~0.25Mpa调整满足满刻度精度为线性误差调整,中间部分不均匀调整为非线性误差调整。
§
参数的选择
1.主要参数选择与计算
毛坯外径Φ=10mm
毛坯中径R=33mm
壁厚h=0.3mm
轴比a/ba/b=4
中心角γ´´=260︒
γ=245︒
材料锡磷青铜Qsn4-0.3
E=1.127⨯105Mpa
泊松比μ=0.3
弹簧管结构简图
2.曲柄滑块机构
加压后,弹簧管自由端位移s,带动曲柄转过角度αg-曲柄滑块机构
相对杆长λ=4初始位置角αk=9︒
相对偏轴量ε=1终止位置角α0=-9︒
转动范围角αg=18︒
3.齿轮转动参数
模数m=0.2
传动比i12=15
小齿轮齿数Z1=19
4.标尺指针的参数选择
分度尺寸5.4︒
长标线长度10mm
短标线长度5mm
指针与短标线重合长度2mm
指针末端宽度2mm
指针形状楔杆形
5.游丝参数的选择
外径:
D1=25mm
内径:
D2=5mm
圈数:
n=10圈
宽厚比:
u=6
安装角度ϕmin=π/2
摩擦系数f=0.2
当量摩擦系数fv=0.314
§
参数计算
1.弹簧管有关参数的确定
弹簧管外形参数的确定:
(单位:
mm)
项目
公式依据
计算结果
χ
π(ϕ-h)=πχ+2(4χ-χ)
3.3335
短轴中径2b
2b=χ
3.3335
长轴中径2a
2a=4χ
13.3340
短轴2B
2B=2b+h
3.6335
长轴2A
2A=2a+h
13.6340
弹簧管末端位移的确定:
(单位:
mm)
项目
公式依据
计算结果
(γ-γ')/γ
0.01056
径向位移Sr
0.4956
切向位移St
1.8055
总位移S
1.8723
位移方向角ϕ
15.3502︒
附:
查表C1=0.437C2=0.121γ=245︒
2.曲柄滑块机构的参数确定
在弹簧管压力表中,利用曲柄滑块机构,把滑块的位移S转化为曲柄滑块的角度位移ϕ。
项目
公式依据
计算结果
曲柄长度
5.9842
连杆初算值
23.9367
偏轴距
5.9842
连杆初始位置与滑块运动方向夹角
=arcsin[(e-acosαk)/b’]
0.1764
81.1764
23.7661
60.0661
理论中心距
29.5146
实际中心距
30.4
47.1436
修正后
25.4653
修正后
25.6884
扇形角
28°
(单位:
mm)
3.压力表原理误差分析
压力表弹簧管末端位移与指针转角应为线性关系。
由于在测量环节中采用了曲柄滑块机构,使转角与位移存在非线性误差,即为原理误差,应加以控制。
(单位:
mm)
αn
理想值sn
实际值sn'
实际值远离误差绝对值
⎪sn-sn'⎪
原理误差相对值
⎪sn-sn'⎪/smax
7°
1.6640
1.6653
0.0013
0.078%
5°
1.4560
1.4576
0.0016
0.11%
3°
1.2480
1.2492
0.0012
0.096%
1°
1.0400
1.0404
0.0004
0.038%
-1°
0.8320
0.8316
0.0004
0.05%
-3°
0.6240
0.6228
0.0012
0.19%
-5°
0.4160
0.4145
0.0015
0.36%
-7°
0.2080
0.2068
0.0012
0.58%
-9°
0
0
0
0
4.游丝应力胶合
项目
公式依据
计算结果
P1
P1=P轴+P1帽+P游丝+P指针
p=ρvg
0.063N
P2
P2=P扇形齿轮+P齿轮中心轴
0.050N
竖直放置
Mfz1
Mfz1=
fvP1d(fv=0.2f=0.314)
1.97×10-5N·m
Mfz2
Mfz2=
fvP2d
1.57×10-5N·m
Mfz
Mfz=Mfz=Mfz1+Mfz2·
·
η取0.95
2.08×10-5N·m
水平放置
Mfz1
Mfz1=
P1f
(d1=1.1d2f=0.2)
2.18×10-5N·m
Mfz2
Mfz2=
P2f
1.73×10-5N·m
Mfz
Mfz=Mfz1+Mfz2·
·
2.30×10-5N·m
Mfz
Max{Mfz竖直,Mfz水平}
2.30×10-5N·m
Mmin
Mmin=
(k取2.5ζ取0.1)
7.67×10-5N·m
Mmax
Mmax=Mmin
=4Mmin
3.07×10-5N·m
初定游丝长L
L=πn
471mm
初定游丝厚h
h=
E=1.1×105Mpa
0.14mm
初定游丝宽b
b=μ∙h
0.84mm
最大应力σmax
σmax=
111.9Mpa
许用应力[σb]
[σb]=σb/sσb=549Mpa
s=3
183Mpa
结论:
因为σmax<[σb],因此各参数的选择及计算合理。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 精密 机械设计 基础 课程设计